空间视频和GIS

摘要。 GIS的空间数据基本单位表示通常是根据 点，线和面。但是，另一种类型的空间数据正在变得越来越频繁 捕获的是视频，但在GIS中却被很大程度上忽略了。数字录像时 是现代社会中常见的一种媒介，包含多种形式， 从简单的便携式摄像机到复杂的测量和监视系统， 尚未完全检查或实现GIS中的地理表示形式。在大多数 在某些情况下通常会在设备和/或物体被捕获时捕获录像 正在观看中。特别有趣的是视频流可以是或具有 与空间数据（例如位置和方向）相关联以在地理上进行创建 参考视频数据，为简单起见，将其定义为空间视频。 从根本上讲，视频的本质是记录空间，因此可以在 准确地获取这些素材并将其与该素材相关联，重要的地理元素可以 考虑在GIS中进行集成和分析。 现有的商业和研究空间视频系统主要用于 调查或LBS的角色，通常是定制的和特定于应用程序的。这些系统不会将空间视频建模为任何公认的 一般被认为既独立于数据又独立于平台的标准。他们不支持 从纯粹的空间内容角度进行GIS集成和/或分析。以视频图像/遥感为中心的方法比较普遍，其用法范围从简单到 可视化界面连接到交互式计算机视觉系统。主要是什么 忽略了一种空间方法，其中在每个方法中记录的固有地理范围 视频帧可以在地理空间分析环境中进行建模和使用。虽然这个造型 这种方法尚未完全实现，但确实存在于基于开放地理空间的GIS形式中 联盟（OGC）标准，其中视频的空间上下文在结构中定义 称为ViewCone。但是，仅ViewCone 定义了每个帧的地理范围的2D模型，并且仅限于三面或五面多边形表示。 因此，本文探讨了通过使用 GIS中的基本数据类型；给出使用这种方法的一些例子；描述 在GIS中使用空间视频的一些问题；然后演示这些问题如何 正在解决。这分三个阶段完成。首先，详细介绍了空间视频 提供了其当前的GIS角色-通过完整介绍 空间视频的不同元素，然后回顾其在商业和商业用途中的用途 学术应用领域。其次，给出了替代性的GIS约束ViewCone数据结构的简要理论概述，该数据结构定义了更灵活的空间视频模型 用于2D和3D GIS分析和可视化。第三，选择性的结果样本是 基于将这种方法的实施应用于受限空间 特定研究区域中的视频数据源。

关键字：空间，视频，视域，分割，GIS。

1.介绍空间视频

　　通常，摄影是一个易于理解的概念，可以定义为 捕获一系列移动的过程和/或方法和操作集 图片。 它已经存在了很多年，并且在我们的日常生活中一直存在 以多种捕获和显示格式。 空间视频是这些的特定扩展 空间属性应用于部分或全部图像/帧的视频格式 在捕获的序列内。 这种空间数据的多个示例存在于 捕获，存储和使用的各种格式和模式。 在 一般而言，空间属性可以包括任意数量的不同描述符，这些描述符可以 帮助定义视频的图像/帧位置，时间，高度，方向或其他空间 属性。 特别是，本研究中使用的空间视频数据是 以下属性：

　　（1）它是从沿公路网行驶的道路勘测车辆中捕获的路线走廊。

　　（2）捕获的视频大致垂直于路面，并且与行进方向重合。

　　（3）每个视频帧都使用一组GPS位置参数在空间上建立索引。

　　空间视频采集方法因所用传感器的类型而异。 视频和空间属性的集成和记录形式； 用于纠正，改善和同步传感器不同数据捕获频率的方法； 以及在其上获取这些数据的平台的固有物理属性。 然而， 空间视频的收集和使用通常是一个线性过程，涉及许多 运营阶段：（i）购置； （ii）加工； （iii）储存； iv分发； （v） 分析。

　　这些阶段中的每个阶段通常都需要使用多种不同的技术和方法开发的异构操作的其他子集，以处理特定的目标或应用程序。 空间视频应用领域的一个典型示例是航空摄影（McCarthy 1999）。 这项工作以及其他类似工作本身就是一个独特的商业和研究领域，许多组织和机构使用基于空中的空间视频来获取各自领域的平面视图。 但是，在基于地面的环境中对空间视频的使用的研究已很少，并且被很大程度上忽略了。

2.空间视频挑战

　　在许多制图，测量和环境分析项目中，空间视频的现有固有特性可以作为定制的数据采集解决方案。 在尝试为空间视频定义更通用的GIS模型时，尤其是先前捕获的数据集时，这种多样化的需求导致了许多问题和挑战。 这些问题中的主要问题是对空间视频作为GIS数据源的位置的广泛了解。 通常，空间视频是出于特定原因而收集的，用于提供特定的解决方案，而且很可能不再使用。 因此，在没有构想或实现数据的进一步使用或应用的情况下，必须满足即时的需求。 这导致大量的空间视频被收集，然后以多种格式存储在各种发行档案中，从而在视觉和空间的细节和质量上有很大不同（和未记录），没有进一步的使用。

　　这些问题集中在没有集中化或通用化的结构来以GIS的角度索引和搜索这种数量的视频数据的方式，类似于Web Map Services或Web Feature Services采取的方式。不存在定义空间视频的通用结构以及可以在其上执行的基于GIS的分析类型。存在的大量回顾性空间视频没有标准化视频或一致的空间数据格式。就记录系统的固有分辨率属性，捕获的对象的可感知清晰度和成帧语义而言，视频数据没有一致的索引和元数据标记方法。例如，视频图像格式不包括与数码相机图像中使用的可交换图像文件格式（Exif）标签类似的有关每个帧的捕获参数信息。另外，一些现有的定制系统包括以语义定义的形式的视频，其中文件目录结构包含在获取后的过程中捕获的图像序列。因此，此视频表示形式不符合任何现有的视频容器格式规范。就勘测校准参数而言，空间和视频数据的质量和准确性也存在很大差异。通常必须追溯推断这些数据，以便可以将这些数据用于定制系统不希望使用的环境中。而且，GPS空间精度包含定位误差范围，如果在2000年以前的选择性可用性时代中捕获到，则定位误差范围可能更大。没有固有支持的格式化方法可以将这些空间和视频数据链接为空间方向的记录。例如框架的水平，垂直角度或其相对于任何空间数据传感器的位置。这些也需要从图像中凭经验推导或在系统校准阶段定义。

　　涵盖所有这些空间视频格式的主要（显而易见）因素是，视频提供了环境的视觉视角，在该环境中，可以通过捕获的动作获得更逼真的场景体验。 这方面始终定义了在GIS中使用视频的应用领域，并且涉及以下任何目标：

　　(1)用记录的制图环境数字图像增强GIS；

　　(2)通过对图像内容进行有监督或无监督的视觉分析，使用视觉信息生成其他空间数据集。

　　(3)使用视频的地理内容和空间参数对视频进行分段或语义描述.

　　

 enhancing the GIS with recorded digital imagery of the cartographic environment

(McCarthy 1999; Hirose et al. 1998; Kawasaki et al. 1999).

 using the visual information to generate other spatial data sets through supervised

or unsupervised visual analysis of the image content (Ó Riain & McCarthy 2006;

McLoughlin et al. 2005).

 using the video's geographical content and spatial parameters to segment or

semantically describe the video (Hirose et al. 1998; Nobre & Camara 2001;

Navarrete & Blat 2002)