三维GIS三维空间数据及其获取方法分解
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第八讲 城市三维空间信息的获取方法
12
7—2
城市三维空间信息获取
四. 纹理数据获取
（1）由计算机作简单模拟绘制。 （2）地面摄影像片直接提取。 （3）根据航摄像片由计算机生成。 （4）由空中影像获取。这种方法主要用来 获取地面影像。
13
7—3
野外数据采集
全站仪测量
GPS测量
14
7—3
全站仪测量
野外数据采集
全站仪是电子经纬仪和 激光测距仪的集成，它 可以同时测量空间目标 的距离和方位数据，并 且进一步得到它的大地 坐标数据
46
7—9
多数据源集成
根据地形图/地籍图数字化得到建筑物投影 平面几何数据 将数字地图或2D GIS中的建筑物轮廓线与其 高度结合，用简单几何体表达建筑物外形特征 利用航空影像进行交互获取；利用航空影像 建筑物的几 以及地面摄影对建筑物特征线进行自动提取 何要素数据 在地面使用GPS和激光三维扫描仪，通过测 距求算获取 利用高分辨率卫星影像进行建筑物的自动提 取 由近景摄影测量系统获取 由移动测绘系统获取等
多数据源集成
根据地形图上等高线及高程数据生成 直接使用2D GIS中的DEM数据 利用全数字摄影测量系统，通过处理 DEM数据 航摄像片生成 由机载激光扫描仪直接扫描并经后续 处理得到 用SAR/INSAR获取等 规划设计图纸、地形图、地籍图等 现有2D GIS数据库 其它数据 野外调查与现有数据库的结合 计算机简单模拟绘制等
2
3
4
7—1
城市三维空间信息的内容
一．数字线划数据
二．影像数据
三．数字高程模型 四．地物的属性数据
5
7—1
城市三维空间信息的内容
数字线划数据：是将空间地物直接抽象为点、 线、面的实体，用坐标描述它的位置和形状。 影像数据：包括遥感影像和航空影像，它可 以是彩色影像，也可以是灰度影像
三维地学建模与可视化-数字地形建模分解
内插函数模型
采用了多个邻近点之加权平均水平面移动拟合法内插：
基于规则格网分布采样点的DEM建立
基于规则格网分布采样点的DEM建立
基于等高线分布采样点的DEM建立
等高线离散化法 等高线内插法 等高线构建TIN法
不规则三角网TIN的基本概念
TIN (Triangulated Irregular Network) 不规则三角网
Delaunay三角形
Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Delaunay三角形是Voronoi图的偶图，简称D-三角形，如图5-1所示。 研究证明，同Voronoi图互为对偶图的Delaunay三角剖分图具有如下性质。 1）空外接圆性质。任何一个三角形的外接圆均不包含其它数据点； 2）最小内角最大性质。在所有可能形成的三角剖分中，Delaunay三角剖分中三角形的最小内角之和是最大的。 这两个特性保证了Delaunay三角剖分能够尽可能地避免生成小内角的长薄单元，使三角形能够最接近等角或等边,这也是Delaunay三角剖分的算法依据。
（2） 数字地形建模
三维地学建模与可视化
主要内容
地面三维空间数据获取方法 数字地形建模方法
空间数据获取方法
野外获取方法： 1. 点方式： 天文测量、大地测量、工程测量、矿井测量、GPS技术、钻孔勘探、物理勘探技术 2. 面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、集成传感技术 3. 体方式：CT扫描、3D地震技术 室内获取方式： 1.点方式：坐标量算、手扶数字化 2.面方式：扫描数字化
实例步骤
2. 打开“MapGIS 6.7”——“图形处理”——“输入编辑”，打开工程，将等高线另存为”等高线.wl”，同时把图上非等高线的元素删除； 3. 提取等高线上的点：打开“MapGIS 6.7”——“空间分析”——“DTM分析”，“文件”——“打开数据文件”——“线数据文件”，打开”等高线.wl”文件。如果区域内看不到图，鼠标右键选择“复位窗口”；
采用了多个邻近点之加权平均水平面移动拟合法内插：
基于规则格网分布采样点的DEM建立
基于规则格网分布采样点的DEM建立
基于等高线分布采样点的DEM建立
等高线离散化法 等高线内插法 等高线构建TIN法
不规则三角网TIN的基本概念
TIN (Triangulated Irregular Network) 不规则三角网
Delaunay三角形
Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Delaunay三角形是Voronoi图的偶图，简称D-三角形，如图5-1所示。 研究证明，同Voronoi图互为对偶图的Delaunay三角剖分图具有如下性质。 1）空外接圆性质。任何一个三角形的外接圆均不包含其它数据点； 2）最小内角最大性质。在所有可能形成的三角剖分中，Delaunay三角剖分中三角形的最小内角之和是最大的。 这两个特性保证了Delaunay三角剖分能够尽可能地避免生成小内角的长薄单元，使三角形能够最接近等角或等边,这也是Delaunay三角剖分的算法依据。
（2） 数字地形建模
三维地学建模与可视化
主要内容
地面三维空间数据获取方法 数字地形建模方法
空间数据获取方法
野外获取方法： 1. 点方式： 天文测量、大地测量、工程测量、矿井测量、GPS技术、钻孔勘探、物理勘探技术 2. 面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、集成传感技术 3. 体方式：CT扫描、3D地震技术 室内获取方式： 1.点方式：坐标量算、手扶数字化 2.面方式：扫描数字化
实例步骤
2. 打开“MapGIS 6.7”——“图形处理”——“输入编辑”，打开工程，将等高线另存为”等高线.wl”，同时把图上非等高线的元素删除； 3. 提取等高线上的点：打开“MapGIS 6.7”——“空间分析”——“DTM分析”，“文件”——“打开数据文件”——“线数据文件”，打开”等高线.wl”文件。如果区域内看不到图，鼠标右键选择“复位窗口”；
三维GIS三维分析
三维GIS三维分析
第七章 三维分析
•
三维地理空间数据分析是GIS空间分析的一个重要组成部分，是当前GIS技术与应用的
热点研究领域，也是数字地球和数字城市建设的重要技术基础。
•BEA Confidential. | 2
三维地理空间数据分析主要涉及以下几个方面：
1
三维景观建模
2
三维数据可视化表达
3
三维景观分析与计算
7.1.4 DTM与DEM
图7.13 各种DEM数据
•BEA Confidential. | 27
7.1.4 DTM与DEM • 2. DEM模型之间的转化 （1）格网DEM转成TIN
格网DEM转成TIN可以看作是一种由规则分布的采样点生成TIN的特例，目的是尽量减 少TIN的顶点数目，同时尽可能多地保留地形信息，如山峰、山脊、谷底和坡度突变处。代 表性算法有：保留重要点法、启发丢弃法。
c （4，3，2） （2，0，2）
d （4，4，2） （3，4，2）
…
属性
点号 201 202 203 204
XY
Z
x201 y201 z201
x202 y202 z202
x203 y203 z203
x204 y204 z204
…
图7.10 Octree与TEN混合数据结构的数据组织
•BEA Confidential. | 21
系列不相交的三角形，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。在不 同分辨率情况下，可以采用不同的分解内插方法进行TIN的动态生成，如图7.6所示。
a 三分三角形法
b 四分三角形法
图7.6 两种动态生成TIN的方法
•BEA Confidential. | 13
第七章 三维分析
•
三维地理空间数据分析是GIS空间分析的一个重要组成部分，是当前GIS技术与应用的
热点研究领域，也是数字地球和数字城市建设的重要技术基础。
•BEA Confidential. | 2
三维地理空间数据分析主要涉及以下几个方面：
1
三维景观建模
2
三维数据可视化表达
3
三维景观分析与计算
7.1.4 DTM与DEM
图7.13 各种DEM数据
•BEA Confidential. | 27
7.1.4 DTM与DEM • 2. DEM模型之间的转化 （1）格网DEM转成TIN
格网DEM转成TIN可以看作是一种由规则分布的采样点生成TIN的特例，目的是尽量减 少TIN的顶点数目，同时尽可能多地保留地形信息，如山峰、山脊、谷底和坡度突变处。代 表性算法有：保留重要点法、启发丢弃法。
c （4，3，2） （2，0，2）
d （4，4，2） （3，4，2）
…
属性
点号 201 202 203 204
XY
Z
x201 y201 z201
x202 y202 z202
x203 y203 z203
x204 y204 z204
…
图7.10 Octree与TEN混合数据结构的数据组织
•BEA Confidential. | 21
系列不相交的三角形，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。在不 同分辨率情况下，可以采用不同的分解内插方法进行TIN的动态生成，如图7.6所示。
a 三分三角形法
b 四分三角形法
图7.6 两种动态生成TIN的方法
•BEA Confidential. | 13
ArcGIS9教程_第9章三维分析
ArcGIS9教程_第9章三维分析第九章三维分析相当长的⼀段时间⾥，由于GIS理论⽅法及计算机软硬件技术所限，GIS以描述⼆维空间为主，同时发展了较为成熟的基于⼆维空间信息的分析⽅法。
但是将三维事物以⼆维的⽅式来表⽰，具有很⼤的局限性。
在以⼆维⽅式描述⼀些三维的⾃然现象时，不能精确地反映、分析和显⽰有关信息，致使⼤量的三维甚⾄多维空间信息⽆法加以充分利⽤。
随着GIS技术以及计算机软硬件技术的进⼀步发展，三维空间分析技术逐步⾛向成熟。
三维空间分析相⽐⼆维分析，更注重对第三维信息的分析。
其中第三维信息不只是地形⾼程信息，已经逐步扩展到其它更多研究领域，如降⾬量、⽓温等。
ArcGIS具有⼀个能为三维可视化、三维分析以及表⾯⽣成提供⾼级分析功能的扩展模块3D Analyst，可以⽤它来创建动态三维模型和交互式地图，从⽽更好地实现地理数据的可视化和分析处理。
利⽤三维分析扩展模块可以进⾏三维视线分析和创建表⾯模型（如TIN）。
任何ArcGIS 的标准数据格式，不论⼆维数据还是三维数据都可通过属性值以三维形式来显⽰。
例如，可以把平⾯⼆维图形突出显⽰成三维结构、线⽣成墙、点⽣成线。
因此，不⽤创建新的数据就可以建⽴⾼度交互性和可操作性的场景。
如果是具有三维坐标的数据，利⽤该模块可以把数据准确地放置在三维空间中。
ArcScene是ArcGIS三维分析模块3D Analyst所提供的⼀个三维场景⼯具，它可以更加⾼效地管理三维GIS数据、进⾏三维分析、创建三维要素以及建⽴具有三维场景属性的图层。
此外，还可以利⽤ArcGlobe模型从全球的⾓度显⽰数据，⽆缝、快速地得到⽆限量的虚拟地理信息。
ArcGlobe能够智能化地处理栅格、⽮量和地形数据集，从区域尺度到全球尺度来显⽰数据，超越了传统的⼆维制图。
利⽤交互式制图⼯具，可以在任何⽐例尺下进⾏数据筛选、查询和分析，或者把⽐例尺放⼤到合适的程度来显⽰感兴趣区域的⾼分辨率空间数据，例如航空相⽚的细节。
点云三维信息提取与应用地理空间GIS讲座课件
对点密度变化的鲁棒性分析
无靶标全自动配准
无靶标全自动配准
无靶标全自动配准
城区 隧道
校园 桥梁
平台无关
环境无关
密度无关
山坡
稳健、高
效、自动
河流
层次化三维目标精准提取
利用多尺度超级体素代替原始点，提高计算效率 分割并识别相互交错（重叠）的多类型城区目标
原始点云
小尺度超级体素
大尺度测超绘遥级感信体息素工程国家重点实超验室级体素
结构化模型： 可视化 —> 可计算、可分析
结构化三维建模
提取室内结构元素，利用点云的可视性分析和结构约束进行房屋分割
激光扫描仪采集点云
ceilings walls
doors and windows
结构提取
可视性分析
一楼房屋分割
二楼房屋分割
24 两层楼的分割结果
结构化三维建模
房屋分割作为语义约束，同时利用多标记图割方法，完成室内房屋的自动 化结构建模。
Wall
Walls and Cylinders BIM model
Room model
BIM model
点云智能化处理软件-Point2Model
功能模块
TB级点云和影像数据高效索引和快速可视 化
多视角TLS点云数据空间基准一致性整合 多类型道路要素高精度提取及矢量化 面向无人驾驶的高精.地图自动化生产 ………………………
单次航程15分钟，解算时间3小时
IMU
相机 镜头 机载处理器 扫描仪
品牌 Xsens MTI-300
Pointgrey Kowa
Cortex-A9 Velodyne VLP16
描述 Noise density
第12章：ArcGIS三维
通过创建一系列帧组成轨迹来形成动画； 通过录制导航动作或飞行创建动画 ； 通过捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程 创建动画； 通过改变一组图层的可视化形成动画效果 ； 通过导入路径的方法生成动画 ；
§1. ArcScene 三维场景
（1）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.57 轨迹创建按 钮
• 直接利用Geodatabase & GIS数据 • Terrain, 栅格,和矢量
• 包括全球基础数据
3D GIS元素
旅馆模型
从MultiGen, 3D Studio, VRML, SketchUp等导入.
带纹理的 Multipatch
3D 分析工具 Geodatabase 导入3D的 对象 3D要素
§1. ArcScene 三维场景
三维的
点 线 多边形
§1. ArcScene 三维场景
等高线要素的三维显示：
§1. ArcScene 三维场景
叠加：所谓叠加，即将要素所在区域的表面 模型的值作为要素的高程值
§1. ArcScene 三维场景
§1. ArcScene 三维场景
突出：所谓突出是 指根据要素的某个 属性或任意值突出 要素，如要想在三 维场景中显示建筑 物要素，可以使用 其高度或楼层数这 样的属性来将其突 出显示 。
图9.58 轨迹创建对话 框
§1. ArcScene 三维场景
（２）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.59 动画操作工具条
（３）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创 建动画；
§1. ArcScene 三维场景
（４）改变一组图层的可视化形成动画效果 ；
图9.60 动画效果创建按 钮
图9.61 动画效果创建对话框
§1. ArcScene 三维场景
（1）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.57 轨迹创建按 钮
• 直接利用Geodatabase & GIS数据 • Terrain, 栅格,和矢量
• 包括全球基础数据
3D GIS元素
旅馆模型
从MultiGen, 3D Studio, VRML, SketchUp等导入.
带纹理的 Multipatch
3D 分析工具 Geodatabase 导入3D的 对象 3D要素
§1. ArcScene 三维场景
三维的
点 线 多边形
§1. ArcScene 三维场景
等高线要素的三维显示：
§1. ArcScene 三维场景
叠加：所谓叠加，即将要素所在区域的表面 模型的值作为要素的高程值
§1. ArcScene 三维场景
§1. ArcScene 三维场景
突出：所谓突出是 指根据要素的某个 属性或任意值突出 要素，如要想在三 维场景中显示建筑 物要素，可以使用 其高度或楼层数这 样的属性来将其突 出显示 。
图9.58 轨迹创建对话 框
§1. ArcScene 三维场景
（２）创建一系列帧组成轨迹形成动画；
图9.59 动画操作工具条
（３）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创 建动画；
§1. ArcScene 三维场景
（４）改变一组图层的可视化形成动画效果 ；
图9.60 动画效果创建按 钮
图9.61 动画效果创建对话框
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程 三维分析 ppt课件
25
二、表面分析
1. 计算表面积与体积
（１）表面积的概念
与平面面积不同，表面 积是沿表面的斜坡计算的，考 虑到了表面高度的变化情况。 除非表面是平坦的，通常表面 积总是大于其二维底面积。
图9.20 表面积计算各参数示意图
ห้องสมุดไป่ตู้26
二、表面分析
（２）体积的概念
体积指表面与某指定高 度的平面（参考平面）之间的 空间大小，按照参考平面的上 下关系分为两部分，分别是平 面之上的体积或平面之下的体 积。
18
一、表面创建
（2） TIN表面的创建
通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多 边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本形 状。
图9.15 点集图
19
一、表面创建
2）隔断线
它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可 用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建 要素如道路。
图9.43 表面长度示意图
41
二、表面分析
ArcGIS中表面长度的计算：
图9.44 表面长度计算对话框
42
三、ArcScene三维可视化
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须 被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
两种方式：
➢具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可 视化；
第九章 三维分析
1
主要内容
• 表面创建 • 表面分析 • ArcScene三维可视化 • 数据转换
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
二、表面分析
1. 计算表面积与体积
（１）表面积的概念
与平面面积不同，表面 积是沿表面的斜坡计算的，考 虑到了表面高度的变化情况。 除非表面是平坦的，通常表面 积总是大于其二维底面积。
图9.20 表面积计算各参数示意图
ห้องสมุดไป่ตู้26
二、表面分析
（２）体积的概念
体积指表面与某指定高 度的平面（参考平面）之间的 空间大小，按照参考平面的上 下关系分为两部分，分别是平 面之上的体积或平面之下的体 积。
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一、表面创建
（2） TIN表面的创建
通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多 边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本形 状。
图9.15 点集图
19
一、表面创建
2）隔断线
它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可 用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建 要素如道路。
图9.43 表面长度示意图
41
二、表面分析
ArcGIS中表面长度的计算：
图9.44 表面长度计算对话框
42
三、ArcScene三维可视化
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须 被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
两种方式：
➢具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可 视化；
第九章 三维分析
1
主要内容
• 表面创建 • 表面分析 • ArcScene三维可视化 • 数据转换
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
三维GIS空间数据模型(理论实操)
将地理实体抽象成点、线 或 区 域 ， 其 位 置 信 息 用 xy 坐标表示。这样点表示为 单个的xy坐标，线表示为 一 组 有 序 的 xy 坐 标 ， 而 区 域 表 示 为 一 组 有 序 的 xy 坐 标，但其起点的坐标和终 点的坐标相同，即区域是 闭合的多边形。
为了区别不同实体，每个 实体都赋予一个唯一的标 识符。
第三章 空间数据模型
行业进步
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
行业进步
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
① 复杂实体有可能由不同延展度和类型的空间单元组合而 成；
② 某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合 实例；
③ 某一类型的空间实体可以转换为另一类型；
④ 某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组 合而成。
13
实体类型组合图例
行业进步
14
行业进步
三、空间实体在地理信息系统中的表示
Record header（8字节，存储记 Record contents 录数和记录内容的长度）
Record header
Record contents
Rec…ord…header
Record contents
28
shapefiles 头文件表
起始位置
名称
数值
0
File Code
9994
4
Unused
21
行业进步
Spatial data model
为了区别不同实体，每个 实体都赋予一个唯一的标 识符。
第三章 空间数据模型
行业进步
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
行业进步
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
① 复杂实体有可能由不同延展度和类型的空间单元组合而 成；
② 某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合 实例；
③ 某一类型的空间实体可以转换为另一类型；
④ 某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组 合而成。
13
实体类型组合图例
行业进步
14
行业进步
三、空间实体在地理信息系统中的表示
Record header（8字节，存储记 Record contents 录数和记录内容的长度）
Record header
Record contents
Rec…ord…header
Record contents
28
shapefiles 头文件表
起始位置
名称
数值
0
File Code
9994
4
Unused
21
行业进步
Spatial data model
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2.1 数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
2.1.1 GIS空间数据获取方法分类
1、空间数据的野外获取方式 （1）点方式：天文测量、罗盘定位、惯性测量、大地
测量、工程测量、矿井测量、GPS技术、钻孔勘探、 物理勘探技术等；
3
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、集 成传感技术；
20
中国地质大学（武汉）信息工程学院
我国自行研制的导航卫星系统——北斗双星导航定 位系统，通过全天候跟踪GPS卫星，免费向用户提供 星历文件。该系统具有快速定位、短报文通信、精 密授时3大功能，并具有以下优势：
21
中国地质大学（武汉）信息工程学院
同时具备定位与通信功能，无须其他通信系统文件； 融合北斗导航定位系统和卫星导航增强系统两大资源， 提供更丰富的增值服务； 覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无 通信盲区； 定位解算都集中在地面控制中心站，特别适合于大范 围移动目标监测与管理； 自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适 合关键部门应用。
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）测量仪器的发展：经纬仪、水准仪全站仪测量 机器人；
（3）测量技术的发展：三角测量边角网、测边网、全 站仪3D实时和自动导航技术。
11
3.遥感技术
遥感是一种远距离的、非接触的目标探测技术和 方法，通过对目标进行探测，获取目标信息，然后对 所获取的信息进行加工处理，从而实现对目标的定位、 定性或定量描述；
15
4、地图数字化技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
广义数字化：泛指将信息转化为计算机能接收的
形式的过程；
狭义数字化：将地图/影像转变为符合要求的矢量
数据结构的过程。
地图/影像数字化
手扶跟踪数字化 扫描数字化
16
（1）手扶跟踪数字化
中国地质大学（武汉）信息工程学院
借助计算机和平板状数字化仪，从已有纸质地图 上进行重采样，并形成数字化的坐标点列数据的 过程。包括以下三步：
矢
存
纸
扫
质
描
地
转
图
化
拼 接 子 图 块
几 何 校 正
幕 跟 踪 矢 量
量 图 合 成 接
矢 量 图 编 辑
入 空 间 数 据
化
边
库
2.1.3 地表3D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1、GPS测量技术 具有代表性的系统：欧洲的“伽利略系统”、俄罗斯 的“GLONASS卫星系统” 。
6
GIS空间数据获取方法分类如下表
中国地质大学（武汉）信息工程学院
空间维数
2D（x，y）
地表3D（x，y，z） 与
地上3D（x，y，zi） 地20下203/1D/（23x，y，zi）
点方式
天文测量 罗盘定位 惯性测量 大地测量 工程测量 地图数字化 大地测量 工程测量 GPS技术 地图数字化 矿井测量 钻孔勘探
气象 季节 地表状态 传感器性能 传感器位置
图 像 数 据
波段
图像增强 计算机处
理 人工图像
判读
农林 地质 水文 海洋 气象 环境 地震
14
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（4）遥感发展的特点： 新型传感器不断出现； 多级空间分辨率形成金字塔遥感影像结构； 光谱分辨率不断提高； 多时相性遥感成为可能； 全方位立体观测健步发展； 遥感应用由定性走向定量。
22
2、摄影测量技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）传统的摄影测量技术是利用光学摄影机摄影的像 片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质 和相关关系的，并将所测得的成果以图解形式或数字 形式进行输出。
23
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）主要特点：在像片上进行量测，无须或很少接 触被摄体，受自然和地理等外界条件的约束少；像 片是对客观现象的一次真实记载，包含有丰富的信 息，可以选择所需量测和处理的对象，从像片上所 包含的几何信息中进行判读和计算。
预处理
数字化
图属关系 连接
17
（2）扫描数字化
中国地质大学（武汉）信息工程学院
借助计算机和平板式或滚筒式扫描仪，从已有纸质地 图上进行重采样，并形成坐标点列数据的过程。包括：
栅格扫描 地图扫描：扫描仪按预先设定的空间分 数字化 辨率对地图进行扫描，形成二值图像；
矢量扫描数字化
18
大致流程为：
屏
主要应用邻域： 宇宙太空观测； 宇宙奥秘探测；
中国地质大学（武汉）信息工程学院
2、大地测量与工程测量技术
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）该技术是空间定位的基本手段之一，利用大地测 量与工程测量技术，既可以获得地表点的2D坐标数据 （x,y），也可获得地表点的3D坐标数据（x,y,z）；
10
面方式
遥感 地图扫描数字化
体方式
摄影测量 激光扫描 SAR/InSAR 集成传感 物理勘探技术
CT扫描
7 CT扫描 3D地震
2.1.2 2D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1.天文测量技术 利用宇宙间天体的相关位置 和运行规律，在选定的地面 点上观测某天体的高度和方 位，并记录观测瞬间的时刻， 从而确定该地面点的地理位 置——天文经纬度及该点至 另一地面点的天文方位角。
三维GIS
中国地质大学（武汉）信息工程学院
三维空间数据及其获取方法
主讲：郑坤 中国地质大学（武汉）信息工程学院
2011年5月
本章内容
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1、 GIS空间数据获取方法分类 2 、2D空间数据获取方法 3 、地表3D空间数据获取方法 4 、地下3D空间数据获取方法
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（2）传感器：接收从目标反射和辐射过来的电磁波 信号的装置； （3）遥感平台：搭载传感器的载体。
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图1. 遥感数据流程图
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物体的电磁波 特性
影响因子
传感器数据采 集
数据处理
应用
E
电 磁 能 量 （ ）
波长（λ ）
太阳位置 大气状态
（3）体方式：CT扫描、3D地震技术等
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2、空间数据的室内获取方式
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（1）点方式：坐标量算、手扶数字化； （2）面方式：扫描数字化
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根据GIS获取方式和应用需求的不同，GIS空间数据 可区分为地表2D(x,y)、地表3D(x,y,z)、地上3D(x， y，zi)。