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【摘 要】三维电子地图是对现实世界按照一定比例进行的三维模拟和抽象描述.它以逼真的三维地形、地物代替了抽象的二维地图符号,使地图学理论从单纯的地图传输理论、地图语言理论及地图认知理论转变为在三维虚拟地理环境中进行地理认知、空间地理分析利用的理论研究.

地图本科论文如何写
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【关 键 词 】多信息源；三维地图；探究

前言：三维电子地图研究的核心问题包括地图数据获取、地图数据结构、地图三维可视化及三维地图空间分析.其中,三维电子地图数据的获取方式是地图研究的前提,主要有人工采集、机载或航拍等获取方式,并利用三维建模软件对采集的数据进行人工建模,将各个孤立的三维模型集成到一个三维地图系统中.此类方法花费人工量大、制作周期长且地图信息不易更新,不同获取方式得到的数据格式多种多样,使三维地图的数据融合、存储、表达及对三维对象间宏大的拓扑关系的描写困难重重.

1.三维电子地图的发展历史

传统纸质地图包含的信息量有限,购买新地图是数据唯一的更新方式.电子地图是利用计算机技术,以数字方式存储和查阅地理信息的媒介.利用电子地图,不但可以对普通地图的内容要素进行任意形式的组合、拼接,形成新的地图,还可以按照任意比例尺和范围输出电子地图信息.电子地图不但明显缩短了成图时间,还可以很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结合,生成新的图种.三维地形建模是计算机图形学领域三维可视化技术的重要研究内容.已经历了线划三维地形图、实体型三维地形图和高度真实感地形图三个发展阶段.三维地形数据的五种获取方式分别为：由地形图等高线及高程数据生成、直接使用地图数据库中的数字高程模型数据生成、通过处理航拍摄影像生成、由机载激光扫描仪直接扫描并经后续处理得到、用干涉合成孔径雷达获取等.基于图像的建模方法主要是地形图像的叠加,通过对多幅图像进行处理,以消除重复的部分产生三维的特征.这种建模技术出现的较晚,由于是基于真实的图像,所以具有极强的真实感.但同时,这种技术具有离散及计算和存贮量大的特性,对硬件的性能要求极高,生成的三维环境不便于实时动态的漫游,立体感也不够强,所以目前地形的实时绘制主要采用基于图形的建模方法.

2.建筑物数据获取方法

按建筑物楼层数目粗略求算建筑物高度.这种方式主要用在使用二维地图数据库的数据来生成三维地图信息方面,这种方法可以利用已有的 2D GIS 数据,是对已有数据的二次利用,避免繁琐的人工信息采集,但是依赖建筑物楼层数据估计高度,精度极低,不适于三维地图的长远发展.从遥感影像中直接提取建筑物高度.这种方法主要有两个研究方向：利用立体像对进行立体量测、通过单幅影像获取高度信息.立体像对量测方法,可以使用成熟的商品化数字摄影测量系统,这些数字测量系统已具备自动空中三角测量、DEM 的自动采集及正射影像的快速制作等功能.通过单幅影像获取方法,以算法推导为主,研究地物阴影和高度的关系,或者研究单幅影像成像姿态与地面高程信息的几何关系.

3.基于遥感图像的建筑物提取方法

从遥感影像中提取建筑物信息并对这些信息进行三维重建,不仅是遥感领域所关心的课题,也是计算机视觉领域的一个重要研究方向.建筑物提取主要有自动提取和半自动提取两类方法.近年来,研究者提出了一些新方法用于建筑物的自动三维重建.前期,阴影分析主要从单张相片检测建筑物,后来逐渐被基于多张具有重叠度的影像获取方法所取代.基于多重叠度影像的建筑物获取方法,是从多张具有重叠度的影像上提取三维线索,以及包括颜色、现有的 GIS 数据、数字表面模型等多种线索,屋顶三维重建出来后直接投影到 DTM 上,并加上垂直的墙面,得到建筑物的三维模型.此外,有人尝试从雷达数据和高分辨率的遥感影像自动提取和重建建筑物.

4.基于高分辨率遥感图像的建筑物提取

遥感图像是三维城市地图中建筑物的重要数据来源,基于遥感图像的建筑物轮廓提取是近年来三维城市地图研究的热点.有效的图像分割是建筑物轮廓提取的重要前提,遥感图像具有多灰度级、信息量大、目标结构复杂等特征,至今没有一种算法能够有效分割获取途径不同的遥感图像.分水岭算法能够对图像进行完整分割,尤其在目标区域分辨率低且具有弱边缘时仍能够提供闭合的轮廓线,但在存在大量噪声时会产生严重过分割.

5.三维地形景观

5.1 地形数据格式转换

DEM 是数字高程模型的简称,它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型,是数字地形模型的一个分支.数字地形模型是描述包括高程在内的各种地貌因子如坡度、坡向、坡度变化率等在内的线性和非线性组合的空间分布,其中 DEM 是零阶单纯的单项数字地貌模型,其他如坡度、坡向、坡度变化率等地貌特征可在 DEM 基础上派生.

5.2 地形场景实现

Ogre 的场景管理器提供了两种不同（却类似）的场景读取方式直接从磁盘文件载入数据以及从任意的数据流载入数据.其中使用数据流的方式允许你在程序中把网格模型包装构造成通用或者私有的地图格式,并直接发送到场景管理器中.但是大多数情况还是使用从磁盘中读取地图的方法,在这种方法里世界地图文件通常是能直接打开和载入的磁盘上的独立文件.

结语：

在图像处理技术基础上,结合遥感技术,进行图像分割,边缘提取,三维重建,目前是一个很有潜力的研究方向.当前已有的遥感数据获取技术往往受自然和人为等各种因素的限制,存在着不足和缺陷,还有很多值得研究的课题等待人们去解决.可以预见的是,未来的三维地图,将会朝着多元信息化、数据获取自动化、数据更新及地图漫游实时化的方向发展,而对于遥感数据的处理将是这一趋势不可或缺的重要环节.

参考文献

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