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1、DMI可量测影像实景影像在数字城市中的应用一、 DMI可量测影像实景影像的概念1. DMI的定义可量测实景影像（Digital Measurable Image，简称DMI）是一种以地面近景摄影测量立体影像文件及其外方位元素构成的基础地理信息产品，通过可量测实景影像提供的开发包可直接对立体影像进行测量、信息提取并与其他基础地理信息产品集成，是我国基础地理信息数据库为适应按需测量采集更新空间信息的一种新的产品。可量测实景影像主要由立体影像对、外方位元素描述文件和开发包组成。可量测实景影像可通过移动道路测量系统采集得到，并可以通过开发包与4D产品无缝集成，是对我国4D基础地理信息产品进行有效补充的
2、一种重要产品。2. DMI与4D产品比较2.1现有的4D产品的不足：a) 数据缺少社会类要素，不能满足大多数行业用户需求4D产品，即数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM )、数字线划地图(DLG)和数字栅格地图(DRG)。这些产品属于二维的平面投影数据，是由作业员根据测绘规范的要求加工制作的，在这个三维世界转二维地图的制图过程中，删减了大量有用的信息，因此4D产品是缩略的数据系统，信息量十分有限；4D数据只包括以点、线、面为基础的基本测绘类要素，缺乏社会类要素，例如：地址编码、兴趣点（POI）信息、建筑物几何信息和纹理信息、城市部件信息以及详细的城市环境信息等。而这些社会类要素对于公安
3、、应急、城管、交通等诸多管理部门而言是十分重要的，缺少这类要素，就无法与其业务数据进行关联，也就无法搭建管理信息系统。因此，对于这些部门而言，4D数据仍然无法直接利用，也就是说，大多数的行业用户仍然需要补采大量的社会类要素，并将之与4D数据及业务数据进行融合方能使用，而这一过程仍然需要专业测绘人员才能完成，并需要另外的大量投资。换言之，4D产品并未给大多数的行业用户提供一个足够的基础地理数据“框架”以满足其信息化建设的需要b) 难以满足大众地理信息服务的需求 同样的原因，信息量极少的、且只有测绘专业人士才能读懂的4D基础测绘数据无法满足老百姓在地理信息服务方面的需求，这些需求包括： POI查询
4、、环境查询、事件报案、环境导航、精准出行位置服务等c) 时间精度差，难以满足用户对数据现势性的要求。 空间位置精度高但社会化属性信息少的4D数据主要适用于与基础测绘关系密切的规划、土地和房产部门，而对于大多数的行业用户及公众而言，并不需要高精度的位置坐标（例如：公安信息化需要的精度在2-10米即可），反而对地物属性信息的完整性、地物相对关系以及地图现势性有着较高的要求。由于4D数据是专业要求较高的测绘产品，主要采用人工测量和航测遥感的方式制作，工艺复杂，周期长。例如：一个中等城市的数据制作通常需要8到12个月以上的时间。这意味着城市地图尚未交付，就有大量的错误需要更新。因此，4D产品这一长周期
5、的制作特点使得其无法满足在现势性方面的要求，不能适应信息时代对于属性信息“准、全、新”的要求。d) 投入产出比低 4D数据的制作需要航测遥感和大量的人工内外业作业，其投资往往是巨大的。如果一个城市的地理空间框架项目只是输出了满足规划、土地和房产三个部门需要的4D基础地理信息，而忽略了对公安、应急、交通、城管等大多数部门所需要的城市自然和社会信息的采集，这种在“框架”上的投资无疑是失衡和低效的2.2 DMI的优点二维地图以概略的方式使我们能快速了解空间位置，地理信息系统（GIS）实现了二维矢量地图与属性报表信息的融合，虚拟现实技术让我们可以以多角度观察仿真的地理环境但我们还是感到困惑，因为所有这
6、些只是做到了“逼真”，我们在GIS中仍然看不到“真实”的现实空间。 随着计算机技术、网络技术、大容量存储等技术的飞速发展，现有的计算机硬件环境、网络环境已经足以支持海量DMI影像数据的存储、显示与传输，DMI数据的应用从此使得GIS从二维走向了实景三维。 现将使用DMI数据的实景三维GIS与基于二维地图的GIS作比较如下：基于二维地图的GIS使用DMI数据的实景三维GIS空间表达是现实空间的缩略系统，只有平面投影数据，无立面数据。既有平面地图，又有实景立面影像，影像中直接以实景来表示制图物体，地物空间关系准确，纹理真实直观。信息量只包括测绘规范中的要素信息既包括测绘规范中的要素信息，又包括更详
7、细的环境的、地理的、设施的、资源的，乃至社会和人文的信息。信息量较二维地图大数十倍之多，通过影像可以提取更多的信息，丰富GIS的属性数据库。可视化图形可视化，需要贴纹理才能显示三维，且只能显示采集过的地物。向用户提供了图形与实景融合的完全可视化方案，无需贴纹理，即可显示所有地物的三维景观。查询实现二维地图和属性报表之间的查询实现了二维地图、属性报表和影像之间的查询测量只能进行平面上的测量，不同图层之间的地物距离无法测量。可实现立面上目标的任意测量，用户可根据需要自主测量。与业务信息的关联只能进行平面标注，空间受平面制约可在影像上进行业务信息的标注链接，具备无限的关联空间，是最好的业务信息承载媒
8、介。易用性符号系统，需要地图知识，属于专家系统。与矢量地图完全融合，但影像更直观、易用，可供非专业用户使用。仿真演练不能融入虚拟三维系统可直接在实景里融入虚拟三维系统，可进行规划、效果评估、模拟演练。决策与指挥无环境数据，不能显示详细的地形及细部纹理特征，不能为指挥决策提供足够的数据支持。影像提供了全要素、全纹理的数据，包括着大量地理的、环境的、社会的、经济的、人文的信息以及可供挖掘的知识，能使决策指挥人员在第一时间获得更多的信息，充分地完成观察与分析，迅速决策。 可见，DMI与4D相结合，极大地扩充了GIS的数据源，在内容上不但弥补了二维GIS在缺乏立面信息、不直观、不详细等方面的缺陷，而且
9、通过影像标注链接，可以关联更多的业务信息，使得用户在使用时更直观、更方便。另外，DMI数据库还是城市的影像博物馆，可真实地记录城市的面貌和发展，反映城市的建设成就。二、 DMI可量测影像实景影像的应用一、 DMI与4D产品的集合应用根据应用的不同，DMI可与4D产品进行灵活的组合，从而满足不同用户的需求图1 基于5D架构的国家基础地理信息数据库示意图1.1 DMI与DLG的集成在许多城市的“数字城管”信息化项目中已大量使用DMI数据，二维地图中的部件与影像中的部件实景建立了准确的一一对应关系，从而可以方便城管人员更好地对部件和事件进行定位、报案和处置。同时，DMI影像还为城管人员提供了一个简单
10、易用的实景可视化工作环境，可方便他们进行辖区环境的观察和分析，对违法广告、违章建筑进行对比取证，在危险品泄漏等紧急情况下实施按需测量等等。在城管信息化应用中，DMI与DLG数据的完美结合，不但优化了城管工作流程，也因为数据源的丰富进一步拓展了城管信息系统的功能，使其从原来的二维网格管理升级为实景化的城市管理系统。 图2实景化的城市管理信息系统1.2 DMI与DLG+DOM+DEM的集成在DMI和DLG的组合中加入DOM和DEM，则可以得到一个从“天”到“地”的影像地图系统。目前，在公安、安保与应急领域，这一数据方案显示出无比的优势。它既可以让你从空中飞行鸟瞰，完成规划布署，又可以让你进入街道、
11、社区，对细节进行观察和测量，完成态势标注。相比单一的平面数据，它无疑是一种更好的视觉系统和业务信息关联的媒介，能传递更为丰富的系统信息，从而使得各利益相关者能够迅速了解现场的整体与局部状况，以制订更有效的预防性保安措施和应急计划，周密地部署监视行动且提高执行效率。它的应用可以贯穿平时管理、应急规划、模拟训练、危机前后现场评估、实时事件监测与人群控制、疏散策略、搜救行动等各个方面。图3 喀什公安在警用地理信息系统中使用DMI数据图 4 08奥运安保、09国庆阅兵安保项目使用了DMI+ DLG+ DOM+DEM的数据方案二、 DMI应用领域应用领域应用描述成功案例数字城市地理空间框架作为4D数据的
12、补充，构筑先进的5D架构的城市地理空间框架。潜江、郑州、泰州、佛山数字城市项目。公安/应急系统当灾害等紧急情况发生，环境影像数据就显得尤为重要。“真图”能解决二维地图不能表达环境细节的问题，与航、卫片结合，在电脑中形成从空中到地面的完全可视、可测量的实景“电子沙盘”（警用地理信息系统），更好支持预案的生成和应急反应。08年北京奥运安全保障项目；09年北京国庆60周年阅兵安保；新疆喀什公安、辽宁本溪公安实景三维P-GIS；北京“两会”警戒线路项目；常州公安警戒线路项目等。大众位置服务网络影像地图主要可提供以下几种公众服务:1.地图( 环境) 导航服务;2.本地搜索、网络电子黄页服务;3.企业商业
13、信息、个性化信息发布服务基于这几种服务可搭建电子商务、社区娱乐、IP 电视等更多的增值服务平台武汉 影像城市 网站美国http:/http:/数字城管运用MMS安全、高效地完成部件普查工作，并建立城市街道可量测实景影像库，使传统平面的网格管理升级为实景化的立体网格管理，不但可以更好地支持派工单管理，还可在违章建筑和广告、招牌管理、门前三包管理以及城市应急指挥管理上创造崭新的管理模式。北京、昆山、重庆、成都、芜湖、济南、徐州、佛山、贵阳等部件普查、网格划分与建库项目；铁路1. 基于连续可量测实景影像数据, 运用 真图 技术, 把铁路系统各种地理数据、业务数据组织起来, 建立一个能够满足铁路抢险救
14、灾、安全监控、营运管理、设备维护、规划设计、决策分析应用的完全可视化的地理信息系统, 充分支持安监、工务、电务等部门的业务信息系统2. 铁路限界管理青藏铁路GIS 系统;武汉铁路局铁路地理信息系统;武汉铁路局可视化信息采集及限界测量系通公路管理/智能交通( ITS)将公路工程数据、养护数据( MMS 本身可完成沿线设施、路面及绿化数据的采集) 、路政数据以及交通信息数据统一集成到“TRUEMAP 真图”地理数据平台上, 使得所有公路专业台账数据、动态的养护数据、实时交通信息数据均可在完全可视化的数据平台上展现、共享、利用和开发。在这种全面、准确、实时的信息流的基础上构建的公路综合信息管理系统,
15、 不但能够全方位地满足公路部门内部业务管理信息化的要求, 还可充分满足应急反应和公众出行服务的需求江西赣粤高速公路管理公司GIS 项目;广州、深圳智能交通基础地理信息及交通设施采集与建库项目;宁波高速公路管理公司综合信息管理系统;北京首都公路发展公司GIS 项目三、 DMI在数字城市项目中的技术实施方案1. DMI数据采集DMI数据是通过一种名为移动测量系统（Mobile Mapping System，简称MMS）的测绘装置采集而得，MMS代表着当今最尖端的测绘科技，它是在机动车上装配GPS全球定位系统、CCD摄影测量系统、INS/DR惯性导航系统或航位推算系统等先进的传感器和设备，在车辆高速行进之中，快速采集道路及两旁地物的空间位置数据和属性数据，并同步存储在车载计算机中，经专门软件编辑处理，形成各种有用的GIS数据成果，包括路网电子地图、设施或POI（兴趣点）数据库等。MMS已被公认为最佳的道路GIS数据采集工具。图5 MMS图片，360度全景MMS、便携式MMS图6 MMS系统工作原理2. DMI数据处理与数据融合2.
