遙感圖像三維可視化及在軍用機(jī)場建設(shè)中的應(yīng)用研究

【摘 要】遙感圖像三維可視化可以通過數(shù)字高程模型實現(xiàn)對地形、影像真實狀況的反應(yīng)它可以將地面的影像數(shù)據(jù)反射到DEM透視的表面，還能將各種自然、人文等數(shù)據(jù)全部包括進(jìn)去，從而實現(xiàn)虛擬的三維飛行模式。這對于機(jī)場工程建設(shè)有著很大的作用。因此，本文主要探討的是遙感圖像三維可視化及在軍用機(jī)場建設(shè)中的應(yīng)用研究。

【關(guān)鍵詞】遙感圖像三維可視化；機(jī)場；凈空

由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們可以利用的信息技術(shù)越來越多，例如遙感技術(shù)、攝影測量技術(shù)等等，這些技術(shù)的運(yùn)用對三維地表模型的建立有著重要作用。當(dāng)前，要想獲得較高分辨率的數(shù)字影像主要可以通過航空、近景以及航天攝影等方法，根據(jù)攝影所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行測繪，這樣便可以建立起準(zhǔn)確、生動的實地模型。而遙感圖像三維可視化技術(shù)正好可以實現(xiàn)以上各方面要求。在很多的行業(yè)和領(lǐng)域中，三維地形平臺的建立都是必要的。因此，采用遙感圖像三維可視化技術(shù)所獲得的工程信息在工程設(shè)計廣泛被使用。

一、遙感圖像三維可視化的概念

遙感圖像三維可視化主要以數(shù)字地形模型數(shù)據(jù)為前提，在相同地區(qū)的二維遙感圖像的支持下，加上文字與符號標(biāo)識組成的三維圖像。數(shù)字地形模型主要采用的是數(shù)字陣列，通過離散的方式來表達(dá)地形面，它可以比較真實地反映出該地區(qū)的地形地貌。遙感圖像可以真實地反映出地區(qū)情況，不管是地區(qū)的地貌還是地理特征都能用相關(guān)的文字與符號標(biāo)識出來，并且進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。三維可視化影像技術(shù)的應(yīng)用對于地區(qū)地形、地貌以及地勢的反映有著重要的作用，讓用戶有身臨其境的感覺。因此，遙感圖像三維可視化技術(shù)在虛擬現(xiàn)實、飛機(jī)模擬、仿真、工程勘探、土地管理、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、娛樂、戰(zhàn)爭環(huán)境等方面都有著廣發(fā)的應(yīng)用意義。

二、遙感圖像三維可視在軍用機(jī)場建設(shè)中的應(yīng)用

（一）遙感圖像三維可視化在機(jī)場的選址、路線布置中的應(yīng)用。

（1）先進(jìn)的遙感調(diào)查方法

在項目實施過程中，主要以航天遙感技術(shù)作為主要方法，首先收集足夠的資料，在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的整理和處理，再與實地調(diào)查相結(jié)合。對各專題信息進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，對工程地質(zhì)進(jìn)行分析，看哪些地質(zhì)是不良的，然后確定其位置，而最后得到的結(jié)果大部分屬于數(shù)字化的信息結(jié)構(gòu)，這在儲存、編輯等方面具有很好的應(yīng)用效果。

（2）多樣化的遙感影像信息

我們以TM7、4、2以及ETM8波段作為主要的信息源，在進(jìn)行數(shù)據(jù)整合之后可以得到光譜信息以及空間的文理信息所結(jié)合的圖像。然后驗證，主要采用目視解譯以及實地調(diào)查的方法，對項目的巖性、構(gòu)造、交通、崖線以及水文等進(jìn)行調(diào)查，最后得到的則為工程區(qū)衛(wèi)星影像圖、構(gòu)造解譯圖以及地質(zhì)解譯圖。另外，還可以通過遙感資料與信息的收集和處理得出層次分明、信息豐富的影像圖。

（3）預(yù)算機(jī)場施工工作質(zhì)量

我們利用遙感圖像三維可視化，然后結(jié)合所得到的地質(zhì)地貌信息，可以幫助設(shè)計人員在選址方面更加精確，同時考慮到周邊的地質(zhì)情況來選擇合適的建筑材料、開挖以及運(yùn)輸條件，使工程質(zhì)量得到保障，最終實現(xiàn)合理的工程造價。

（二）遙感圖像三維可視化在機(jī)場在地形分析中的應(yīng)用

在DEM的基礎(chǔ)上進(jìn)行空間分析，主要包括幾方面：體積、坡度、透視度、等高線、面積、坐標(biāo)以及各種相關(guān)數(shù)據(jù)等等。在本文中，主要采用的ARCGIS的空間分析方法對軍用飛機(jī)場進(jìn)行空間分析和挖方計算。經(jīng)過實踐證明，采用GIS的選址方法是非常準(zhǔn)確的。主要涉及到幾方面的內(nèi)容：采用遙感三維可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對軍用飛機(jī)場區(qū)域的橫剖面、坡度等進(jìn)行分析，繪制出各個剖面、坡度的等值線圖。

（1）計算坡度與坡向

在地形描述中，坡度與坡向是比較常用的參數(shù)，所謂坡度主要指的是斜坡的傾斜程度，坡向主要反應(yīng)的是斜坡所在的方向。軍用飛機(jī)場的凈空錐形坡度要求一定要在20度以下。

而地面坡度主要表示的是地表水平面與實際地形表面形成的夾角得到正切值，在數(shù)字地形分析中，地面坡度是一個重要因素。機(jī)場選址主要要求是，地勢必須平坦，所以，地面坡度是非常重要的因素。本文從坡度整體出發(fā)進(jìn)行分析，把其分為五個等級。而坡度小于20的，地面起伏也不大的比較適合建機(jī)場。所謂坡向圖主要指的是與實際地面相垂直的法線和東向形成的夾角，而通過這一圖可以看出區(qū)域中的總體坡向。在本文中將坡向主要分為了八個等級，平均45度扇區(qū)為一個單元。

（2）生成剖面圖

剖面圖可以清晰地反映出該區(qū)域的斷面情況，因此，在工程設(shè)計中，剖面圖的應(yīng)用非常廣泛。ARCGIS的擴(kuò)展模塊可以在很短的時間內(nèi)生成縱段面的圖像。

通過DEM可以較為快速、方便地獲得橫斷面與縱斷面的地形信息，對于軍用機(jī)場的設(shè)計有很大幫助。

（三）土石填挖方計算

在施工過程中，為了計算工程量以及各項費(fèi)用，我們需要根據(jù)計算出土方工程量，主要依據(jù)平面高程值進(jìn)行計算。而土方工程量主要指的是原始地表與設(shè)計地表之間形成的一個體積值。

一般，土方量的計算方法有很多種，主要包括了：方格法、散點(diǎn)法以及斷面法。所謂散點(diǎn)法主要用于那些地形起伏不大，變化較為均勻，比較簡單的地形。而斷面法主要用于一些高差較大，山地地形的計算。方格法主要應(yīng)用于地勢平坦、高差比較小的地形計算。在一些坡面比較平坦的山地丘陵，也可以根據(jù)坎高與土方量的關(guān)系得到土方量。而以上的這些方法主要都是通過手工操作，計算量很大，工作效率低下，得到的結(jié)果不夠準(zhǔn)確，與實際相差很遠(yuǎn)。而采用遙感圖像三維可視化技術(shù)，再利用DEM數(shù)據(jù)，便可以很方便、簡單、快捷地得到準(zhǔn)確的土方量結(jié)果，是一種準(zhǔn)確度比較高的計算方法。

（四）凈空障礙物分析

在軍用機(jī)場的規(guī)劃和設(shè)計中，要想獲得更為良好的場地，一定要設(shè)定機(jī)場的凈空區(qū)，主要目的在于，當(dāng)飛機(jī)起飛與降落的時候不會因為受到阻礙而不能飛行或降落。飛機(jī)場凈空區(qū)主要指的是，為了使飛機(jī)正常飛行，在機(jī)場的周圍區(qū)域以及在一定高度內(nèi)，從內(nèi)過度面、過度面、進(jìn)近面以及內(nèi)水平面等組成的空間平面或曲面。而評定機(jī)場的凈空程度，主要對機(jī)場周圍的障礙物高度進(jìn)行檢查，看其是不是符合機(jī)場凈空的規(guī)定，如果存在影像飛機(jī)飛行的物體要進(jìn)行障礙物標(biāo)志設(shè)置，以保障飛機(jī)安全飛行。在機(jī)場使用與管理過程中也要對其進(jìn)行凈空的評定。

一般情況下，機(jī)場凈空障礙物的確定主要通過檢查和測定機(jī)場凈空限制面中障礙物的高度和位置，然后制定出機(jī)場凈空限制面和障礙物的位置圖，但是，這種方法只能對障礙物的高度和位置進(jìn)行確定，但是不能判定障礙物究竟會不會超過規(guī)定限度，或者難以判斷障礙物有沒有超出限制面。所以，以上的方法對在成圖速度方面是極為慢的，并且精確度較低，更新緩慢，不利于用戶的使用。而采用遙感圖像三維可視化方法主要以數(shù)字地形模型為中心，進(jìn)行空間分析，并且建立一定的凈空模型，從而得到障礙物的數(shù)據(jù)，這一方面既準(zhǔn)確又方便，大大提高了工作效率。

結(jié)語：通過遙感圖像三維可視化可以得到精確的三維信息，為各個專題提供準(zhǔn)確的支持，例如巖體信息、地層界限、地質(zhì)構(gòu)造以及其他數(shù)據(jù)等等。通過遙感三維可視化影像，勘察人員可以更加直觀、快速地觀測到機(jī)場區(qū)域的各方面情況，通過GIS分析，根據(jù)得到的地理數(shù)據(jù)以及文字符號可以對工程的設(shè)計、測量、計算等提供充分的數(shù)據(jù)。此外，它還可以實行動態(tài)的飛行觀測，讓勘察人員更加方便地觀察到地形的變化情況，就像在現(xiàn)場一樣。

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