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转:什么是4D(D智跑G、DLG、DOM、DEM)数据?

  • 二月 28, 2019
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ps:摘抄地址http://blog.163.com/wangqing_rs/blog/static/16451519120111026102916472/ 

什么是4D(DRG、DLG、DOM、DEM)数据?(转自gisriver的空间)
水泥灰部分为本小编依照自个儿专业特色及作者文化结构丰硕,版权归属个人。 什么是4D(DRG、DLG、DOM、DEM)数据?

以下有区其他布道,然而意思都很接近。

一、

DOM
(数字正射印象图):利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片、遥感印象,经每一个像元改良,按图幅范围裁切生成的形象数据,它的新闻相比直观,具有卓绝的可判读性和可量测性,从中可径直领取自然地理和社经音信。

在SACR-V图像处理中,往往需依靠DEM数据来缓解景逸SUVD定位导致的斜距成像几何失真。因而,求解X,Y,Z考虑了八个方程。即距离公式、多普勒频率公式和地球坐标公式。

相当于说DOM是必要DEM进行二回加工的,也是4D产品中非凡高级的出品。

天文 1

DEM (数字高程模型) :      
通过等高线、或航空航天影象建立以发挥地面高程起伏形态的数字集合。

当前可获取的有90m的S奥迪Q7TM,和30m的Aster
GDTM数据。前者选取InSARAV4技术获得,后者则是高分辨率立体水墨画度量技术。两者相似之处都亟待两幅图像,而且规范配准。必要有自然的基线长度,需在早晚限制内取值。差别之处,前者是选拔波的相干性原理求得,后者则是光直线传播所产生的共线方程。

DEM数据为根基数据。

天文 2

DRubiconG (数字栅格地图) :     
数字栅格地图是纸制地形图的栅格方式的数字化产品,可与DOM、DEM集成派生出新的可视音信。

该项目数据重借使将已部分纸材料图进行栅格化,然后配准,近年来那类图很少用到,多用高分辨率的形象来代表,或许正是将重庆大学地物举办矢量化表征和储存,最近大部分的GIS软件都协助这一意义。

天文 3

DLG (数字线划地图) :

         
利用航空航天影象通过对印象进行甄别和矢量化,建立基础地理要素分层存款和储蓄的矢量数据集,既包蕴空间新闻也席卷属性新闻,可用以各专业音讯体系的半空中一定基础。

以此图是日前谷歌 map,
和百度地图,以及搜狗地图等网络上留下的电子地图首要表现格局。GoogleMap做的最好,因为其有强劲的栅格印象数据,而且是高分辨率的。因而叠加矢量数据后,反映的地图形象越来越直观、清晰和精确。

天文 4

二、

  数字高程模型(Digital Elevation
Model,缩写DEM)是在某一投影平面(如高斯投影平面)上规则格网点的平面坐标(X,Y)及高程(Z)的多少集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配,并摇身一变有规则的格网连串。根据分歧的海拔精度,可分为差别种类。为全部反映地表形态,还可增添离散高程点数据。
数字线划地图(Digital    Line   
Graphic,缩写DLG)是现有地形图要素的矢量数据集,保存各要素间的空间关系和连锁的本性新闻,全面地叙述地球表面指标。
数字栅格地图(Digital Raster
Graphic,缩写D昂科威G)是长存纸材料形图经计算机处理后取得的栅格数据文件。每一幅地形图在扫描数字化后,经几何勘误,并展开内容更新和数据压缩处理,彩色地形图还应经色彩校勘,使每幅图像的情调基本一致。数字栅格地图在内容上、几何精度和色彩上与国家骨干比例尺地形图保持一致。
数字正射印象图(Digital Orthophoto
Map,缩写DOM)是使用数字高程模型(DEM)对经扫描处理的数字化航空像片,经逐像元举办投影差改进、镶嵌,按国家宗旨比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射印象数据集。它是同时拥有地图几何精度和形象特征的图像,具有精度高、音信添加、直观真实等优点。

天文 5

三、

DOM(Digital Orthophoto
Map)即数字正射影象图的英文缩写,是应用数字高程模型对扫描数字化的(或直接以数字艺术取得)航空像片(或航天影象),经数字微分纠正、数字镶嵌,再根据图幅范围划分生成的形象数据集。

    数字正射印象图产品按颜色可分为彩色和长短两类。
  
首要运用:地形图的修测,复合型数字产品与三维景观地图的造作,土地使用详查及动态监测,土地利用数据库建库及更新,国土能源环境动态监测,城市规划设计,GIS系统的背景音讯等。
    DEM (Digital Elevation
Map)即数字高程模型图的英文缩写,是定义在X、Y域(或经纬度域)离散点(矩形或三角形)上以高程表明地面起伏形态的数据集,即在高斯投影平面上规格网点平面坐标(X,Y)和其高程坐标(Z)的数据集。是作者国家基础础地理消息数量产品的要紧组成部分之一。
    
DEM产品按格网类型分为两大类,规格格网DEM和不原则格网DEM,又依据其高程精度分化而分为区别阶段的成品。

  
首要行使:公铁选线和安插性,水土流失治理的设计与动态监测,移动通信基站布设设计及优化,矿山开发设计,大中型水库的选址规划,土方开挖及填埋的臆想分析,内涝淹没的解析等。
   DLG (Digital Line
Graphics)即数字矢量地图的英文缩写,是水保地形图上基础地理信息要素的矢量数据集,并且保留要素间的半空中关系和有关的性质音信。
  
主要采用:分裂专业的地理音信连串、国土能源详查、车里装运载飞机载GPS导航新闻类别。
    DPRADOG (Digital Raster
Graphics)即数字栅格地图的英文缩写,是以栅格数据格式存放的地形图图形数据集,是小编国家基础础地理音信数据产品的重中之重组成部分。数字栅格地图在内容、几何精度和原则、色彩等地点与地貌图基本保留一致。该产品可由模拟地图经扫描、几何修正及色彩归化等处理后形成,也可由矢量数据格式的地图图形数据转换而成。
   
主要利用:总结机地图查询、不相同标准的地理音讯类别的背景图、城市规划设计用底图。

四、

地图最大精度
视力符合规律的人的肉眼能识其他图上最短距离是0.1分米。因而,也正是图上0.1分米的实实在在水平长度正是地图上所能表示的最精致限度,称为比例尺的最大精度。
下表为国家主题比例尺地形图的最大精度:
比例尺 1:1万 1:2.5万 1:5万 1:10万 1:25万 1:50万 1:100万
最大精度(m) 1 2.5 5 10 25 50 100
如何是数字地图
数字地图是储存在电脑的硬盘、软盘、光盘或磁带等介质上的,地图内容是透过数字来代表的,须求经过专用的总计机软件对那几个数字举办展示、读取、检索、分析。
数字栅格地图(D昂科雷G)
数字栅格地图(D纳瓦拉G)是纸材料图的栅格数字化产品。每幅图经扫描、集合改进、图幅处理与数码的缩减处理,形成在内容、精度和色彩上与地图保持一致的栅格文件。
数字线划地图(DLG)
数字线划地图(DLG)是以矢量数据格式形成的数字地图。那种地图能展开空间音信的分支与叠加,提取属性数据,依照矢量对象查询属性或依据属性查询矢量对象,数据易于更新与编写制定和创设专题属性和制图专题地图等。
数字高程模型(DEM)
数字高程模型(DEM)是区域地面高程的数字代表,是赤手空拳在地图投影平面上规则格网点的平面坐标(x,y)及其高程(z)数据集,是地理消息种类赖以举办辨析的着力数据系统。DEM的水平距离可随地貌类型的分裂而改变,依照区其他海拔精度,可分为差别等级产品。
脚下,世界第三发达国家纷繁确立了覆盖小编国的数字高程模型系
数字正射印象(DOM)
数字正射影象(DOM)是行使数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片或遥感图像(单色或彩色),经每一种像元改正,再展开影象镶嵌,依照图幅范围剪彩生成的形象数据。一般包罗英里格网、图廓整饰和注记的平面图。
江山高精度GPS网?
小编国从20世纪90时期初叶发轫建立国家高精度GPS网。国家A级网点共三十八个,B
级网点81八个,平均边长北边地区50-70英里,中部地区100海里,南边地区
150-200英里。那多少个网是在列国地球参考框架(IT本田UR-VF)下树立的新一代坐标框架,与本国的天文大地网之间创立了转移关系,使笔者国民代表大会地质度量量坐标框架建设达到一个新的水准。

末段想说的是:DEM数据是最为原始的数量,随着TerraSAXC60-X
的Tendem干涉能量的装有,以后1m分辨率的DEM会特别便于获取。那么接下去的题材正是DEM数据的拍卖。

众所之知,DEM是一个矩阵,表示中度的矩阵。配备一些Image Tie
Point就足以领略各样点对应的地理坐标。如UTM的X,Y,那么将来我们什么进一步发掘DEM数据的暧昧音讯吗?以及怎么样依照供给有关遥感传感器的渴求得到本人想要的数量吧?例如基于DEM数据的SA中华V图像模拟。

DEM的数量还足以拍卖为光照阴影渲染图、等值线(等高线)、坡度、朝向、剖面。。。等等一层层数据,这个多少都为持续的采用奠定基础。当然那里的算法也有多如牛毛,最近的显要遥感和GIS软件也有局地,但真须要精晓精晓需求探视文献。

1.背景

在通晓那三种转换方法时,大家有须求先了然部分与此相关的基本知识。大家有二种常用的方法来代表空间坐标,分别是:经纬度和高层、平面坐标和高层以及空间直角坐标。

2.经纬度坐标系(大地坐标系)

那里自个儿先是要强调:天文坐标表示的经纬度和全球坐标系表示的经纬度是见仁见智的。所以,同一个经纬度数值,在BJ54和WGS84下代表的是例外的职责,而以下小编说的中纬度均指天下坐标系下的经纬度。大地坐标系是大地质衡量量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。下面笔者跟我们大概谈谈当中涉嫌到的八个至关心重视要概念。

2.1大地水准面和大地球体

地表本人是二个起伏不平、12分有失水准的外表,那几个高低不平的外表无法用数学公式表明,也无从开始展览演算,所以在量测和制图时,大家亟须找八个平整的曲面来代替地球的自然表面。

当海洋静止时,它的轻易水面必定与该面上各点的重力方向(铅垂直方向)成正交,大家把那一个面叫做水准面。但是,地球上的品位面有无数个,大家把内部与平稳的平分海水面相重合的水准面设想成二个方可将地球进行包装的关闭曲面,这么些水准面便是海内外水准面

而被中外水准面包裹所形成的圆球即为大地球体

2.2地球椭球体

出于地球体内部品质分布的不均匀,引起重力方向的扭转,那个随处与重力方向成正交的大世界水准面边成为了贰个充裕语无伦次的也无法用数学来表示的曲面。然而即使如在那之中外水准面包车型大巴模样12分的有相当态,但它已经是二个很相近于绕自转轴(短轴)旋转的椭球体了。

因而在衡量和制图中就用旋转椭球来顶替大地球体,这么些旋转球体日常称地球椭球体,简称椭球体

      天文 6                 

2.3常用环球坐标系

不等坐标系,其椭球体的长半径,短半径和扁率是不一样的。比如大家常用的三种坐标系所对应的椭球体,它们的椭球体参数就各分歧:

BJ54坐标系:属参心坐标系,长轴6378245m,短轴6356863,扁率二分一98.3。
XIAN80坐标系:属参心坐标系,长轴6378140m,短轴6356755,扁率3/698.25722101。
WGS84坐标系:属地心坐标系,长轴6378137.000m,短轴6356752.314,扁率五成98.257223563。

CGCS贰仟坐标系:属地心坐标系,长轴6378137.000m,短轴6356752.31414 ,扁率f
= 1/ 298.257222101。

由地点的参数大家得以观望,对于全球坐标系,大家还能分成三种:参心坐标系和地心坐标系。

 天文 7

2.3.1参心坐标系

“参心”意指参考椭球的基本。在衡量中,为了处理观测成果和传算地面控制网的坐标,平常须选取一参阅椭球面作为中心参考面,选一参考试场点作为大地质度量量的起算点(大地原点),利用大地原点的天文观衡量来显著参考椭球在地球内部的岗位和动向。参心大地坐标的采纳尤其广大,它是经典大地质度量量的一种通用坐标系。根据地图投影理论,参心大地坐标系能够经过高斯投影计算转化为平面直角坐标系,为地形衡量和工程度量提供控制基础。

BJ54坐标系是以克Cable夫斯基椭球为根基,经局部平差后发出的坐标系。其大地原点在前苏联的普尔科沃,东经30°19′15”,北纬59°46′6”。

天文,XIAN80坐标系是以壹玖柒贰年国际大地质衡量量与地球物理联合会第七六届大会推荐的数量作为地球椭球体。其大地原点在作者国中部的山东省千阳县永乐镇,东经108°55′25.00″,北纬34°32′27.00″。

 天文 8

2.3.2地心坐标系

地心坐标系(geocentric coordinate system
)以地球质心为原点建立的上空直角坐标系,或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所成立的全球坐标系。

其产生的来由是因为早起的参心坐标系纵然能很好的满意局地的衡量必要,可是却无力回天满足全球定位的必要,原因是参心坐标系以跟局地大地水准面最适合的椭球体作为参照椭球,而此参考椭球并不可能契合举世定位的供给。所以在地心坐标系中,我们以与全球大地水准面最密合的椭球体作为参考椭球。

此时此刻地心坐标系的衡量首假使两种办法:引力衡量法、卫星大地质度量量法以及部分坐标转换。我们所纯熟的GPS定位和北斗定位均是卫星大地质衡量量法。

2.3.3推论

a.地心坐标系更契合满世界限量的衡量。

b.
WGS84下的坐标在CGCS3000坐标系下大旨代表的是同3个坐标,精度差别是分米级的。

c.
在同八个椭球里的变换都以密不可分的,而在区其他椭球之间的转换是不严苛的。举个例子,在WGS-84坐标和东京(Tokyo)54坐标之间是不存在一套转换参数能够全国通用的,在每一种地点会不雷同,因为它们是五个不等的椭球基准。

3.平面坐标系(投影坐标系)

 

率先大家务必旗帜显明,投影坐标系是建立在地理坐标系之上的。换句话说正是,必须先有地理坐标系下的坐标,才能对该坐标实行投影,从而获取投影坐标。

那正是说,为什么有地理坐标系和阴影坐标系之分呢?

出于经纬度的度数不对应某一标准尺寸,由此不能精确度量距离或面积,也难以在平面地图或电脑显示屏上显得数据。在应用过多(不是全方位)GIS
分析和制图应用程序时,平时需求由投影坐标系提供的更平稳的平面坐标框架。与地理坐标系不一致,在二维空间限制内,投影坐标系的尺寸、角度和面积稳定。投影坐标系始终基于地理坐标系,而后人则是遵照球体或旋转椭球体的。在阴影坐标系中,通过格网上的
x,y 坐标来标识地点,其原点位于格网大旨。

依据投影构成的办法,大家将投影分为两类:几何投影和非几何投影。在大家国内,最常见的影子为高斯克吕格投影,基本中夏族民共和国分省(区)地图的阴影和大比例尺地形图的黑影均选拔为高斯克吕格投影。而且,各样大、中比例尺地形图使用了差异的高斯-克吕格投录影带。在那之中中国足球球组织一级联赛过1∶1万的地貌图使用3°带;1∶2.5万至1∶50万的地形图使用6°带。

3.1高斯克吕格投影(Gauss_Kruger)

 天文 9

假想有三个椭圆柱面横套在地球椭球体外面,并与某一便条午线(此子午线称为中心子午线或轴子午线)相切,椭圆柱的主导轴通过椭球体中心,然后用自然投影方法,将宗旨子午线两侧各一定经差范围内的地点投影到椭圆柱面上,再将此柱面展开即成为投影面,
此投影为高斯投影。

高斯投影是正形投影的一种,隶属于几何投影。

 天文 10

在投影面上,中心子午线和赤道的影子都以直线,并且以中心子午线和赤道

的交点0作为坐标原点,以中心子午线的黑影为纵坐标x轴,以赤道的影子为横坐标y轴。在笔者国x坐标都以正的,y坐标的最大值(在赤道上6°带)约为330km。为了制止出现负的横坐标,可在横坐标上加上500
000m。其它还应在坐标后面再冠以带号。那种坐标称为国家统一坐标。 例如,有一点y=一九六五3
456.789m,该点位在19带内,位于中心子午线以东,其相对于中心子午线而言的横坐标则是:首先去掉带号,再减去500
000m,最终得=123 456.789m。

再者,由于选拔了分带方法,各带的阴影完全相同,某一坐标值(x,y),在某一影子中均有二个,在世上则有57个相同的坐标值,不可能适合表示该点的岗位。由此,在Y值前,必要冠以带号,那样的坐标称为通用坐标。

3.2高斯克吕格投影与UTM投影的相比较

UTM投影全称为UNIVE福睿斯SAL TRANSVETucsonSE METiggoCATOL PROJECTION
(通用横轴墨卡托投影),是一种“等角横轴割圆柱投影”,椭圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈,投影后两条相割的经线上没有变形,而中心经线上长度比0.9996。UTM投影是为了全球战争须求成立的,米利坚于壹玖肆柒年形成这种通用投影系统的持筹握算。与高斯-克吕格投影相似,该投影角度没有变形,核收湿敛疮线为直线,且为投影的对称轴,中利尿清热线的百分比因子取0.9996是为着保障离核温中降逆线左右约330km处有两条不走样的正统经线。

UTM投影分带方法与高斯—克吕格投影相似,将北纬84度至南纬80度之间按经度分为六17个带,每带6度.从西经180度起算,两条标准纬线距中治阴虚线为180Km左右,核化痰止咳线比例周到为0.9996。小编国的卫星影像资料常采纳UTM投影。

从事电影工作子几何措施看,高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”( Transverse
Tonformal Tylinder
Projection),投歌后中广谱抗菌线保持长度不变,即比例周到为1;UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”,圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈,投歌后两条割线上一贯不变形,中秘精益气线上长度比
0.9996。因而只要利用同一的椭球体,从总结结果看,两者根本不一样在比例因子上,高斯-克吕格投影中利水渗湿线上的百分比周到为1,
UTM投影为0.9996,高斯-克吕格投影与UTM投影可近似接纳 X[UTM]=0.9996 *
X[高斯],Y[UTM]=0.9996 *
Y[高斯],实行坐标转换(注意:如坐标纵轴西移了四千00米,转换时务必将Y值减去伍仟00乘上比例因子后再加四千00)。从分带方式看,两者的分带起点不相同,高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向北分带,第贰带的核去除风湿活血度为3°;UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向西分带,第二带的核和胃生津度为-177°,因而高斯-克吕格投影的第①带是UTM的第一1带。别的,两投影的东伪偏移都以500海里,高斯-克吕格投影北伪偏移为零,UTM北半球投影北伪偏移为零,南半球则为一千0英里。

因而我们在进行衡量、制图以及数额转换时,要留意两者的不比,防止生出误差,造成不供给的荒唐。

3.3 ArcGIS中坐标系的意义

ArcGIS中有地理坐标系(Geographic coordinate system)和阴影坐标系(Projected coordinate system)三种。前者正是来定义使用何种地理坐标系的,而后者是还要定义地理坐标系和影子坐标系的。

正如为个中各类参数的意义:

 天文 11

4.七参数转换

在打听了下面三节所讲的始末后,大家来共同研商项目中平常碰着的题材。首先的标题便是三个椭球体之间的转移,比如:WGS84的经纬度坐标转换成XIAN80的中纬度坐标。

4.1转换方法以及参数的获取

七参数法(包罗布尔莎模型,一步法模型,海尔(Haier)曼特等)是消除此题材的相比紧密和通用的法子。其关联到的七个参数为:X平移,Y平移,Z平移,X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K。此四个参数能够因此在急需中间转播的区域里挑选3个以上的更换控制点对而获得。

借使区域限定十分小,最远点间的偏离不高于30Km(经验值),那能够用三参数(莫洛登斯基模型),即X平移,Y平移,Z平移,而那时候将X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K视为0。所以三参数只是七参数的一种特例。三参数只需通过三个控制点对就能赢得。

4.2详细分解各种参数的意思

a.多少个坐标平移量(△X,△Y,△Z),即七个空中坐标系的坐标原点之间坐标差值;
b.多个坐标轴的团团转角度(△α,△β,△γ)),通过按顺序旋转八个坐标轴钦点角度,能够使五个空中央直机关角坐标系的XYZ轴重合在联合。
c.尺度因子K,即多个空中坐标系内的一致段直线的长度比值,达成规范的比重转换。平常K值大约相当于1。

4.3注意

七参数转换是指向将地理坐标系所对应的空中央直机关角坐标转换为另一坐标系的空间直接坐标。

空间直角坐标系的原点位于地球参考椭球的骨干,Z轴与地球自转轴平行并针对参考椭球的北极,X轴指向参考椭球的本初子午线,Y轴与X轴和Z轴相互垂直最后构成一个右手系。大地坐标系是以全世界基准为根基本建设立起来的,大地基准又以参考椭球为底蕴,由此大地坐标系又被称为椭球坐标系。

 天文 12

5.四参数转换

5.1转换方法及四参数的获得

在一个椭球的例外坐标系中的平面坐标之间转移转换则会用到平面转换。近年来相似分为四参数和平面网格拟合二种办法,以四参数法在国内用的较多。

四参数的数学意义是:用饱含三个参数的方程表示因变量(y)随自变量(x)变化的原理。

举个例证,在绵阳既有首都54的平面坐标又有柳州的平面坐标,在那三种坐标之间转换就用到四参数。四参数的获得须要有七个控制点对。

自然,更准确的能够提供网格拟合数据,然后进行网格拟合。

5.2 四参数转换的数学意义

四参数情势为Y=(a-d)/[1+(x/c) ^b]+d

a:曲线上渐近线估值。

b:曲线的斜率。

c:最大整合二分之一时对应的剂量。

d:曲线下渐近线估值。

用迭代或迫近法解多元方程方程公式为:

Y=(A-D)/(1+(X/C)^B) + D

6.通过例子领会换算步骤

事例:在车尔臣河二个测区,必要达成WGS-84坐标到塔里木河坐标系(54椭球)的坐标转换,其全方位转换进度是:

 天文 13

具体流程是:

a.将WGS84的经纬度转换为WGS84空间直角坐标系下的坐标。

b.用当地多少个WGS84和地面坐标(椭球体为BJ54)之间的控制点对,获得七参数。

c.将WGS84的长空直角坐标利用七参数转换来BJ54坐标系下的半空中央直机关角坐标。

d.将BJ54的上空直角坐标转换为BJ54的中纬度坐标。

e.对此时BJ54的中纬度坐标举行高斯克吕格投影变为BJ54平面坐标。

f.用当地BJ54下的平面坐标和地面平面坐标之间的三个控制点对得出四参数。

g.将BJ54平面坐标利用四参数转换来地面平面坐标。

7.总结

写此篇小说查看了比比皆是材料。感激杰克Deng的http://www.cnblogs.com/tiandi/archive/2011/12/03/2274903.html。感激方庆林的http://blog.sciencenet.cn/blog-586485-457129.html,感激新浪和乐乎上的长辈。感激乌伦先生的地理信息统原理一书。

此文中的高斯克吕格投影的正算和反算算法,以及七参数和四参数方法都能在网上找到,那里就不给我们逐一贴出。

 

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