4D產品

隨著測繪技術和計算機技術的結合與不斷發展，地圖不再局限於以往的模式，現代數字地圖主要由DOM（數字正射影像圖）、DEM（數字高程模型）、DRG（數字柵格地圖）、DLG（數字線劃地圖）以及複合模式組成。

基本介紹

• 中文名：4D產品
• 類型：DOM (數字正射影像圖)
• 採集方法：地面測量
• 表示方法：數學方法

簡介

DOM (數字正射影像圖)

利用航空相片、遙感影像，經象元糾正，按圖幅範圍裁切生成的影像數據。 它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測性，從中可直接提取自然地理和社會經濟信息。

4D效果

DEM格網圖

DEM (數字高程模型)

數字高程模型是以高程表達地面起伏形態的數字集合。可製作透視圖、斷面圖，進行工程土石方計算、表面覆蓋面積統計，用於與高程有關的地貌形態分析、通視條件分析、洪水淹沒區分析。

DRG (數字柵格地圖)

數字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數位化產品。 可作為背景與其他空間信息相關，用於數據採集、評價與更新，與DOM、DEM集成派生出新的可視信息。

DLG (數字線劃地圖)

現有地形圖上基礎地理要素分層存儲的矢量數據集。數字線劃圖既包括空間信息也包括屬性信息，可用於建設規劃、資源管理、投資環境分析等各個方面以及作為人口、資源、環境、交通、治安等各專業信息系統的空間定位基礎。

採集方法

數字高程模型

(DEM)

數字高程模型的數據採集通常包括以下幾種方法：

地面測量

利用自動記錄的測距經緯儀（常用電子速測經緯儀或全丫經緯儀）的野外實測。這種速測經緯儀一般都有微處理器，可以自動記錄和顯示有關數據，還能進行多種測站上的計算工作。其記錄的數據可以通過串列通訊，輸入計算機中進行處理。

現有地圖數位化

利用數位化儀對已有地圖上的信息(如等高線)進行數位化的方法,目前常用字數位化儀有手扶跟蹤數位化儀和掃描數位化。

空間感測器

利用全球定位系統GPS,結合雷達和雷射測高儀等進行數據採集。早在2000年，美國“奮進”號太空梭在結束了9天的繞地飛行後，採用星載成像雷達和合成孔徑雷達等高新技術，採集了地球上人類所能正常活動地區（約占地表總面積的80%）的地面高程信息，經處理可製成數字高程模型和三維地形圖。此次計畫所取得的測繪成果，覆蓋面大、精度高、有統一的基準，不但在民用方面套用廣泛，而且在飛彈發射、戰場管理、後勤規劃等軍事活動中具有重要價值，因此引起了各國軍界和傳媒的廣泛關注。

數字攝影測量方法

這是DEM數據採集最常用最有效的方法之一。利用附有的自動記錄裝置（接口）的立體測圖儀或立體坐標儀、解析測圖儀及數字攝影系統，進行人工、半自動或全自動的量測來獲取數據。

LIDAR +CCD相機

LIDAR也叫機載雷射雷達，是一種安裝在飛機上的機載雷射探測和測距系統，是由GPS（全球衛星定位系統）、INS（慣性導航系統）和雷射測距三大技術的集成套用系統。如加拿大OPTECH公司生產的ALTM3100系統和德國 IGI公司生產的LiteMapper5600系統，ALTM3100和LiteMapper5600機載雷射掃描遙感系統同時還集成了CCD相機，它與雷射探測與測距系統協同作業，同步紀錄探測點位的影像信息，因此它可直接獲取一個地區高精度的數字高程模型（DEM）、數字地表模型（DTM）、數字正射影像圖（DOM）, 由於這種方法可以直接獲取高精度的正射影像數據，免去了影像處理的環節，它的成果可以廣泛套用於城市測繪、規劃、林業、交通、電力、災害等部門。

數字柵格地圖（DRG）

數字柵格地圖是通過一張紙質或其他質地的模擬地形圖，由掃瞄器掃描生成一維陣列影像，同時對每一系統的灰度（或分色）進行量化，再經二值處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數字柵格地圖，需要經過以下幾個步驟：

（1）圖形掃描：採用掃描解析度不低於500dpi的單色或彩色掃瞄器掃描。

（2）圖幅定向：將柵格圖幅由掃瞄器人材變換為高斯投影平面直角坐標。

（3）幾何校正：消除圖底及掃描產生的幾何畸變。可以採用相關軟體對柵格圖像的畸變進行糾正，糾正時要按公里格網進行，通過仿射變換及雙線性變換，實現圖幅糾正。

（4）色彩糾正：用PHOTOSHOP等軟體進行柵格圖編輯轟動單色圖按要素人工設色，對彩色圖作色彩校正，為使色彩統一，應按規定的RGB比例選擇所用的幾種色調。

數字正射影圖

（DOM）

數字正射影像圖是利用數字高程模型（DEM）對經掃描處理的數位化航空像片或高空採集的衛星影像數據，逐像元進行投影差改正、鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅範圍剪裁生成的數字正射影數據集。

對於航空像片,利用全數字攝影系統,恢復航攝時的攝影姿態,建立立體模型,在系統中對DEM進行檢測、編輯和生成，最後製作出精度較高的DOM。

對於衛星影像數據，可利用已有DEM數據，通過單片數字微分糾正生成DOM數據。

數字線劃地圖

（DLG）

數字線劃地圖是基礎地理信息系統的核心數字產品，它採集方法很多，主要包括以下幾個方面：

（1）平板儀測量：夾板儀測量採集的是非數字產品，它最終生成的成果是紙質或薄膜地圖。它要生成DLG還需要經過內業數位化、編輯處理。目前，平板儀測量已經不是GIS野外數據採集的主要手段，它正逐漸被全野外數字測量所取代。

（2）全野外數字測量：利用電子手簿、便攜機或掌上電腦與全站儀相連，測量結果直接以數字形式存儲，不需要經過內業數位化處理。

（3）GPS測量：採用實時動態GPS測量系統，用兩台或更多台GPS接收機來協同工作，將一台接收機作為基站，放在已知點上，其他接收機對空間目標測量，採集的數據存放便攜電腦或掌上電腦中。

（4）地圖數位化：地圖數位化有兩種作業方式：手扶跟蹤數位化和掃描矢量化。手扶跟蹤數位化是使用數位化儀進行地圖數位化，掃描矢量化是通過專用軟體對掃描處理後的數字柵格地圖進行螢幕跟蹤矢量化。

（5）攝影測量：攝影測量經歷了模擬攝影測量和解析攝影測量階段，隨著計算機技術及其套用的發展以及數字圖像處理、模式識別、計算機視覺等學科的發展，現已進入數字攝影測量階段。長期以來，攝影測量在基本比例圖生產中占據著胡里非常重要的位置，特別是發展到今天的數字攝影量階段，攝影測量以其高效快速、生成數據產品齊全而發揮著著其他測量手段無法比擬的作用。

表示方法

數字高程模型（DEM）

數學方法

用數學方法來表達，可以採用整體擬合方法即根據區域所有的高程點數據，用傅立葉級數和高次多項式擬合地面高程曲面。也是用局部擬合方法，將地表複雜表面正方形規則區域或面積大致相關的不規則區域，根據有限個點擬合形成高程曲面。

圖形方法

線模式

等高線是表示地形最常見的形式。其他的地形特徵線也是表達地面高程的重要信息源，如山脊線、谷底線、海線及坡度變換線等。

點模式

用離散採樣數據點建立DEM是常用的方法之一。數據採樣可以按規則格網採樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規則採樣，如不規則三角網、鄰近網模型等；也可以有選擇性採樣，採集山峰、窪坑、隘口、邊界等重要特徵點。

數字柵格地圖（DRG）

數字柵格地圖的表示方法一般用數學矩陣表示，以簡單的檔案格式存儲在計算機中。柵格地圖每一位置點應矩陣中的一個元素，柵格地圖的最終產品以LZW壓縮存儲。

數字正射影像圖（DOM）

DOM是利用數位化的航空像片影像或數字遙感影像，經幾何改正和鑲嵌，按一定圖幅範圍生成的數字正射影像集。DOM包含三個數據層：註記層、格網修飾層、正射影像數據層，其中前兩層為矢量數據、最後一層為柵格數據。正射影像地圖使用的是一中矢量——柵格混合數據模型表示，這使得它既具有矢量格式數據的高精可量測特徵，又具有景仰數據直觀、信息豐富等特徵。

數字線劃地圖（DLG）

數字線劃地圖採用矢量模型表示，矢量模型有兩種：面片（Spaghetti）數據模型和拓撲數據模型。

面片模型中點用空間坐標（x,y,z）表示，線用組空間坐標表示，而面有由封閉的線（即多邊形）來表示。矢量數據的屬性信息在計算機中利用附加不同的編碼來區分在表現號來描繪；面可以用不同圖案、不同顏色來表示。

在拓撲模型中，多邊形的被分割成一系列的弧和節點，節點、弧及多邊形之間空間關係在屬性表中定義。各種空間要素的拓撲關係包括點—點、點—線、點—面、線—線、線—面、面—面等多種形式。

GIS套用

DEM的套用，在於通過計算機採用一定的算法，能夠很方便地將DEM數據轉換為等高線、透視圖、斷面圖、坡度圖以及專題圖等各種釁解產品，或者按照用戶的需求計算出體積、空間距離、表面覆蓋面積等工程數據和統計數據以及進行通視分析、域特徵地貌與地形自動分割等。

DRG可作為背景用於數據參照或修測其他地理相關信息，用於數字線劃地圖（DLG）的數據採集、評價和更新，還可與數字高程模型（DEM）、數字正射影像圖（DOM）等數據信息集成使用，派生出新的可視信息，從而提取、更新地圖數據，繪製紙質地圖。

DOM具有精度高、信息豐富、直觀真實等優點，可用作為背景控制信息，評價其他數據的精度、現實性和完整性；可從中撮自然資源和社會發展信息，為防止災害和公共設施建設規劃等提供可靠依據；還可從中提取和派生新的信息，實現地圖的修測更新。在城市測繪領域，DOM被廣泛套用於城市規劃設計、交通規劃設計、城市綠化覆蓋率調查、城市建成區發展調查、風景名勝區規劃、城市發展與生態環境調查與可持續發展研究等諸多方面，取得了顯著的社會與經濟效益。

DLG滿足地理信息系統進行各種空間分析要求，視為帶有智慧型的數據。可隨機地進行數據選取和顯示，與其他幾種產品疊加，便於分析、決策。

4D產品構成了地理信息系統的基礎數據框架，是其他信息空間載體，用戶可依據自身的要求，選擇適合自己的基礎數據產品，研製各種專題地理信息系統。如在電力管理信息系統中引入適當的GIS系統，可以為電力管理提供行之有效的輔助決策方法；地理信息系統套用於地名資料庫管理，提高人們對城市的監控能力；地理信息系統套用於房地產管理，將空間數據與大量的非空間數據（屬性數據）結合起來，為維護主地產市場正常、高效運行發揮重要作用；地理信息系統套用於規劃管理，提高辦事效率，而且利用矢量數據（DLG）與柵格數據（DOM）相結合，使GIS的信息表達更加豐富，形象生動，而且為系統交通、管線、通信、銀行、土地等部門。

隨著國家將基礎測繪列入國民經濟和社會發展計畫，全國許多省市政府把基礎地理數據產品建設作為省級基礎測繪的重點，目前，全國1：5萬基礎地理數據的更新和建庫已經完成，1：1萬基礎地理數據的更新和建庫正在建設中。

做為城市測繪部門，在不斷完善大比例尺基礎地理數據產品的更新和建庫，建立一個良性數據更新，維護體系的同時，應建立基於中小比例尺數字產品的基礎地理產品庫，並在此基礎上做深層次的開發套用，最終納入到基礎地理信息系統的管理中。目前數字城市作為城市建設的一個熱點，已得到各級政府的廣泛重視，有些地區已進入前期的實施階段，基礎地理信息資料庫作為數字城市的基礎框架，在數字城市的建設中發揮著重要作用。