大地測量數據的可視化探究

【摘 要】從大地測量數據的特點出發，主要介紹了對大地測量數據的可視化及數據的可視化應用，并體現了可視化應用于測量數據的優勢。

【關鍵詞】大地測量；可視化；測量數據

一、引言

在大地測量領域，由于測量對象的千差萬別，離散的測量數據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、理解大量離散數據，從而可以有效地發現隱藏在信息內部的特征和規律。

二、測量數據的可視化

2.1 可視化觀測數據

對于平面觀測數據，有以下兩種不同的地圖化方案：①根據已知兩點（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圖。

在實際工作中，一個大型觀測網的起算數據一般會多于兩個。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據算得的新坐標屬于同一個坐標系。為了解決這個坐標轉換，可以將新建觀測網圖層的地圖投影設置成與起算點相同的坐標系。

對于高程觀測數據，測量點的水平坐標是已知的，所以都可以采用第二種方法，將坐標進行轉換以后，在地圖上形成網圖。但對于高程導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據不僅包括垂直角，而且還包括了距離。

2.2 可視化控制點成果數據

對于成果數據，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換，轉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出來的位置信息，其他所有具體信息都存在數據庫中，即使非法用戶得到這些地圖文件，也不能夠登錄到數據庫中去查詢更為詳細的信息。地圖中所表現出來的位置信息也是經過坐標轉換以后的坐標，其坐標系屬于地圖坐標系，而大地測量數據庫中成果的坐標系究竟屬于哪一種也無法得到。

三、數據的可視化應用

3.1 可視化的數據查詢

大地測量數據在經過可視化以后，數據消費者可以在電子地圖背景下去檢索自己所需的數據信息。

大地測量數據的可視化查詢流程如圖1所示。首先需要向數據庫服務器發送打開數據的請求，數據庫根據請求將相關數據返回到客戶端，然后客戶端將這些數據與地圖要素之間建立關聯，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據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，系統會將這些要素信息提交給數據庫服務器，通過二次查詢，返回更詳盡的信息進行報表輸出、相關查詢，也可以將這些點的信息作為其他系統的數據源而輸出一個數據交換文件。

圖1 大地測量數據的可視化查詢流程

3.2 圖形支持下的技術設計

數字化技術設計包括以下兩個方面：①靜態設計，即使用各種軟件進行先期的圖形、施測方案等的設計，并進行精度估算、優化；②動態設計，即根據外業測量過程中出現的問題，對控制網適時進行動態監控，以確保靜態設計的完成或修改原設計，以進一步優化。

在圖形支持下的技術設計具有易于修改（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境信息）、可以進行通視分析（通過對數字高程模型DEM數據進行分析）、精度估計方便快捷（可以對整個網型進行精度估算，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、結束語

可視化工具技術可以針對不同的可視化產品類型，編制相應的軟件，以實現測量數據至圖形、圖像的轉化。

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字測圖成果向GIS數據庫順利過渡的因素。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、圖像處理技術和人機交互技術有機地結合在一起，實現由復雜的多維數據產生圖形，同時分析和理解存入計算機的圖形圖像數據。可見，研究測量數據可視化技術勢在必行。

參考文獻：

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