傾斜攝影技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(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，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像。
其中，垂直攝影影像，可經(jīng)過傳統(tǒng)航空攝影測量技術(shù)處理，制作4D產(chǎn)品。下面，我們一起來了解下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、線畫、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)形式存儲的影像數(shù)據(jù)庫。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)地圖的修測更新。評價其它數(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影測量方法。通過數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，即對數(shù)字影像對進(jìn)行內(nèi)定向、相對定向、絕對定向后，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掃描變換進(jìn)行數(shù)字模擬，掃描圖像的總體變形過程可以看做是平移、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），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）直接從地面測量，所涉及的儀器有水平導(dǎo)軌、測針、測針架和相對高程測量板等構(gòu)件，也可以用GPS、全站儀 、野外測量等高端儀器；

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

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采集然后通過內(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)(簡稱TIN)兩種算法，目前常用的算法是TIN，通過等高線和高程點(diǎn)建立不規(guī)則的三角網(wǎng)(簡稱TIN)，然后在TIN基礎(chǔ)上通過線性和雙線性內(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，無需全部作為原始數(shù)據(jù)存儲，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，TIN模型能更好地顧及這些特征。

3.數(shù)據(jù)來源

數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源主要有以下幾種途徑：

攝影測量、地面測量、已有地形圖數(shù)字化、已有的DEM庫中提取。對于局部的土方工程計(jì)算而言，用攝影測量方式獲取數(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、測距儀+電子平板直接測得到測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

4.重要指標(biāo)

DEM分辨率是DEM刻畫地形精確程度的一個重要指標(biāo)，同時也是決定其使用范圍的一個主要的影響因素。DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長度。因?yàn)镈EM是離散的數(shù)據(jù)，所以（X，Y）坐標(biāo)其實(shí)都是一個一個的小方格，每個小方格上標(biāo)識出其高程。這個小方格的長度就是DEM的分辨率。分辨率數(shù)值越小，分辨率就越高，刻畫的地形程度就越精確，同時數(shù)據(jù)量也呈幾何級數(shù)增長。所以DEM的制作和選取的時候要依據(jù)需要，在精確度和數(shù)據(jù)量之間做出平衡選擇。目前我國已經(jīng)完成了1：50000地形圖的制作DEM的數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

圖片來源：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，它在測繪、水文、氣象、地貌、地質(zhì)、土壤、工程建設(shè)、 通訊、軍事等國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(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、淹沒分析等的基礎(chǔ)；在無線通訊上，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、無折，點(diǎn)線清晰、色彩標(biāo)準(zhǔn)；原圖現(xiàn)勢性應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
一張紙質(zhì)等模擬地圖，通過掃描儀，其中CCD線陣感器對圖形進(jìn)行分割，生成二維陣列系統(tǒng)，同時對每一系統(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。可以采用相關(guān)軟件對柵格圖像的畸變進(jìn)行糾正，糾正時要按公里格網(wǎng)進(jìn)行，通過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，對單色圖按要素人工設(shè)色，對彩色圖作色彩校正，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)過無損壓縮的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、評價和更新，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)字線劃地圖具有動態(tài)性，其內(nèi)容和表現(xiàn)效果能夠?qū)崟r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，能夠漫游、開窗和放大縮小。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。每幅圖的圖號作為所有數(shù)據(jù)文件的前綴，而后綴用來標(biāo)識不同類型的數(shù)據(jù)文件。

元數(shù)據(jù)文件每幅圖一個，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、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。

屬性數(shù)據(jù)文件主要用來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，接下來是地理數(shù)據(jù)的資料來源，最后是地圖要素的拓?fù)潢P(guān)系，如鏈的始末節(jié)點(diǎn)號和鏈的左右面號。通過搜索和排序，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，各個要素層的坐標(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)文件的長度是不同的。

各類數(shù)據(jù)文件的組織形式參見國家測繪局制定的《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)品檢測與評價》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)字化測圖。這種方法是通過解析測圖儀或模擬儀器對航片進(jìn)行立體測圖，來獲得所需的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影測量，三維跟蹤立測。目前國產(chǎn)的數(shù)字?jǐn)z影測量軟件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。