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移动测量系统及实景三维技术的发展与应用 周落根 韩聪颖 王星卓* 摘 要：本文介绍了我国移动测量技术的发展概况，阐述了实景三维地理信息产业的形成和发展，分析了移动测量行业和实景三维地理信息服务的竞争格局，对其未来发展进行了展望。 关键词：移动测量系统 实景三维技术 地理信息服务 一 引言 移动测量技术是当今测绘界最为前沿的技术之一，诞生于20世纪90年代初，集成了全球卫星定位、惯性导航、图像处理、摄影测量、地理信息及集成控制等技术，通过采集空间信息和实景影像，由卫星及惯性定位确定实景影像的位置姿态等测量参数，实现了任意影像上的按需测量。 移动测量的多传感器系统可加载于如航天航空飞行器、陆地交通工具、水上交通工具等多种载体上，形成不同的移动测量系统，满足不同的测量需求。例如，陆基移动测量系统通过车载平台上安装的GPS、INS、CCD等传感器协同运行，沿道路采集周围地物的可量测实景影像数据。 二 我国移动测量技术的发展 在两院院士李德仁先生的推动下，我国从1995年开始对移动测量技术进行研究，由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室在对多个关键技术展开技术攻关并取得突破后，于1999年完成移动测量系统样机的研制。 目前国内在移动测量技术领域的研发实力和技术水平与发达国家相比还存在一定差距。此外，国内某些高等院校和研究机构虽然在此领域有着较为深厚的学术底蕴，但其技术水平仅停留在原型样机的阶段，均未实现产业化，行业发展受到限制。为推动科研成果的转化，立得空间于1999年成立，其前身是武汉立得空间信息技术有限公司，2008年4月更名为立得空间信息技术有限公司，2010年12月，变更为立得空间信息技术股份有限公司（以下简称立得空间），李德仁院士出任公司首席科学家，并开始主导移动测量技术的产业化。经过十余年的努力，立得空间使中国移动测量行业及其相关产业初具规模，是我国移动测量系统的开拓者。 立得空间研制生产的路基移动测量系统（Land-based MMS）包括：第一代车载CCD实景三维采集车系统即LD2000系列、第二代激光三维采集车系统即LD2011型系列全景激光移动测量系统；空基移动测量设备（Airborne Mobile Mapping Device）包括LD2011空基移动测量设备。公司现有移动测量系统（MMS）变形车产品包括：流动执法MMS、应急测绘MMS、广告牌测量MMS、简装版公路巡查MMS、公路巡查及裂缝测量MMS、铁路行业MMS、便携式MMS、全景激光MMS，都具有相当成熟的规模（见图1）。 图1. 移动测量系统大家族 （一）陆基移动测量系统 陆基移动测量系统是一种基于道路的快速移动测量系统，其原理是在机动车上集成全球定位系统（GPS）、摄影测量系统（CCD）、惯性导航系统（INS）等先进传感器和设备，在车辆高速行进时，快速采集道路及周边地物的空间位置和属性数据，并同步存储于车载计算机中，经专门软件编辑处理，形成各种空间地理信息数据成果，如电子地图、设施数据库、兴趣点（POI）数据库等。具有测量精确、采集快速、使用方便、获取的信息丰富等诸多优点，被公认为是最佳的导航电子地图测制、地图修测及道路实景三维地理信息数据采集工具，系统原理如图2所示。 图2. 陆基移动测量系统原理示意图 陆基移动测量系统在获取目标的地理空间位置的同时，还能够采集地物的实景影像，丰富地理信息数据的内容，从而拓展了地理信息数据的应用领域，因此被广泛应用于军事、测绘、城管、公安、应急、交通、铁路等多个行业。此外，陆基移动测量系统所获取的实景三维地理信息以实景影像方式直观表达，易于被大众用户所接受与使用。 2004年以前，受制于计算机处理技术、存储技术以及网络带宽技术的局限性，陆基移动测量系统在长时间内仅被应用于军事、测绘、交通等专业领域，并且主要用于二维地图的更新，在基于道路的空间地理信息数据建库等方面的市场需求量较小。随着计算机技术、网络技术和移动测量技术的不断发展与完善，在计算机和网络中传输海量空间地理信息成为可能，以影像融合二维地图的实景三维空间地理信息系统应运而生。相对于传统的二维地图，实景三维空间地理信息统表达方式更为直观、信息更加丰富、更易被理解和使用，因此Google、微软、诺基亚等IT巨头为争夺未来网络地理信息的霸主地位，纷纷投入了大量资源用于购买、组装移动测量系统，在全球范围内进行街景影像采集。 立得空间的陆基移动测量系统与国外厂商相比，性能与国际顶尖产品相当，性价比极高，主要功能性能指标见表1。 表1. 主要陆基移动测量系统对比表 系统名称 Ld2000RH-L MX8 IP_S2 生产商 立得 美国Trimble 日本Topcon GPS DGPS DGPS DGPS 惯性设备 “