城市空间数据获取途径
城市空间据获取是实现城市数字化的基础。随着科学技术的发展，航空与近景摄影测量、机载与地面激光扫描、地面移动测量与GPS等传感器采集数据的分辨率和准确性都有了明显的提高。目前把城市空间数据获取的途径分为：基于地图的方法、基于图像的方法、基于点群的方法和混合集成的方法。下面对这几种不同的空间数据获取方法进行一下分析。
1.基于地图的方法
基于地图的方法是，利用已有GIS数据、纸质地图和CAD提供的二维平面数据以及其他高度辅助数据经济快速建立盒状模型。这种三维建模方法，我们要做的最重要的工作就是建立微地貌DEM和建筑物DEM，然后在GIS软件系统中合成为空间城市模型。
我国进行了几次大范围的地形图测图和土地利用详查，有精确的地形图和土地利用图。20世纪70年代，随着遥感和地理信息系统技术的引进，我国地理工作者利用这些地形数据和土地利用图，结合遥感技术，建立并更新了GIS基础数据库。在此基础上进一步构建城市DEM模型和实现三维影像显示，形成由CAD数据→GIS矢量数据→GIS栅格数据→三维影像的一种城市三维建模的集成处理方法。
2.基于图像的方法
基于立体像对的方法是建立获取城市空间数据和建立立体模型的最基本的方法，也是目前最为常用的方法。它的发展与计算机技术、遥感技术相互交叉渗透，形成了现代摄影测量技术。目前数字摄影测量技术已经取得长足进步，并趋于成熟。摄影测量成为获取城市空间数据的有效手段，在各界科学工作者的努力下，已经实现自动、半自动获取城市空间信息，建立城市模型。
2.1航天航空立体像对
一般，从航天航空立体像对上获取城市空间数据的方法是先根据航片的原始资料和元数据对立体像对完成内定向、相对定向和绝对定向，然后计算得到DEM 和DOM等产品。DEM可以提供建立三维模型的X，Y，Z数据。而由于航空影像是从城市的顶部方向照的，因此，DOM提供城市的顶部纹理。对于城市建筑物的侧面纹理一般有两种处理方法，对于大比例尺的模型，要建模人员到城市实地采集，再贴到建筑物的侧面；对于小比例尺的模型，由于要求的精度不是那么高，建模人员可以根据需要模拟建筑物的侧面纹理。
2.2近景摄影测量
近景摄影测量是摄影测量学的一个分支，它以摄影测量技术为基础，对城市进行摄影，根据相片上记录的信息，获取空间三维信息。一般摄影距离小于100m 的摄影测量叫做近景摄影测量。在近景摄影测量中，为了提高测绘精度，通常采用交向摄影，需要对目标物体做不同角度和方向的摄影，以获得整个物体表面的立体覆盖。由于各立体模型之间有大的摄影重叠和立体覆盖，因此可以通过相对定向达到很高的内部精度。
2.3单张照片上提取信息
上面的两种方法都是基于摄影测量的基本原理。单张照片方法不同于上述两种方法，它是从单张照片上提取城市空间数据的。这种方法部分是基于透视的原理，提取物体的特征线进行三维重建，也有基于2.5维的深度图像的方法。目前
地下管线空间数据模型及 三维可视化 Prepared on 22 November 2020
地下管线空间数据模型及三维可视化 摘要：伴随新城镇建设，地下管线规模日益庞大，种类日益繁多，对其进行科学高效的信息化管理尤为重要。为更好表现各类管线的地下空间分布关系，在二维地下管线信息化的基础上，探索管线信息的三维建模及可视化管理。通过构建地下管线三维数据模型，利用空间数据库引擎技术，结合ArcGIS Engine组件技术，搭建专业应用系统开发框架，生成地下管线三维模型，并实现三维可视化的信息查询与动态管理功能。 关键词关键词：地下管线；空间数据模型；三维可视化；ArcGIS DOIDOI： 中图分类号：TP319 0引言 地下管线信息是城镇现代化建设过程中不可或缺的基础资料，也是城市决策的重要基础资源之一。地下管线的隐蔽性、多变性和不确定性使地下管线信息成为城镇建设、安全、应急、防灾减灾面临的挑战。因此，地下管线信息的即时获取和科学高效的管理受到社会持续关注。近年来，地下管线信息化建设工作从逐渐进入人们视线过渡到了需求紧迫的阶段。 城镇地下管线包括给水、排水、电力、电信、燃气等多种管线及其附属设施，是城市的血脉和神经。地下管线信息化是
充分利用地理信息技术，采集、管理、更新、维护地下管线数据，开发利用地下管线信息资源，促进地下管线信息交流与资源共享，并推动地下管线信息在城市运维中发挥重要作用的过程，它是推动城市现代化建设与管理的重要技术手段之一＼[12＼]。 随着城市管线建设快速发展，二维地下管线信息已经不能够很好地满足需求。特别是在城市大规模建设并利用城市地下空间的背景下，建设了大量与地下管线相关的地下建筑物，这些地下建筑物中出现了管线共沟、多空管道、一井多盖，以及垂直管道等大量地下管线设备交叠的空间投影信息重叠现象，这些现象二维地下管线信息难以完整表达＼[12＼]。此外，二维地下管线图具有很强的专业技术特征，不能满足城市发展进程中普通人员对地下管线数据直观显示日益强烈的需求。因此，有必要将地下管线数据的表示方法在二维的基础上扩展到三维。三维地下管线信息能够更加直观地展示隐蔽于地面之下的、不可见的管线要素的空间分布、空间结构及空间关系，并与周围地面建筑物匹配显示，使城市管理者及非专业用户都能够更好地浏览、查询并使用地下管线信息，是未来城市地下管线信息化工作的发展方向之一。 目前，针对地下管线三维可视化的研究与应用还比较少，本文构建了地下管线空间数据模型，实现了地下管线三维可视化，并在此基础上搭建管线专用系统开发框架。
一、单选题 1、对于离散空间最佳的内插方法 是： A．整体内插法 B．局部内插法 C．移动拟合法 D．邻近元法 2、下列能进行地图数字化的设备 是： A.打印机 B.手扶跟踪数字化仪 C.主 机 D.硬盘 3、有关数据处理的叙述错误的 是： A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程 B.数据处理是检验数据质量的关键环节 C.数据处理是实现数据共享的关键步骤 D.数据处理是对地图数字化前的预处理 4、邻近元法 是： A.离散空间数据内插的方法 B.连续空间内插的方法 C.生成DEM的一种方法 D.生成DTM的一种方法 5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是： A.邻近元法 B.整体拟合技术 C.局部拟合技术 D.移动拟合法 6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入： A.属性数据 B.地图数据 C.影象数 据 D.DTM数据
7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行： A.数据编辑 B.数据变换 C.数据更 新 D.数据匹配 8、下列属于地图投影变换方法的 是： A.正解变换 B.平移变换 C.空间变 换 D.旋转变换 9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是： A.压缩软件 B.消冗处理 C.特征点筛选 法 D.压缩编码技术 10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。 A. 空间位置、专题特征、时间 B. 空间位置、专题特征、属性 C. 空间特点、变化趋势、属性 D. 空间特点、变化趋势、时间 11、以下哪种不属于数据采集的方式： A. 手工方式 B.扫描方式 C.投影方 式 D.数据通讯方式 12、以下不属于地图投影变换方法的是： A. 正解变换 B.平移变换 C.数值变 换 D.反解变换 13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是： A. 实体元数据 B.属性元数据 C.数据层元数据 D. 应用层元数据 14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是： A. 实体元数据 B.属性元数据 C. 说明元数据 D. 分类元数据 15、以下不属于遥感数据误差的是： A. 数字化误差 B.数据预处理误差 C. 数据转换误差 D. 人工判读误差
城市空间数据获取途径 城市空间据获取是实现城市数字化的基础。随着科学技术的发展，航空与近景摄影测量、机载与地面激光扫描、地面移动测量与GPS等传感器采集数据的分辨率和准确性都有了明显的提高。目前把城市空间数据获取的途径分为：基于地图的方法、基于图像的方法、基于点群的方法和混合集成的方法。下面对这几种不同的空间数据获取方法进行一下分析。 1.基于地图的方法 基于地图的方法是，利用已有GIS数据、纸质地图和CAD提供的二维平面数据以及其他高度辅助数据经济快速建立盒状模型。这种三维建模方法，我们要做的最重要的工作就是建立微地貌DEM和建筑物DEM，然后在GIS软件系统中合成为空间城市模型。 我国进行了几次大范围的地形图测图和土地利用详查，有精确的地形图和土地利用图。20世纪70年代，随着遥感和地理信息系统技术的引进，我国地理工作者利用这些地形数据和土地利用图，结合遥感技术，建立并更新了GIS基础数据库。在此基础上进一步构建城市DEM模型和实现三维影像显示，形成由CAD数据→GIS矢量数据→GIS栅格数据→三维影像的一种城市三维建模的集成处理方法。 2.基于图像的方法 基于立体像对的方法是建立获取城市空间数据和建立立体模型的最基本的方法，也是目前最为常用的方法。它的发展与计算机技术、遥感技术相互交叉渗透，形成了现代摄影测量技术。目前数字摄影测量技术已经取得长足进步，并趋于成熟。摄影测量成为获取城市空间数据的有效手段，在各界科学工作者的努力下，已经实现自动、半自动获取城市空间信息，建立城市模型。 2.1航天航空立体像对 一般，从航天航空立体像对上获取城市空间数据的方法是先根据航片的原始资料和元数据对立体像对完成内定向、相对定向和绝对定向，然后计算得到DEM 和DOM等产品。DEM可以提供建立三维模型的X，Y，Z数据。而由于航空影像是从城市的顶部方向照的，因此，DOM提供城市的顶部纹理。对于城市建筑物的侧面纹理一般有两种处理方法，对于大比例尺的模型，要建模人员到城市实地采集，再贴到建筑物的侧面；对于小比例尺的模型，由于要求的精度不是那么高，建模人员可以根据需要模拟建筑物的侧面纹理。 2.2近景摄影测量 近景摄影测量是摄影测量学的一个分支，它以摄影测量技术为基础，对城市进行摄影，根据相片上记录的信息，获取空间三维信息。一般摄影距离小于100m 的摄影测量叫做近景摄影测量。在近景摄影测量中，为了提高测绘精度，通常采用交向摄影，需要对目标物体做不同角度和方向的摄影，以获得整个物体表面的立体覆盖。由于各立体模型之间有大的摄影重叠和立体覆盖，因此可以通过相对定向达到很高的内部精度。 2.3单张照片上提取信息 上面的两种方法都是基于摄影测量的基本原理。单张照片方法不同于上述两种方法，它是从单张照片上提取城市空间数据的。这种方法部分是基于透视的原理，提取物体的特征线进行三维重建，也有基于2.5维的深度图像的方法。目前
国家高技术研究发展计划(863计划)地球观测与导航技术领域“地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范” 重点项目申请指南 一、指南说明 国家863计划地球观测与导航技术领域重点项目“地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范”针对三维空间建模与分析应用的重大需求，突破三维空间实体的高效建模、一体化数据管理、高性能空间分析和可视化等关键技术，研发具有自主知识产权的高性能、高可用性的三维空间信息可视化分析组件，集成开发自主产权的三维GIS软件平台，并结合典型城市进行系统集成、综合测试与应用示范，占领新一代地理信息系统技术的战略制高点，实现我国三维地理信息系统技术的创新和跨越式发展。 为公正、公平、公开地选择项目牵头单位，充分发挥相关企业、科研院所及高等院校的优势，集成全国三维空间建模分析与应用技术的优势力量开展本项目的工作，特此发布本重点项目申请指南。 二、指南内容 1．项目名称 地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范 2．项目总体目标
设计可扩展的真三维GIS软件体系结构，研究地上与地下目标统一的三维空间数据模型与数据结构；研究高效的三维空间索引、海量数据并行存储管理、高可用性的人机协同交互等关键技术；研发多源数据建模、模型转换与模型简化工具、高性能的三维地理空间信息分析组件、三维信息无缝集成可视化组件，并建立相关的技术标准和规范草案；集成开发真三维GIS软件平台，显著提高我国地理信息软件的技术水平和国际竞争力；选择在地上和地下三维城市建模方面已有良好基础的典型城市进行应用示范，并对真三维GIS软件进行综合测试，积极探索地上与地下、室内与室外真三维城市空间信息应用的新模式，提高我国三维城市信息管理的技术水平与应用能力。 3．项目主要研究内容 （1）三维GIS软件系统总体框架与数据模型研究：建立可扩展的、高可用性的三维GIS软件体系结构，设计具有灵活扩展接口和二次开发平台的系统软件框架；发展地上下空间实体且顾及空间关系与语义关系的数据模型、符合地质体空间特性的三维地质模型与地下设施的多模式表达模型、综合表达空间与专题语义的多层次三维建筑模型；提出和制定多源、多尺度三维空间信息的集成表示研究及其技术规范与标准。 （2）三维空间数据存储与管理系统研究：研究基于文件系统和典型商业数据库管理系统的高效三维实体数据存储结构；发展大规模地上地下三维空间数据并行存储与管理、动态调度和应用缓存等关键技术；研究高效的三维空间索引和数据一致性维护技术。 （3）三维空间分析组件研发：研发具有高性能通用三维空间分析组件，
GIS实验一——空间数据获取与处理 实验工具：计算机，SuperMap Deskrop 2008 软件，实验数据 实验步骤及结果： 一、屏幕数字化 1.配准。启动超图软件，新建数据库“data”，点击【数据集】导入数据集“b078084812”。 双击“b078084812”打开地图，点击【数据处理】—【配准】—【新建配准窗口】，如下图所示： 在配准操作窗口中将配准方法选择为【线性配准（至少4个控制点）】；放大地图的左下角，在选取相应的刺点，双击序号1的数据行，在弹出的窗口中输入控制点的坐标；按此方法依次选取其他的三个点后，点击【计算误差】，结果如下所示：
点击【配准】。 2.裁剪 打开配准后的地图，点击【地图】—【地图裁剪】—【矩形裁剪】，按住鼠标左键不放，在地图上画一个矩形框。点击鼠标左键则在地图窗中绘制一个矩形框；弹出的“地图裁剪”对话框中设置参数：点击“裁剪区域设置”页，修改矩形的的X、Y 坐标值（如下），点击【修改】；点击“数据裁剪设置”页，图层名称：打√，保存为数据集：命名为clip，点击【确定】。
裁剪后的地图没有了图框，如下图所示： 3.新建数据集和修改属性表结构 （1）点击【数据集】—【新建数据集】—【混合批量创建数据集】，分别创建面数据集“房屋”、线数据集“道路”、文本数据集“注记”如下所示： （2）右键点击“房屋数据集”—【属性】—【数据表结构】—【新建】，新建内容如下所示：
（2）屏幕矢量化和录入属性值 打开“b078084812Result”，将“房屋”数据集拖到地图窗口中，右键点击图例中的房屋@data将其设为可编辑状态；在空白窗口处单击右键后点击【对象绘制】，点击【绘制多边形】，在窗口上放大要跟踪的房屋，然后根据图上的显示绘制多边形；双击房屋面，在弹出的窗口中录入房屋面的属性数据。 二、空间数据编辑 1.绘制点对象
空间数据采集的任务包括对地图数据、野外实测数据、空间定位数据、摄影测量与遥感图像、多媒体数据等进行采集。将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式 文字数据数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性 配置不同的设备和仪器：不同的数据来源要用到不同的设备和方法数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成 2.简述GIS数据的内容。 1.地图数据：最常见的数据来源; 2.野外实测数据：指各种野外实验，实地测量所得数据，他们通过转换可直接进入空间数据库; 3.数遥感图像:遥感数据也是也是一个极其重要的信息源； 4.统计数据：许多部门和机构拥有不同领域的数据如人口、自然资源、国民经济等方面诸多统计数据； 5.共享数据：随着各种GIS专题图件的建立和各种GIS系统的建立直接获取的数字图像数据和属性数据； 6.多媒体数据、文本资料数据在GIS数据中也占有很重要的地位。3.简述常用的图形数据采集设备。 全站仪、遥感卫星、GPS、平板仪、手扶跟踪数字化仪、扫描仪、移动测绘系统。
平板测量：获取的是非数字化数据；全野外数字测图、空间GPS 定位系统；地图数字化是指根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描数字化的方法可在计算机上进行存储、处理和分析的数字化数据。摄影测量：利用摄影测量仪器对空间地理信息进行拍摄，从而得到有益的的空间数据；遥感图像：利用遥感卫星及遥感航空获取空间地理信息，经过处理分析得到空间数据。 5.简述地图数字化的目的及常见的地图数字化方法。 地图数字化的目的是为了让图形数据更好的在计算机中进行存贮、分析和输出。常见的地图数字化方法有手工数字化，数字化仪数字化，扫描跟踪数字化等。 6.简述地图数字化的流程。 首先用扫描仪对地图进行扫描处理获得栅格数据；然后利用GIS 软件对栅格数据进行转换使之成为矢量数据；最后对矢量数据进行编辑和处理。 7简述三种数字化方法及其操作过程。 1) 手工数字化 对地理实体进行编码；量取地理实体的坐标；录入坐标数据。手工栅格数据化：将图面划分为栅格单元矩阵，按地理实体的类别对栅格单元进行编码，然后依次读取代码值得数字化方法。 地图 栅格数据 扫描仪 GIS 软件 矢量数据 编辑处理 数据库