遙感圖像三維可視化及在軍用機場建設中的應用研究

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

【關鍵詞】遙感圖像三維可視化；機場；凈空

由于科學技術的發展，我們可以利用的信息技術越來越多，例如遙感技術、攝影測量技術等等，這些技術的運用對三維地表模型的建立有著重要作用。當前，要想獲得較高分辨率的數字影像主要可以通過航空、近景以及航天攝影等方法，根據攝影所得到的數據進行測繪，這樣便可以建立起準確、生動的實地模型。而遙感圖像三維可視化技術正好可以實現以上各方面要求。在很多的行業和領域中，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所獲得的工程信息在工程設計廣泛被使用。

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字地形模型數據為前提，在相同地區的二維遙感圖像的支持下，加上文字與符號標識組成的三維圖像。數字地形模型主要采用的是數字陣列，通過離散的方式來表達地形面，它可以比較真實地反映出該地區的地形地貌。遙感圖像可以真實地反映出地區情況，不管是地區的地貌還是地理特征都能用相關的文字與符號標識出來，并且進行準確的定位。三維可視化影像技術的應用對于地區地形、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在虛擬現實、飛機模擬、仿真、工程勘探、土地管理、城市規劃、地理信息系統、娛樂、戰爭環境等方面都有著廣發的應用意義。

二、遙感圖像三維可視在軍用機場建設中的應用

（一）遙感圖像三維可視化在機場的選址、路線布置中的應用。

（1）先進的遙感調查方法

在項目實施過程中，主要以航天遙感技術作為主要方法，首先收集足夠的資料，在這一基礎上進行數據、信息的整理和處理，再與實地調查相結合。對各專題信息進行準確的分析，對工程地質進行分析，看哪些地質是不良的，然后確定其位置，而最后得到的結果大部分屬于數字化的信息結構，這在儲存、編輯等方面具有很好的應用效果。

（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，在進行數據整合之后可以得到光譜信息以及空間的文理信息所結合的圖像。然后驗證，主要采用目視解譯以及實地調查的方法，對項目的巖性、構造、交通、崖線以及水文等進行調查，最后得到的則為工程區衛星影像圖、構造解譯圖以及地質解譯圖。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）預算機場施工工作質量

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

（二）遙感圖像三維可視化在機場在地形分析中的應用

在DEM的基礎上進行空間分析，主要包括幾方面：體積、坡度、透視度、等高線、面積、坐標以及各種相關數據等等。在本文中，主要采用的ARCGIS的空間分析方法對軍用飛機場進行空間分析和挖方計算。經過實踐證明，采用GIS的選址方法是非常準確的。主要涉及到幾方面的內容：采用遙感三維可視化基礎數據對軍用飛機場區域的橫剖面、坡度等進行分析，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，所謂坡度主要指的是斜坡的傾斜程度，坡向主要反應的是斜坡所在的方向。軍用飛機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，在數字地形分析中，地面坡度是一個重要因素。機場選址主要要求是，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進行分析，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度扇區為一個單元。

（2）生成剖面圖

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

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，對于軍用機場的設計有很大幫助。

（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用，我們需要根據計算出土方工程量，主要依據平面高程值進行計算。而土方工程量主要指的是原始地表與設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、散點法以及斷面法。所謂散點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，也可以根據坎高與土方量的關系得到土方量。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，得到的結果不夠準確，與實際相差很遠。而采用遙感圖像三維可視化技術，再利用DEM數據，便可以很方便、簡單、快捷地得到準確的土方量結果，是一種準確度比較高的計算方法。

（四）凈空障礙物分析

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

一般情況下，機場凈空障礙物的確定主要通過檢查和測定機場凈空限制面中障礙物的高度和位置，然后制定出機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行確定，但是不能判定障礙物究竟會不會超過規定限度，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字地形模型為中心，進行空間分析，并且建立一定的凈空模型，從而得到障礙物的數據，這一方面既準確又方便，大大提高了工作效率。

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

參考文獻：

[1]楊武年，廖崇高，等.數字區調新技術新方法）遙感圖像地質解譯三維可視化及影像動態分析[J].地質通報，2003， 22（1）：60～64.

[2]劉學軍，龔健雅，周啟鳴，湯國安.基于DEM坡度坡向算法精度的分析研究[J].測繪學報，2004（3）：258～264.

[3]楊武年，廖崇高，濮國梁，等.3S技術在數字區域地質調查中的應用[J].物探化探計算技術，2002（增刊）.