傾斜攝影技術(shù)是國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像。
其中，垂直攝影影像，可經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量技術(shù)處理，制作4D產(chǎn)品。下面，我們一起來(lái)了解下4D產(chǎn)品分別是什么，怎么制作。

1、DOM（數(shù)字正射影像圖）

數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map,DOM)是以航攝像片或遙感影像（單色/彩色）為基礎(chǔ)，經(jīng)掃描處理并經(jīng)逐像元進(jìn)行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，按地形圖范圍裁剪成的影像數(shù)據(jù)，并將地形要素的信息以符號(hào)、線畫(huà)、注記、公里格網(wǎng)、圖廓（內(nèi)/外）整飾等形式填加到該影像平面上，形成以柵格數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)的影像數(shù)據(jù)庫(kù)。它具有地形圖的幾何精度和影像特征。

1.影像特征

數(shù)字正射影像圖同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。DOM具有精度高、信息豐富、直觀逼真、獲取快捷等優(yōu)點(diǎn)，可作為地圖分析背景控制信息，也可從中提取自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史信息或最新信息，為防治災(zāi)害和公共設(shè)施建設(shè)規(guī)劃等應(yīng)用提供可靠依據(jù)；還可從中提取和派生新的信息，實(shí)現(xiàn)地圖的修測(cè)更新。評(píng)價(jià)其它數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)實(shí)性和完整性都很優(yōu)良。

2.制作方法

由于獲取制作正射影像的數(shù)據(jù)源不同，以及技術(shù)條件和設(shè)備的差異，數(shù)字正射影像圖的制作有多種方法，其中，主要包括下述三種方法：

1）全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法。通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即對(duì)數(shù)字影像對(duì)進(jìn)行內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向后，形成DEM，按反解法做單元數(shù)字微分糾正，將單片正射影像進(jìn)行鑲嵌，最后按圖廓線裁切得到一幅數(shù)字正射影像圖，并進(jìn)行地名注記、公里格網(wǎng)和圖廓整飾等。經(jīng)過(guò)修改后，繪制成DOM或刻錄光盤保存。

2）單片數(shù)字微分糾正。如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)已有DEM數(shù)據(jù)以及像片控制成果，就可以直接使用該成果數(shù)據(jù)DOM，其主要流程是對(duì)航攝負(fù)片進(jìn)行影像掃描后，根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)字影像內(nèi)定向，再由DEM成果做數(shù)字微分糾正，其余后續(xù)過(guò)程與上述方法相同。

3）正射影像圖掃描。若已有光學(xué)投影制作的正射影像圖，可直接對(duì)光學(xué)正射影像圖進(jìn)行影像掃描數(shù)字化，再經(jīng)幾何糾正就能獲取數(shù)字正射影像的數(shù)據(jù)。幾何糾正是直接針對(duì)掃描變換進(jìn)行數(shù)字模擬，掃描圖像的總體變形過(guò)程可以看做是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭、彎曲等基本變形的綜合作用結(jié)果。

2、DEM（數(shù)字高程模型）

數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model)，簡(jiǎn)稱DEM，是一定范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（X,Y）及其高程（Z）的數(shù)據(jù)集，它主要是描述區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布，是通過(guò)等高線或相似立體模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（包括采樣和量測(cè)），然后進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)插而形成的。
DEM是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型，是數(shù)字地形模型(DTM)的一個(gè)分支，其它各種地形特征值均可由此派生。一般認(rèn)為，DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。

圖片來(lái)源：河南省谷歌地球高程dem等高線

1.建立方法

建立DEM的方法有多種。從數(shù)據(jù)源及采集方式講有：

1）直接從地面測(cè)量，所涉及的儀器有水平導(dǎo)軌、測(cè)針、測(cè)針架和相對(duì)高程測(cè)量板等構(gòu)件，也可以用GPS、全站儀 、野外測(cè)量等高端儀器；

2）根據(jù)航空或航天影像，通過(guò)攝影測(cè)量途徑獲取，如立體坐標(biāo)儀觀測(cè)及空三加密 法、解析測(cè)圖、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等等；

3）從現(xiàn)有地形圖上采集，如格網(wǎng)讀點(diǎn)法、數(shù)字化儀手扶跟蹤及掃描儀半自動(dòng)采集然后通過(guò)內(nèi)插生成DEM等方法。

DEM內(nèi)插方法很多，主要有整體內(nèi)插 、分塊內(nèi)插和逐點(diǎn)內(nèi)插三種：

a)整體內(nèi)插的擬合模型是由研究區(qū)內(nèi)所有采樣點(diǎn)的觀測(cè)值建立的；

b)分塊內(nèi)插是把參考空間分成若干大小相同的塊，對(duì)各分塊使用不同的函數(shù)；

c)逐點(diǎn)內(nèi)插是以待插點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍隨待插位置的變化而變化，因此又稱移動(dòng)擬合法。

2.計(jì)算方法

計(jì)算方法包括有規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和不規(guī)則三角網(wǎng)(簡(jiǎn)稱TIN)兩種算法，目前常用的算法是TIN，通過(guò)等高線和高程點(diǎn)建立不規(guī)則的三角網(wǎng)(簡(jiǎn)稱TIN)，然后在TIN基礎(chǔ)上通過(guò)線性和雙線性內(nèi)插建DEM。

1）用規(guī)則方格網(wǎng)高程數(shù)據(jù)記錄地表起伏的優(yōu)點(diǎn)有：（X，Y）位置信息可隱含，無(wú)需全部作為原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，由于是規(guī)則方格網(wǎng)高程數(shù)據(jù)，以后在數(shù)據(jù)處理方面比較容易。缺點(diǎn)有：數(shù)據(jù)采集較麻煩，因?yàn)榫W(wǎng)格點(diǎn)不是特征點(diǎn)，一些微地形可能沒(méi)有記錄。

2）TIN結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)：能以不同層次的分辨率來(lái)描述地表形態(tài)，與格網(wǎng)數(shù)據(jù)模型相比，TIN模型在某一特定分辨率下能用更少的空間和時(shí)間更精確地表示更加復(fù)雜的表面，特別當(dāng)?shù)匦伟写罅刻卣魅鐢嗔丫€、構(gòu)造線時(shí)，TIN模型能更好地顧及這些特征。

3.數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來(lái)源主要有以下幾種途徑：

攝影測(cè)量、地面測(cè)量、已有地形圖數(shù)字化、已有的DEM庫(kù)中提取。對(duì)于局部的土方工程計(jì)算而言，用攝影測(cè)量方式獲取數(shù)據(jù)(除非是應(yīng)用原有資料)，顯然在經(jīng)濟(jì)上是不合算的，已有的DEM庫(kù)多因網(wǎng)格間距較大，也不合適。因此在實(shí)際工作中主要采取應(yīng)用已有的大比例尺地形圖掃描矢量化，或用全站儀、測(cè)距儀+電子平板直接測(cè)得到測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

4.重要指標(biāo)

DEM分辨率是DEM刻畫(huà)地形精確程度的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)也是決定其使用范圍的一個(gè)主要的影響因素。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長(zhǎng)度。因?yàn)镈EM是離散的數(shù)據(jù)，所以（X，Y）坐標(biāo)其實(shí)都是一個(gè)一個(gè)的小方格，每個(gè)小方格上標(biāo)識(shí)出其高程。這個(gè)小方格的長(zhǎng)度就是DEM的分辨率。分辨率數(shù)值越小，分辨率就越高，刻畫(huà)的地形程度就越精確，同時(shí)數(shù)據(jù)量也呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。所以DEM的制作和選取的時(shí)候要依據(jù)需要，在精確度和數(shù)據(jù)量之間做出平衡選擇。目前我國(guó)已經(jīng)完成了1：50000地形圖的制作DEM的數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。

圖片來(lái)源：黑龍江省谷歌地球高程dem等高線

5.用途

由于DEM描述的是地面高程信息，它在測(cè)繪、水文、氣象、地貌、地質(zhì)、土壤、工程建設(shè)、 通訊、軍事等國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)以及人文和自然科學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。如在工程建設(shè)上，可用于如土方量計(jì)算、通視分析等；在防洪減災(zāi)方面，DEM是進(jìn)行水文分析如匯水區(qū)分析、水系網(wǎng)絡(luò)分析、降雨分析、蓄洪計(jì)算、淹沒(méi)分析等的基礎(chǔ)；在無(wú)線通訊上，可用于蜂窩電話的基站分析等等。

3、DRG（數(shù)字柵格地圖）

數(shù)字柵格地圖(DRG) 是現(xiàn)有紙質(zhì)地形圖經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到的柵格數(shù)據(jù)文件。數(shù)字柵格地圖一般由矢量的數(shù)字線劃地圖直接進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換得到，因此在內(nèi)容、幾何精度和色彩上與基本比例尺地形圖保持一致。

1.技術(shù)特征

數(shù)字柵格地圖(DRG)的技術(shù)特征為：地圖地理內(nèi)容、外觀視覺(jué)式樣與同比例尺地形圖一樣，平面坐標(biāo)系統(tǒng)以1980西安坐標(biāo)系大地基準(zhǔn)；地圖投影采用高斯-克呂格投影；高程系統(tǒng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。圖像分辨率為輸入大于400dpi；輸出大于250dpi。

2.制作方法

1）彩色底圖
原圖必須平整、無(wú)折，點(diǎn)線清晰、色彩標(biāo)準(zhǔn)；原圖現(xiàn)勢(shì)性應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
一張紙質(zhì)等模擬地圖，通過(guò)掃描儀，其中CCD線陣感器對(duì)圖形進(jìn)行分割，生成二維陣列系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)每一系統(tǒng)的灰度（或分色）進(jìn)行量化，再經(jīng)二值化處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數(shù)字柵格地圖。

2）圖形掃描

采用掃描分辨率不低于400dpi的單色或彩色掃描儀掃描 。

3）圖幅定向
將柵格圖幅由掃描儀坐標(biāo)變換為高斯投影平面直角坐標(biāo)。
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式：大地測(cè)量常用的幾大坐標(biāo)以及轉(zhuǎn)換方式

4）幾何校正

消除圖底及掃描產(chǎn)生的幾何畸變?？梢圆捎孟嚓P(guān)軟件對(duì)柵格圖像的畸變進(jìn)行糾正，糾正時(shí)要按公里格網(wǎng)進(jìn)行，通過(guò)仿射變換及雙線性變換，實(shí)現(xiàn)圖幅糾正。

5）色彩糾正

用PHOTOSHOP等圖像軟件進(jìn)行柵格編輯，對(duì)單色圖按要素人工設(shè)色，對(duì)彩色圖作色彩校正，為使色彩統(tǒng)一，應(yīng)按規(guī)定的R.G.B比例選擇所用的幾種色調(diào)。

6）最終產(chǎn)品

是經(jīng)過(guò)無(wú)損壓縮的TIFF文件。

3.用途

DRG可作為背景用于數(shù)據(jù)參照或修測(cè)擬合其他地理相關(guān)信息，使用于數(shù)字線劃圖（DLG）的數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)和更新，還可與數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM） 等數(shù)據(jù)信息集成使用。派生出新的可視信息，從而提取、更新地圖數(shù)據(jù)，繪制紙質(zhì)地圖。

4、DLG（數(shù)字線劃地圖）

DLG即數(shù)字線劃地圖，是現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素分層存儲(chǔ)的矢量數(shù)據(jù)集。DLG既包括空間信息也包括屬性信息，可用于建設(shè)規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個(gè)方面，以及可作為人口、資源、環(huán)境、交通、治安等各專業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)。

1.特點(diǎn)

數(shù)字線劃地圖具有動(dòng)態(tài)性，其內(nèi)容和表現(xiàn)效果能夠?qū)崟r(shí)修改，內(nèi)容的補(bǔ)充、更新極為方便。數(shù)字線劃地圖內(nèi)容的組織較為靈活，可以分層、分類、分級(jí)提供使用，能夠快速地進(jìn)行檢索和查詢。數(shù)字線劃地圖顯示時(shí)，能夠漫游、開(kāi)窗和放大縮小。數(shù)字線劃地圖所提供的信息能夠用于統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行輔助決策。

常見(jiàn)到的數(shù)字線劃地圖格式有Ac/Info的E00格式、 MapInfo的MIF格式、 MapGIs格式等。

2.數(shù)據(jù)組織方法及數(shù)據(jù)格式

數(shù)字線劃地圖的數(shù)據(jù)按圖幅進(jìn)行組織，每幅數(shù)字線劃地圖由3類數(shù)據(jù)文件組成，即元數(shù)據(jù)文件、屬性數(shù)據(jù)文件和坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。每幅圖的圖號(hào)作為所有數(shù)據(jù)文件的前綴，而后綴用來(lái)標(biāo)識(shí)不同類型的數(shù)據(jù)文件。

元數(shù)據(jù)文件每幅圖一個(gè)，它是數(shù)字地圖的檔案信息，含有多項(xiàng)內(nèi)容，根據(jù)所描述的內(nèi)容不同，分別用字符型、整型、雙精度型、浮點(diǎn)型等數(shù)據(jù)類型表示，其長(zhǎng)度和表示方法都有詳細(xì)的規(guī)定。這些內(nèi)容主要包括數(shù)字地圖生產(chǎn)單位、生產(chǎn)日期、圖名、圖號(hào)、圖幅等高距、地圖比例尺圖廓點(diǎn)坐標(biāo)地球橢球參數(shù)、大地坐標(biāo)系統(tǒng)、地圖投影方式、坐標(biāo)維數(shù)、高程基準(zhǔn)、主要資料、接邊情況、地圖要素更新方法及更新日期等屬性數(shù)據(jù)文件是每一要素層1個(gè)。

屬性數(shù)據(jù)文件主要用來(lái)記錄某一要素層中點(diǎn)、線、面要素的編碼名稱、各種屬性描述、地圖圖形特征及地圖要素拓?fù)潢P(guān)系等信息。屬性文件的格式首先是要素層屬性項(xiàng)結(jié)構(gòu)，然后是地圖要素的圖形特征,是實(shí)體點(diǎn)、有向點(diǎn)還是結(jié)點(diǎn),是折線還是曲線，是特殊面(有嵌套關(guān)系的面)還是一般面，接下來(lái)是地理數(shù)據(jù)的資料來(lái)源，最后是地圖要素的拓?fù)潢P(guān)系，如鏈的始末節(jié)點(diǎn)號(hào)和鏈的左右面號(hào)。通過(guò)搜索和排序，可以建立起點(diǎn)、線、面要素的內(nèi)在聯(lián)系。

坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件也是每一要素層1個(gè)，各個(gè)要素層的坐標(biāo)文件格式是相同的，坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件主要用來(lái)記錄要素層上點(diǎn)狀線狀要素的具體坐標(biāo)位，因此不同要素層坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件的長(zhǎng)度是不同的。

各類數(shù)據(jù)文件的組織形式參見(jiàn)國(guó)家測(cè)繪局制定的《1:50000矢量地形數(shù)據(jù)(DLG)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定1:50000數(shù)字線劃圖(DIG)產(chǎn)品檢測(cè)與評(píng)價(jià)》等標(biāo)準(zhǔn)。

3.主要生產(chǎn)技術(shù)和方法

1）解析或機(jī)助數(shù)字化測(cè)圖。這種方法是通過(guò)解析測(cè)圖儀或模擬儀器對(duì)航片進(jìn)行立體測(cè)圖，來(lái)獲得所需的DG數(shù)據(jù)，然后利用一些圖形處理軟件（如 AutoCAD等）對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，最終產(chǎn)生成果數(shù)據(jù)。

2）人機(jī)交互矢量化成圖。對(duì)現(xiàn)有的地形圖掃描，利用矢量化軟件（如 Geoscan、Mapscan）將掃描影像進(jìn)行矢量化后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的系統(tǒng)中、對(duì)數(shù)據(jù)編輯處理后生成線劃圖。

3）在數(shù)字正射影像圖上，人工跟蹤框架要素?cái)?shù)字化。這種方法利用 AutoCAD等軟件工具將現(xiàn)有的數(shù)字正射影像圖按一定比例插人工作區(qū)中，在屏幕上對(duì)所需的相應(yīng)要素跟蹤采集，最后生成線劃圖。此外，也可以在數(shù)宇化板上跟蹤數(shù)字正射影像圖，提取有用要素。

4）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量，三維跟蹤立測(cè)。目前國(guó)產(chǎn)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件V irtuoZo系統(tǒng)與X - 4ADPW系統(tǒng)都具有相應(yīng)的矢量圖系統(tǒng)，而且它們的精度指標(biāo)都較高。