大地測量數(shù)據(jù)的可視化探究

【摘 要】從大地測量數(shù)據(jù)的特點出發(fā)，主要介紹了對大地測量數(shù)據(jù)的可視化及數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用，并體現(xiàn)了可視化應(yīng)用于測量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】大地測量；可視化；測量數(shù)據(jù)

一、引言

在大地測量領(lǐng)域，由于測量對象的千差萬別，離散的測量數(shù)據(jù)很難進行描述和分析，而有效的可視化能夠觀察、操縱、研究、瀏覽、探索、過濾、理解大量離散數(shù)據(jù)，從而可以有效地發(fā)現(xiàn)隱藏在信息內(nèi)部的特征和規(guī)律。

二、測量數(shù)據(jù)的可視化

2.1 可視化觀測數(shù)據(jù)

對于平面觀測數(shù)據(jù)，有以下兩種不同的地圖化方案：①根據(jù)已知兩點（或更多）的平面坐標，利用三角形的余弦定理，遞推出下一個測量點的平面坐標，如此類推到所有測量點，劃出整個觀測網(wǎng)圖；②在整個測量平差完成以后，利用所有測量點的平面坐標直接劃出觀測網(wǎng)圖。

在實際工作中，一個大型觀測網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)一般會多于兩個。對于第一種方案，可以從一個邊開始，把另外的那些點作為普通測量點，逐步推算到本來是起算邊的那些點上；然后把推算得到的邊與已知邊進行對比，如果超出測量誤差定的范圍，就可以在野外測量時重新測量。

在地圖化時所有點都使用圖上坐標，并不一定是和由觀測數(shù)據(jù)算得的新坐標屬于同一個坐標系。為了解決這個坐標轉(zhuǎn)換，可以將新建觀測網(wǎng)圖層的地圖投影設(shè)置成與起算點相同的坐標系。

對于高程觀測數(shù)據(jù)，測量點的水平坐標是已知的，所以都可以采用第二種方法，將坐標進行轉(zhuǎn)換以后，在地圖上形成網(wǎng)圖。但對于高程導(dǎo)線這樣特殊的測量方法，可以采用第一種方案，因為這種方法所觀測的數(shù)據(jù)不僅包括垂直角，而且還包括了距離。

2.2 可視化控制點成果數(shù)據(jù)

對于成果數(shù)據(jù)，由于每一個點都具有了水平坐標，可以直接對其進行地圖化。但是需要對這些坐標值進行坐標轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)到圖層文件所具備的坐標系下。

地圖中所包含的信息僅僅是在地圖上所表現(xiàn)出來的位置信息，其他所有具體信息都存在數(shù)據(jù)庫中，即使非法用戶得到這些地圖文件，也不能夠登錄到數(shù)據(jù)庫中去查詢更為詳細的信息。地圖中所表現(xiàn)出來的位置信息也是經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換以后的坐標，其坐標系屬于地圖坐標系，而大地測量數(shù)據(jù)庫中成果的坐標系究竟屬于哪一種也無法得到。

三、數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用

3.1 可視化的數(shù)據(jù)查詢

大地測量數(shù)據(jù)在經(jīng)過可視化以后，數(shù)據(jù)消費者可以在電子地圖背景下去檢索自己所需的數(shù)據(jù)信息。

大地測量數(shù)據(jù)的可視化查詢流程如圖1所示。首先需要向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)送打開數(shù)據(jù)的請求，數(shù)據(jù)庫根據(jù)請求將相關(guān)數(shù)據(jù)返回到客戶端，然后客戶端將這些數(shù)據(jù)與地圖要素之間建立關(guān)聯(lián)，從而生成地圖要素，形成可視化的控制點點位分布圖，把這些圖層與地圖數(shù)據(jù)庫中的其他圖層疊加起來，就形成了一幅含有大地測量信息的專題圖。用戶通過系統(tǒng)提供的屏幕檢索工具，選擇所要查詢的控制點要素。此時，系統(tǒng)會將這些要素信息提交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過二次查詢，返回更詳盡的信息進行報表輸出、相關(guān)查詢，也可以將這些點的信息作為其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源而輸出一個數(shù)據(jù)交換文件。

圖1 大地測量數(shù)據(jù)的可視化查詢流程

3.2 圖形支持下的技術(shù)設(shè)計

數(shù)字化技術(shù)設(shè)計包括以下兩個方面：①靜態(tài)設(shè)計，即使用各種軟件進行先期的圖形、施測方案等的設(shè)計，并進行精度估算、優(yōu)化；②動態(tài)設(shè)計，即根據(jù)外業(yè)測量過程中出現(xiàn)的問題，對控制網(wǎng)適時進行動態(tài)監(jiān)控，以確保靜態(tài)設(shè)計的完成或修改原設(shè)計，以進一步優(yōu)化。

在圖形支持下的技術(shù)設(shè)計具有易于修改（可以隨時更改所做的選擇，任意地擦除與添加）、選擇的點更適用（可以獲取所選擇點的周圍地理環(huán)境信息）、可以進行通視分析（通過對數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)進行分析）、精度估計方便快捷（可以對整個網(wǎng)型進行精度估算，得到測量點的大致精度）、距離、角度的量算更直接（利用GIS功能可以直接從圖上量取測量點之間的距離，兩條測量邊之間的角度）等特點。

四、結(jié)束語

可視化工具技術(shù)可以針對不同的可視化產(chǎn)品類型，編制相應(yīng)的軟件，以實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)至圖形、圖像的轉(zhuǎn)化。

在測量儀器、測繪理念、電子平版軟件、國家要求等多方面都存在制約數(shù)字測圖成果向GIS數(shù)據(jù)庫順利過渡的因素。盡管大地測量的成果在可視化過程中存在許多不足，但可視化將圖形生成技術(shù)、圖像處理技術(shù)和人機交互技術(shù)有機地結(jié)合在一起，實現(xiàn)由復(fù)雜的多維數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖形，同時分析和理解存入計算機的圖形圖像數(shù)據(jù)。可見，研究測量數(shù)據(jù)可視化技術(shù)勢在必行。

參考文獻：

[1]李德仁，關(guān)澤群.空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn).武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，2000

[2]李云嶺，靳奉祥，季民.數(shù)字測圖與GIS建庫的關(guān)系研究.測繪通報2004（2）：31～33

[3]高俊.地理空間數(shù)據(jù)的可視化.測繪工程，2000，9（3）：1～7