攝影測量基本概念

一.測繪基本概念

I.一些常用術(shù)語

1.誤差error

a.系統(tǒng)誤差systematicerror

測量的誤差在大小和符號上趨于一致，或按一定規(guī)律變化，或保持為常數(shù).

b.偶然誤差randomerror

偶然誤差也叫隨機(jī)誤差.其誤差量值和符號的變化是沒有規(guī)律的.

c.粗差Grosserrororblunder

粗差也稱錯誤，一般大于5倍的中誤差.

2.精度(精確度)accuracy

評定測量成果質(zhì)量的數(shù)量指標(biāo).

a.平均誤差averageerror

Mav=?Vn;

b.中誤差RMSE(RootMeanSquareError)

M=sqrt(^AA/n);

c.極限誤差Limiterror

2M

d.相對誤差relativeerror

中誤差與觀測值之比叫做相對中誤差.航測中常用航高的兒千分之一來表示高

程精度，例如H/8000.

e.標(biāo)準(zhǔn)偏差standarddeviation

與中誤差類似，歐美國家常用的評定精度指標(biāo).

3.測量平差Surveyadjustment

對一組觀測值的誤差進(jìn)行合理配賦，求出最可靠的計(jì)算值作為終值，并對結(jié)果的

精度進(jìn)行評定。

最小二乘法(LeastSquareMethod)是測量平差的基礎(chǔ)。其基本原理是：

gPVV=minimum;

4.三角測量Triangulation

通過觀測三角網(wǎng)內(nèi)各三角點(diǎn)上所有三角形的內(nèi)角，并測定三角網(wǎng)的一些邊，由某

一三角點(diǎn)的已知坐標(biāo)及一邊的方位角，根據(jù)三角形的幾何關(guān)系，推算其他點(diǎn)的坐

標(biāo)，這些測量與計(jì)算工作叫做三角測量。

5.4D產(chǎn)品4Dproducts

a.DEM(DTM)—DigitalElevationModel(DigitalTerrainModel)數(shù)字高程模型

(數(shù)字地面模型)

b.DOM(DigitalOrthophotoMap)數(shù)字正射影像圖

c.DLG(DigitalLineGraph)orDTI(DigitalThematicInformation)數(shù)字線劃圖

或數(shù)字專題信息

d.DRG(DigitalRasterGraph)數(shù)字柵格圖

6,三S—GPS,GIS,RS

a.GPS-GlobalPositioningSystem全球定位系統(tǒng)

b.GIS-GeographicInformationSyste地理信息系統(tǒng)

c.RS-RemoteSensing遙感

II.坐標(biāo)系統(tǒng)Coordinatesystems

1.大地坐標(biāo)系Geodeticcoordinatesystem

大地參考referencesystem:克拉索夫斯基參考橢球體

大地經(jīng)度longitude

大地緯度latitude

大地方位角azimuth

2.高斯平面直角坐標(biāo)系Gaussplanarrectangularcoordinatesystem

投影面projectplane：高斯-克呂格正形投影面，?種橫軸圓柱投影.

1954北京座標(biāo)素

3.其它坐標(biāo)系：

UTM墨卡托投影坐標(biāo)系：UniversalTransverseMercatorProjection

WGS84坐標(biāo)系

4.高程基準(zhǔn)Verticaldatum

1956,1985黃海高程系

III.常用測量儀器

1.經(jīng)緯儀theodolite

2.水準(zhǔn)儀levelorlevelinginstrument

3.激光測距儀Lasergeodimeter

4.全站儀totalstation

5.全球定位系統(tǒng)GPS-GlobalPositioningSystem

6.立體測圖儀Stereoplotter

7.解析測圖儀Analyticalstereoplotter

8.正射投影儀Orthophotoprojector

9.航空攝影機(jī)Arialcamera

10.編輯工作站Editingworkstation

11.數(shù)控繪圖機(jī)Digitalplotter

IV.大地測量Geodesy

1.I,II等三角點(diǎn)TriangulationpointsofgradeIJI

I、H等三交點(diǎn)，是構(gòu)成國家大地三角網(wǎng)的高等級埋石標(biāo)志點(diǎn)。

2.大地三角網(wǎng)Geodetictriangulationnetwork

大地三角網(wǎng)，是指由I、II等三交點(diǎn)組成的國家I等骨架三角鎖和II等三角網(wǎng)。

3.國家高程控制網(wǎng)NationalElevationControlNetwork

國家高程控制網(wǎng)由高精度的一、二等水準(zhǔn)路線網(wǎng)構(gòu)成。然后在此網(wǎng)內(nèi)用三、四等

水準(zhǔn)網(wǎng)加密，以便控制地形測圖。

4.大地坐標(biāo)帶Geodeticzone

6度帶-以格林尼治零子午線為準(zhǔn)，沿經(jīng)線按6度經(jīng)差分帶。

3度帶-城市測量，工程測量等一般按3度帶計(jì)算高斯平而直角坐標(biāo)。

V.工程測量EngineeringSurvey

1.工程測量的應(yīng)用范圍Applicationareaofengineeringsurvey

工程測量覆蓋的范圍，包括城市建設(shè)、工業(yè)企業(yè)、交通運(yùn)輸、水利工程等領(lǐng)域的

勘察、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營階段的測繪工作。

2.工程測量的內(nèi)容Contentsofengineeringsurvey

工程測量的主要內(nèi)容，包括平面控制測量、高程控制測量、地形測量、施工測量、

變形測量等。

3.平面控制測量Planimetriccontrolsurvey

工程測量中的平面控制測量，一般應(yīng)與高等級國家三角點(diǎn)聯(lián)測。平面控制網(wǎng)可

采用三角測量，導(dǎo)線測量或三邊測量，網(wǎng)的等級分為H、III、IV等以及一、二

級小三角、小三邊。

4.高程控制測量Verticalcontrolsurvey

高程控制測量，可采用水準(zhǔn)測量和電磁波測距三角高程測量。高程控制測量的等

級，劃分為II、III、IV、V等。

5.地形測量Topographicsurvey

工程測量中的地形測量，包括測繪1：500,1：1000,1：2000,及1：5000比

例尺的全要素地形圖。測繪的內(nèi)容包括地貌、居民地、道路、水系、植被、行政

區(qū)劃、管線、工礦建筑物等。

6.施工測量Constructionsurvey

施工測量是指工業(yè)與民用建筑，水工建筑，礦山建筑，及道路、橋梁、隧道等施

工場地測量。施工測量包括施工場地控制測量和施工放樣測量。

7.變形測量Deformationsurvey

變形測量的應(yīng)用范圍，包括工業(yè)與民用建筑物，地基基礎(chǔ)，中小型水壩以及山體

滑坡等。變形測量需要分別建立水平位移檢測網(wǎng)和垂直位移監(jiān)測網(wǎng)，并進(jìn)行周期

性地變形觀測。

VI.地面攝影測量和近景攝影測量GroundandClose-rangePhotogrammetry

1.地面攝影測量的特點(diǎn)Characteristicsofgroundphotogrammetry

a.使用地面攝影測量專用的攝影機(jī)；

b.在地面上對目標(biāo)進(jìn)行攝影，攝取立體像對；

c.實(shí)地測定攝影站點(diǎn)和控制點(diǎn)的地面坐標(biāo)，即地面攝影像對的外方位元素皆是已

知的；

d.使用攝影測量方法立體測繪地物地貌.有專門的地面攝影立體測圖儀，某些航空

攝影測量的全能型精密型立體測圖儀以及解析測圖儀，也可以作地面攝影測繪.

e.攝影方式:正直攝影，等偏攝影，交向攝影以及等傾攝影.

2.地面攝影測量的應(yīng)用范圍Applicationareaofgroundphotogrammetry

a.陡峻的山區(qū)等特殊地區(qū)；

b.鐵路站場、橋梁、隧道、泵站、礦井等須測繪1:500或更大比例尺的工點(diǎn)圖；

c.航空攝影漏洞地面補(bǔ)充測量.

3.近景攝影測量的特點(diǎn)Characteristicsofclose-rangephotogrammetry

a.近景攝影測量一般屬于地面攝影測量的范疇；

b.攝影距離一般在100米以內(nèi)；

c.可使用量測攝影機(jī)和非量測攝影機(jī)；

d.非量測攝影機(jī)通常需經(jīng)專門的試驗(yàn)室檢定；

e.直接線性變換解析算法,不需要像片上有框標(biāo)，也不需要攝影機(jī)的內(nèi)方位元素

和外方位元素，但須有較多的控制點(diǎn).

4.近景攝影測量的應(yīng)用范圍Applicationareaofclose-rangephotogrammetry

a.結(jié)構(gòu)物的變形測量；

b.古建筑的現(xiàn)狀測繪；

c.人類軀體測繪；

d.需精確測求物體大小、形狀或體積的其它測繪項(xiàng)目.

VII.全球定位系統(tǒng)GPS—GlobalPositioningSystem

1.衛(wèi)星定位的基本原理Basicprincipleofsatellitepositioning

地面接收機(jī)同時(shí)接收4顆以上的衛(wèi)星信號，可以記錄求出每個(gè)衛(wèi)星信號傳至接收

機(jī)的時(shí)間小，將At乘以光速即可得到衛(wèi)星至接收機(jī)的距離，而衛(wèi)星的位置是已

知的，從而可計(jì)算出接收機(jī)所在地面位置的三維坐標(biāo)。當(dāng)然，實(shí)際算法是很復(fù)雜

的而且需要加入一系列的補(bǔ)賞改正。

2.GPS衛(wèi)星定位的分類GPSClassification

a.靜態(tài)定位Staticpositioning

b.動態(tài)定位Dynamicpositioning

c.單點(diǎn)定位Singlepointpositioning

d.相對定位Relativepositioning

e.實(shí)時(shí)差分定位RTK—Realtimekinematicdifferentialpositioning

f.單頻接收機(jī)Singlefrequencyreceiver

g.雙頻接收機(jī)Dualfrequencyreceiver

3.GPS的用途GPSapplications

a.飛機(jī)、艦船導(dǎo)航Planeandshipnavigation

b.導(dǎo)彈制導(dǎo)Missileguiding

c.精密定位Precisionpositioning

d.大地測量Geodeticsurveying

e.工程測量Engineeringsurveying

f.動態(tài)監(jiān)測Dynamicsupervision

4.GPS的精度GPSaccuracy

a.單點(diǎn)定位精度(Accuracyofsinglepointpositioning):10—20m

b.基線測量精度(Accuracyofbaseline):5mm+lppm

c.RTK實(shí)時(shí)測量精度(AccuracyofRTKGPS):1CM+2PPM

VUI.遙感RemoteSensing

遙感與攝影測量即航測的關(guān)系非常密切。1980年“國際攝影測量學(xué)會“，正式改名

為''國際攝影測量與遙感學(xué)會并且在第14屆大會上提出了攝影測量與遙感的

新定義：“使用一種傳感器，根據(jù)電磁波的輻射原理，不接觸物體而通過一系列

的技術(shù)處理，獲得物體的物理與幾何性質(zhì)?！?/p>

1.傳感器的類型Typeofsensors

a.多光譜掃描儀系統(tǒng)MSS—Multi-spectralScanningSystem

b.全景攝影機(jī)Panoramiccamera

c.紅外掃描儀Infraredscanner

d.彩紅外攝影機(jī)Colorinfraredcamera

e.CCD(電耦合器件)陣列掃描儀CCDmatrixscanner

￡合成孔徑雷達(dá)SAR—SyntheticApertureRadar

g.側(cè)視雷達(dá)Side-lookingRadar

2.常用的衛(wèi)星圖像Mainsatelliteimages

a.MSS多光譜衛(wèi)星圖像(陸地衛(wèi)星)分辨率79mMSS(LANDSAT)satelliteimage

resolution79m

b.TM(專題制圖)衛(wèi)星圖像(陸地衛(wèi)星)分辨率30m

TM(LANDSATThematicmapping)satelliteimageresolution30m

c.SPOT(CCD)衛(wèi)星圖像分辨率10m

SPOT(CCD)satelliteimageresolution10m

d.ISR衛(wèi)星圖像分辨率5m

IndiaRemoteSatelliteImageresolution5m

3.遙感圖像處理Remotesensingimageprocessing

a.圖像幾何糾正Imagegeometriccorrection

b.圖像增強(qiáng)處理Imageenhancementprocessing

c.數(shù)據(jù)復(fù)合Datasynthesis

e.特征提取Featureabstract

￡數(shù)據(jù)分類Dataclassification

g.圖像濾波Imagefiltering

4.遙感的主要應(yīng)用領(lǐng)域Mainapplicationareaofremotesensing

a.礦產(chǎn)資源勘查Mineresourceexploration

b.農(nóng)作物產(chǎn)量估算Estimationofgrainoutput

c.林業(yè)資源分類和森林火災(zāi)監(jiān)測Resourceclassificationandfiresupervisionof

forests

d.環(huán)境監(jiān)護(hù)Environmentalsupervisionandprotection

e.專題制圖Thematicmapping

f.地質(zhì)水文勘察Geologicandhydrographicsurvey

g.災(zāi)害的預(yù)報(bào)和監(jiān)測Disasterpredictandsupervision

h.軍事偵察Militaryreconnaissance

IX.地理信息系統(tǒng)GIS—GeographicInformationSystem

1.基本概念Basicconcept

地理信息系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)軟硬件為平臺，以地理信息為基礎(chǔ)，包括圖形信息、圖

像信息和屬性信息的空間信息系統(tǒng)，具有信息輸入、存儲、管理、分析、檢索、

輸出等功能.

2.地理信息系統(tǒng)與-一般信息系統(tǒng)GISandaffairinfdrmat沁nsystem

一般信息系統(tǒng)包括企業(yè)管理信息系統(tǒng)、金融信息系統(tǒng)、交通信息系統(tǒng)、經(jīng)營信息

系統(tǒng)、人事信息系統(tǒng)等等.這些事務(wù)性的信息系統(tǒng)，通常是以特定的屬性信息數(shù)

據(jù)庫為基礎(chǔ)，雖然也具有信息系統(tǒng)的基本功能，但并不以地理空間信息為基礎(chǔ).它

們比地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量要小得多，復(fù)雜程度也要簡單很多。

3.GIS與數(shù)字地圖GISanddigitalmap

數(shù)字地圖是GIS的重要數(shù)據(jù)源，也是GIS可視化產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)形式。雖然

使用地圖數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)字地圖，也可以有空間查詢、檢索、分析功能，但是它

仍不可能像GIS那樣，綜合圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間

分析，提供規(guī)劃、管理和決策信息。

4.國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的GIS軟件平臺MainGISsoftwareplatforms

a.ARC/InfoESRI(US)

b.M叩InfbMapinfo(US)

c.MGE(includingMGA)Intergraph(US)

d.GenaMapGENASYS(Australia)

e.MAPGIS武漢地質(zhì)大學(xué)

f.GeoStar(吉奧之星)武漢測繪科技大學(xué)

Xo數(shù)字地面模型及其應(yīng)用DigitalTerrainModelandApplications

1.數(shù)字地面模型的概念ConceptofDTM

數(shù)字地面模型(DigitalTerrainModel)，簡稱數(shù)地模(DTM),是描述地表形態(tài)的

一系列點(diǎn)坐標(biāo)值(X,Y,Z)的集合，即地形特征的空間分布。

數(shù)字地面模型這一概念，是由美國麻省理工學(xué)院教授CharlesL.Miller于五十年

代后期提出的，首先用于公路工程設(shè)計(jì)。

2.數(shù)字地面模型的種類ClassificationofDTM

數(shù)字地面模型，可根據(jù)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、建立方法、用途等進(jìn)行分類。DTM可以定

義為二維區(qū)域上的地形、地質(zhì)、資源、環(huán)境、土地利用、人口分布等多種信息。

1）.數(shù)字地面模型DTM

DTM是以一系列三維坐標(biāo)點(diǎn)（包括平面坐標(biāo)X,Y和高程Z）表示的地形表面

數(shù)字模型。

2）.數(shù)字高程模型DEM

DEM（DigitalElevationModel）是DTM的特例或子集，定義為二維區(qū)域上的

高程。DEM中點(diǎn)的平面位置，通常是按規(guī)則排列的，如矩形格網(wǎng)，其精確位置

（坐標(biāo)）可根據(jù)所在的行列序號、格網(wǎng)間距及起始點(diǎn)的已知絕對坐標(biāo)，快速計(jì)算

出來。

數(shù)字高程模型也叫DHM——DigitalHeightModel.

3）離散點(diǎn)DTM

離散點(diǎn)DTM,是指表示地表形態(tài)的地形點(diǎn)位置為隨機(jī)的，不規(guī)則的。例如，沿

等高線及地形特征線采樣生成的DTMo

4）三角網(wǎng)數(shù)字地面模型TIN

三角網(wǎng)DTM,是指按一定規(guī)則構(gòu)成的不規(guī)則三角網(wǎng)TIN（TriangulatedIrregular

Network）.通常是將按地形特征采集的點(diǎn)，連接成覆蓋整個(gè)區(qū)域且互不重疊的三

角形。建立TIN的規(guī)則，主要是基于最佳三角形的條件，即盡可能使每個(gè)三角

形保持銳角三角形或三邊的長度近似相等，避免出現(xiàn)過大的鈍角和過小的銳角。

三角網(wǎng)數(shù)字地面模型TIN由于能夠很好地顧及地貌特征點(diǎn)、線，表示復(fù)雜地貌

形態(tài)比矩形格網(wǎng)（Grid）更精確，近年來得到了較快的發(fā)展和應(yīng)用。TIN的缺點(diǎn)

在于，它比矩形格網(wǎng)DEM更復(fù)雜，它不僅要存儲每個(gè)點(diǎn)的高程，還要存儲其平

面坐標(biāo)、網(wǎng)點(diǎn)連接的拓?fù)潢P(guān)系、三角形及鄰接三角形等信息。

3.DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)采集方法

1）地面測量

利用全站儀等帶自動記錄裝置的地面測量儀器，在野外實(shí)地采集地形點(diǎn)。

2）既有地形圖數(shù)字化

a.利用數(shù)字化儀進(jìn)行手扶跟蹤；

b.利用掃描數(shù)字化儀掃描地形圖，再半自動跟蹤進(jìn)行矢量化處理。

3）模擬機(jī)助測圖系統(tǒng)

在模擬立體測圖儀機(jī)助測圖系統(tǒng)上，通常采用等高線方式采集DTM,同時(shí)量測

地形特征點(diǎn)、特征線。

4）解析測圖系統(tǒng)

在解析測圖儀上，可以較靈活地沿?cái)嗝妗⒌雀呔€、離散點(diǎn)等多種方式進(jìn)行DTM

點(diǎn)采樣。

5）數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)

高效、自動提取DTM/DEM,加上預(yù)處理和多種編輯功能，是數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)

的突出優(yōu)點(diǎn)之一。

6）GPS全球定位系統(tǒng)

測量型的GPS全球定位系統(tǒng)，特別是帶動態(tài)實(shí)時(shí)差分GPS,可以在野外采集DTM

數(shù)據(jù)點(diǎn)。

4.數(shù)字地形模型軟件

數(shù)字地面模型DTM的理論和實(shí)踐由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用三個(gè)部分組成。

DTM的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用，需要專門的DTM軟件完成。

DTM的數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)的組織、存儲、抽取、內(nèi)插，距離、面積、體積、

斷面、土方計(jì)算等。

國際上比較著名的DTM軟件包，有德國斯圖加特大學(xué)的SCOP程序，慕尼黑大

學(xué)的HIFI程序，奧地利維也納大學(xué)的SORA程序，瑞士蘇黎士工業(yè)大學(xué)的CIP

程序等。

5.數(shù)字地形模型的應(yīng)用

1）道路等工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

2）生成等高線

3）制作正射影像圖

4）制作立體透視圖和立體景觀圖

5）土石方工程數(shù)量計(jì)算

6）繪制坡度圖、剖面圖及地貌渲暈圖

7）軍事上用于巡航導(dǎo)彈地形配準(zhǔn)制導(dǎo)

8）制作軍事電子沙盤

9）建立地形數(shù)據(jù)庫等

二.航空攝影測量

AerialPhotogrammetry

1.航空攝影Aerialphotography

a.航空攝影機(jī)Aerialcamera

Leica:RC10,RC30

Zeiss:RMK,LMK

b.航攝儀焦距Focallength

窄角：300mm

常角：210mm

寬角：153mm

特寬角：70-100mm

c.像幅Format180mm*180mm

230mm*230mm

d.像片傾斜角Phototiltsandrotatesangle

航向和旁向傾角：V3--5度

航偏角：v15度

e.像片重疊度Photooverl叩

航向:>=60%

旁向：＞=30%

￡攝影比例尺Photoscale

M圖:M像=5倍左右

2.外業(yè)控制測量與調(diào)繪FieldcontrolsurveyandIdentification

a.控制點(diǎn)布設(shè)Controlplanning

平面控制點(diǎn)-一般布設(shè)在所測區(qū)域的四角及周邊，高程控制點(diǎn)則根據(jù)精度要求按基

線數(shù)敷設(shè)高程導(dǎo)線.

b.地面標(biāo)志布設(shè)Groundmarkarrangement

對于高精度的測繪項(xiàng)目,在航空攝影前應(yīng)在計(jì)劃的平面控制點(diǎn)位置布設(shè)特定形狀

的標(biāo)志.

c.控制點(diǎn)聯(lián)測Controlsurveying

一般應(yīng)先與高等級的國家三角點(diǎn)聯(lián)測，控制點(diǎn)實(shí)測可用全站儀,激光測距儀,GPS

全球定位系統(tǒng)等儀器進(jìn)行.

d.野外調(diào)繪FieldIdentification

外業(yè)調(diào)繪系指利用航攝像片，放大像片或地形原圖，實(shí)地辨認(rèn)并繪注植被邊界，電

力線,通訊線，以及道路,居民地，水系的名稱等.

3.解析空中三角測量Analyticalaerialtriangulation

a.刺點(diǎn)Pointmarking

在滌綸像片上利用精密刺點(diǎn)儀，將選定的內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)刺出并編號標(biāo)注.

b.立體觀測Stereoobservation

在精密立體坐標(biāo)量測儀或解析測圖儀上，立體量測加密點(diǎn)及框標(biāo)在左右像片上的

坐標(biāo).

當(dāng)作業(yè)人員通過觀測系統(tǒng)使左右眼分別觀察左片和右片.，則可看到重建的立體光

學(xué)模型。

其他建立立體視覺的方法，包括：

互補(bǔ)色法(Complementcolor);

偏振光立體眼鏡(Polarizedstereoeyeglassesandemitter)法；

液晶立體眼鏡(liquidcrystaleyeglassesandemitter)法等。

c.內(nèi)定向Internalorientation

內(nèi)定向是指根據(jù)量測的像片四角框標(biāo)坐標(biāo)和相應(yīng)的攝影機(jī)檢定植,恢復(fù)像片與攝

影機(jī)的相關(guān)位置，即確定像點(diǎn)在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo).

d.相對定向Relativeorientation

相對定向的含義是，恢復(fù)攝影瞬間立體像對內(nèi)左右像片之間的相對空間方位.確

定兩個(gè)像片的相對空間方位需要5個(gè)參數(shù).相對定向的數(shù)學(xué)關(guān)系通常用同名光線

共面條件表示，即左右攝影中心至地面點(diǎn)的兩條光線共面.相對定向一?般假定左像

片保持水平不當(dāng)右片相對左片的五個(gè)參數(shù)通常以基線分量Bx,By和右片的旋

轉(zhuǎn)角中,W,K表示.相對

定向方程式為非線性函數(shù)，需要將其線性化.相對定向至少需量測6個(gè)定向點(diǎn)，利

用最小二乘法平差解算.

ZZ'

YY'

S基線S,X,

左核線aa-右核線

A

圖1.立體像片對示意圖

d.絕對定向Absoluteorientation

絕對定向也稱大地定向,是指確定立體模型或由多個(gè)立體模型構(gòu)成的區(qū)域的絕對

方位，也就是確定立體模型或區(qū)域相對地面的關(guān)系.絕對定向參數(shù)為7個(gè).

e.區(qū)域平差BlockadjustmentorBlockaero-

triangulation

區(qū)域平差也稱區(qū)域空中三角測量，俗稱電算加密，是對整個(gè)區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行絕對定向

和誤差配賦.區(qū)域平差目前一般采用獨(dú)立模型法或光線束法.獨(dú)立模型法是以單個(gè)

立體模型為單元;而光線束法則以單張像片為單元。

g.聯(lián)合平差Simultaneousadjustment

聯(lián)合平差是指，攝影測量數(shù)據(jù)與非攝影測量數(shù)據(jù)的整體聯(lián)立解算。聯(lián)合平差也稱,

帶輔助數(shù)據(jù)的解析空中三角測量。輔助數(shù)據(jù)系指大地測量觀測數(shù)據(jù)，例如地面距

離、水平角、方位角，像片外方位元素，湖面點(diǎn)等高等條件。目前，聯(lián)合平差主

要是指，攝影測量數(shù)據(jù)與機(jī)載GPS精確定位數(shù)據(jù)的同時(shí)整體解算。這是解析空

中三角測量的一項(xiàng)重要進(jìn)展，可以實(shí)現(xiàn)少地控或無地控空中三角測量。

h.加密成果Triangulationresults

解析空中三角測量的成果，包括所有加密點(diǎn)的三維坐標(biāo)和像片的外方位元素。每

張像片組方位元素有6個(gè)，包括像片對應(yīng)的攝影中心坐標(biāo)和三個(gè)絕對角元素。

4.數(shù)據(jù)采集一測圖Datacollection—Mapping

a.內(nèi)定向Innerorientation

在立體測圖儀上的內(nèi)定向，是通過嚴(yán)格的裝片來實(shí)現(xiàn)的，即使用對點(diǎn)器一一種精

巧的放大鏡，分別地將滌綸像片上的框標(biāo)精確對準(zhǔn)承片盤上的相應(yīng)框標(biāo).從而就

實(shí)現(xiàn)了恢復(fù)像片內(nèi)方位元素.

對于解析測圖儀，則只需將像片的基線大致平行于儀器的X軸.像片的內(nèi)定向,

是通過精確量測像片的四角框標(biāo)，利用嚴(yán)密的解析公式計(jì)算求解，同時(shí)進(jìn)行像片

的變形改正.

b.相對定向Relativeorientation

對于模擬型立體測圖儀，包括機(jī)助測圖系統(tǒng)，立體像片對的相對定向，是通過左

右像片車架的空間運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，以便消除立體模型內(nèi)各點(diǎn)的上下視差，從而實(shí)

現(xiàn)恢復(fù)立體像對左右片在攝影瞬間的相對空間方位.解析測圖儀的相對定向，與

解析空中三角測量的相對定向算法相同，而且可以利用加密成果中的像片外方

位元素直接進(jìn)行安置，可以加快相對定向的速度.

c.絕對定向Absoluteorientation

傳統(tǒng)的模擬立體測圖儀絕對定向，通常分成高程置平和平面對點(diǎn)兩個(gè)步驟來完

成的.立體模型的絕對定向，通常需要6個(gè)已知平高定向點(diǎn)，至少應(yīng)有4個(gè)平高

點(diǎn)，

漏析測圖儀和機(jī)助測圖系統(tǒng)，立體模型的絕對定向，是按三維正形變換算法，利

用最小二乘法進(jìn)行平差解算的.

d.地物采集Featurecollection

作業(yè)人員在完成立體模型的絕對定向后，需經(jīng)專職質(zhì)量檢查人員聯(lián)機(jī)檢查，確認(rèn)

精度符合要求后，方可進(jìn)行地物采集.應(yīng)參照外業(yè)調(diào)繪片，在立體模型上仔細(xì)辨

認(rèn)，分類進(jìn)行測繪.對于數(shù)字化測圖，應(yīng)按統(tǒng)一的地物編碼系統(tǒng)分類進(jìn)行采集,

并且分層進(jìn)行存儲.同時(shí)采集的數(shù)據(jù)還應(yīng)加上地物屬性，以方便于同GIS建立接

口.為了便于在采集和編輯中明顯地區(qū)分不同的地物，各種現(xiàn)狀地物通常賦予相

應(yīng)的顏色.

e.地貌采集Captureoftopographicdata

在傳統(tǒng)的模擬測圖中，包括機(jī)助測圖中，地貌采集是由等高線描繪和注記高程點(diǎn)

兩個(gè)部分組成的。等高線的基本等高距，應(yīng)按規(guī)范根據(jù)成圖比例尺、地形類別及

用圖需要選定；計(jì)曲線則取基本等高距，即首曲線的5的倍數(shù)。

高程注記點(diǎn)，一般選在明顯地物點(diǎn)和地形點(diǎn)上，依據(jù)地形類別及地物點(diǎn)和地形點(diǎn)

的多少，其密度規(guī)范規(guī)定圖上每lOcmxlOcm為5—20個(gè)點(diǎn)。

在解析測圖儀上，地貌測繪可以有多種選擇方式，除按等高線和高程注記點(diǎn)外，

還可采用按程序控制的矩形格網(wǎng)或斷面方式采集地形點(diǎn)。

5.原圖編輯Editingoforiginalmap

地形原圖編輯包括，對原圖中地物地貌表示不合理之處的處理，相鄰圖幅的接邊

處理，以及道路、河流、街道等名稱的注記。

6.原圖清繪Mapdrafting

在傳統(tǒng)的模擬測圖中，原圖清繪的主要任務(wù)是在鉛筆稿原圖上進(jìn)行清理著色，或

者在聚脂薄膜上亥繪O

對于i（字a測圖，在經(jīng)過圖形編輯和審校后，可直接利用高精度繪圖機(jī)繪制線劃

地形圖，還可用磁介質(zhì)提供數(shù)字地形圖產(chǎn)品。

7.外業(yè)補(bǔ)測、補(bǔ)調(diào)Fieldadditionalidentificationandsurvey

對于航攝漏洞，像片在攝影時(shí)被煙云遮蓋或地物為陰影所遮擋部分，以及城鎮(zhèn)大

比例尺測圖中量注屋檐等，均須實(shí)地進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)繪和地面測繪。在這種情況下，

尚需進(jìn)行二次編輯。

三.數(shù)字?jǐn)z影測量基本概念

Basicconceptofdigitalphotogrammetry

1.數(shù)字?jǐn)z影測量的定義Definitionofdigitalphotogrammetry

目前，世界上對于數(shù)字?jǐn)z影測量的定義，主要有兩種觀點(diǎn)。

a.數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像和攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)

字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法，提取所攝對像以數(shù)字

方式表達(dá)的兒何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支學(xué)科。

美國等國稱之為軟拷貝攝影測量（SoftcopyPhotogrammetry）,我國王之卓教授

稱為全數(shù)字?jǐn)z影測量（FullDigitalPhotogrammetry）.這種定義認(rèn)為，在數(shù)字?jǐn)z影

測量過程中，不僅產(chǎn)品是數(shù)字的，而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是

數(shù)字的。

b.另一種定義，則只強(qiáng)調(diào)其中間數(shù)據(jù)記錄及最終產(chǎn)品是數(shù)字形式的，即數(shù)字?jǐn)z

影測量是基于攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，從影像（包括硬拷貝，數(shù)

字影像或數(shù)字化影像）提取所攝對像以數(shù)字方式表達(dá)的兒何與物理信息的攝影測

量分支學(xué)科。

這種定義的數(shù)字?jǐn)z影測量，包括計(jì)算機(jī)輔助測圖（常稱為數(shù)字測圖）與影像數(shù)字

化圖。

影像數(shù)字化測圖，是利用計(jì)算機(jī)對數(shù)字影像或數(shù)字化影像進(jìn)行處理，用計(jì)算機(jī)視

覺（其核心是影像匹配與影像識別）代替人眼的立體量測與識別，完成影像幾何

與物理信息的自動提取。

還有一種類型稱之為混合數(shù)字?jǐn)z影測量，通常是在解析測圖儀上安裝一對CCD

數(shù)字相機(jī)，對要量測的局部影像進(jìn)行數(shù)字化，有數(shù)字相關(guān)（匹配）獲得點(diǎn)的坐標(biāo)。

2.數(shù)字影像獲取與重采樣

Acquiringandresamplingofdigitalimage

1）o數(shù)字影像

數(shù)字影像是數(shù)字?jǐn)z影測量的基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)。數(shù)字影像是以像元（像素pixel=

pictureelement）為單位，以灰度值表示的灰度矩陣。也就是說，在掃描過程中

將光學(xué)影像抽像為像元的點(diǎn)陣，每個(gè)像元范圍（一個(gè)微小的區(qū)域）取灰度的平均

值作為灰度值。

在解析攝影測量中，一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)向量Xap是三維的

Xap=（X,Y,Z）t

數(shù)字?jǐn)z影測量與解析攝影測量及模擬攝影測量的根本區(qū)別，在于對影像輻射信

息的計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理.在全數(shù)字化攝影測量中，目標(biāo)點(diǎn)向量Xdp為4維

Xdp=（X,Y,Z,D）t

其中D=D（X,Y）是該點(diǎn)的輻射量-影像的密度或灰度值，集合｛D｝就構(gòu)成了數(shù)字

影像.

2）.數(shù)字影像獲取Digitalimagecollection

數(shù)字影像可直接從裝在飛行器上的傳感器產(chǎn)生，記錄在磁介質(zhì)上；也可以利用影

像數(shù)字化器對攝取的光學(xué)影像掃描來獲取，即把原來模擬方式的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字

形式的信息

5常的品空像片，均須利用高精度的專用掃描儀將其數(shù)字化.這種掃描儀一般是由

CCD（ChaugeCoupledDevice-電偶合器件）陣列傳感器組成,分為線陣列和面陣列

兩種排列方式.

目前,用于數(shù)字?jǐn)z影測量的高精度掃描儀，主要有如下幾種：

a.Leica-Helava公司的DSW300掃描儀

b.Zess-Intergraph公司的PhotoScan掃描儀

c.VexcelVH4000掃描儀

3）.影像重采樣ImageResampling

影像重采樣,是指在原采樣的基礎(chǔ)上再一次采樣，即當(dāng)欲求不位于采樣矩陣點(diǎn)的灰

度值時(shí)，就需要進(jìn)行內(nèi)插,乃稱之為影像重采樣.每當(dāng)對數(shù)字影像進(jìn)行兒何處理時(shí),

就需要作影像重采,影像的旋轉(zhuǎn)、核線影像排隊(duì)以及數(shù)字影像糾正,均屬于影像重

采樣.

4).影像數(shù)據(jù)量

數(shù)字影像的每一個(gè)數(shù)據(jù)代表了被攝物體上一個(gè)點(diǎn)的灰度或輻射強(qiáng)度，此點(diǎn)稱為像

1

1]"素'Up像,素?nV*彳筮/]■

像翥一短度8位二進(jìn)制數(shù)表示，即一個(gè)字節(jié)(byte).

像素的間隔即采樣間隔,根據(jù)采樣定理由影像的分辨率確定.當(dāng)采樣間隔為

0.05mm(響應(yīng)于50M時(shí)，一張23cmx23cm的影像約包含21M(兆)字節(jié)(1M=

1000000).若采樣間隔為15日時(shí),?幅影像的數(shù)據(jù)量為70M左右.一幅SPOT

衛(wèi)星影像約為36M字節(jié).這表明數(shù)字影像的數(shù)據(jù)量是非常龐大的.

3.影像匹配的基本概念BasicConceptofImageMatching

1).影像匹配的定義DefinitionofImageMatching

影像匹配，實(shí)質(zhì)上是在兩幅(或多幅)影像之間識別同名點(diǎn).它是計(jì)算機(jī)視覺研究

的核心問題，也是數(shù)字?jǐn)z影測量的核心問題.

數(shù)字影像匹配，是利用計(jì)算機(jī)以數(shù)值計(jì)算方式,按特定的算法，根據(jù)一定的準(zhǔn)則，比

較左右影像的相似性，來確定其是否為同名影像塊，從而確定相應(yīng)同名像點(diǎn).

2).影像匹配研究的內(nèi)容:ConcerningContentsofImageMatching

影像匹配研究的內(nèi)容，涉及影像匹配的精確性，可靠性，算法的適應(yīng)性，以及匹

配速度等.

3).影像匹配策略：StrategyofImageMatching

_多級影像匹配；

_從粗到細(xì)的影像匹配；

_從單點(diǎn)匹配到整體匹配；

4.影像相關(guān)原理PrincipleofImageMatching

影像相關(guān)是利用兩個(gè)相關(guān)函數(shù)，評價(jià)它們的相似性，以便確定同名點(diǎn).即首先取出

以待定點(diǎn)為中心的小區(qū)域中的影像信號，然后取出其在另一影像中相應(yīng)區(qū)域的影

像信號，計(jì)算兩者的相關(guān)函數(shù)，以相應(yīng)函數(shù)最大值對應(yīng)的相應(yīng)區(qū)域中心點(diǎn)為同名點(diǎn),

即以影像信號分布最相似的區(qū)域?yàn)橥麉^(qū)域.同名區(qū)域的中心點(diǎn)為同名點(diǎn).這就

是自動化立體量測的基本原理.

最初的影像匹配，是利用相關(guān)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，隨后發(fā)展了多種影像匹配方法，所以

影像匹配常常被稱為影像相關(guān).

5.二維相關(guān)與一維相關(guān)

2DimensionalCorrelationandLinearCorrelation

二維相關(guān)一般先在左影像上確定一個(gè)待定點(diǎn)，稱之為目標(biāo)點(diǎn),以此待定點(diǎn)為中心選

取MxN個(gè)像素的灰度陣列,作為目標(biāo)區(qū)或稱目標(biāo)窗口.在右影像上確定可能

的搜索范圍,相關(guān)過程就是依次在搜索區(qū)中取出MxN個(gè)像素灰度陣列,此搜索

窗口通常取M=N,計(jì)算搜索窗口與目標(biāo)區(qū)的相似性測度,當(dāng)相似性測度取得最

大值時(shí)，該搜索窗口的中心像素，則認(rèn)為是待求的同名點(diǎn).

--維相關(guān)，是利用攝影測量中“核線”的特性，將二維相關(guān)簡化為--維相關(guān).這里首

先介紹核線的含義和特性.核面是通過攝影基線(插圖中SS，)和任一地面點(diǎn)的平面.

核面與左右影像相交的線,稱為同名像點(diǎn)的左、右同名核線.由上述定義可知核線

的特性為:同名像點(diǎn)必然位于同名核線上.根據(jù)核線的這一特性，同名像點(diǎn)在右影

像的搜索區(qū)，就可由面狀區(qū)域縮小成一個(gè)線段一同名右核線.從而可大大提高影

像相關(guān)的速度.

ZZ'

YY'

S基線S，X，

左核線aa，右核線

A

圖1.立體像片對示意圖

6.金字塔影像PyramidImage

綜合考慮相關(guān)結(jié)果的正確性（或稱可靠性）與精度（準(zhǔn)確性），得出目前廣泛應(yīng)用的從

粗到精的相關(guān)策略.即先通過低通濾波，進(jìn)行初相關(guān)，找到同名點(diǎn)的粗略位置川奪其

結(jié)果作為預(yù)測值，逐漸加入較高的頻率成分，然后在逐漸變小的搜索區(qū)精確相關(guān),

最后用原始信號，以得到最好的精度.這就是分頻道相關(guān)的方法.

對于二維影像逐次進(jìn)行低通濾波，并增大采樣間隔，得到一個(gè)像元總數(shù)逐漸變小的

影像系列，依次在這些影像中相關(guān)，即對影像的分頻相關(guān).具體做法是,通過每2x

2=4個(gè)像元平均作為一個(gè)像元，構(gòu)成第二級影像，如此下去，將這些影像疊置起來,

很像一座金字塔，因此通常稱之為金字塔影像（Pyramid）,或分層結(jié)構(gòu)影像

（HierachicalStructure）淇每級（層）影像的像元個(gè)數(shù),均是其下一層的四分之一.

7.特征匹配與整體匹配FeatureBasedImageMatching

andIntegrated（Global）ImageMatching

1）.基于特征的影像匹配

FeatureBasedImageMatching

前述的影像匹配算法，均是在以待定點(diǎn)為中心的窗口（或稱區(qū)域）內(nèi),以影像的灰度

分布為影像匹配的基礎(chǔ)，故稱之為灰度匹配（AreaBasedImageMatching）.

特征匹配或基于特征的匹配（FeatureBasedMatching,在計(jì)算機(jī)界也稱為Primitive

BasedMatching）,根據(jù)所選取的特征，可以分為點(diǎn)特征匹配、線特征匹配及面特征

匹配.

一般說來，特征匹配可分為三步：

a.特征提??；

b.利用一組參數(shù)對參數(shù)進(jìn)行描述；

c.利用參數(shù)進(jìn)行特征匹配.

多數(shù)基于特征的匹配方法，也使用金字塔影像結(jié)構(gòu)，即將上一層影像的特征匹配結(jié)

果，傳到下一層作為初始值，并考慮對粗差的剔除或改正.由于基于特征的匹配，是

以“整像素”精度定位，因而對于需要高精度的情況胳其結(jié)果作為近似值,再利用

最小二乘影像匹配進(jìn)行精確匹配，取得“子像素”級的精度.

2),關(guān)系匹配與單像計(jì)算機(jī)視覺RelationalImageMatchingandMonocularImage

ComputerVision

影像匹配一基于灰度或基于特征的匹配，均是解決影像與影像的匹配問題；

相關(guān)匹配一可以解決圖形的匹配問題.關(guān)系匹配(RelationalMatching)的核心

之一，是結(jié)構(gòu)的描述一關(guān)系.這是關(guān)系匹配的基礎(chǔ).影像通過特征提取，可以用它

的結(jié)構(gòu)來表示，從而可以直接解決影像和相應(yīng)物體的配準(zhǔn).這就是所謂單像計(jì)算

機(jī)視覺(MonocularImageComputerVision).

關(guān)系匹配可以用于圖像與圖像之間的匹配，也可以用于圖像與物體之間的匹配.

前者屬于雙像(或多像)匹配,后者即為單像計(jì)算機(jī)視覺.

3),整體影像匹配Integrated(Global)ImageMatching

基于特征的影像匹配，考慮了目標(biāo)窗口的信息量，遵循了先宏觀、后微觀，先輪廓、

后細(xì)節(jié)，先易辨認(rèn)的部分、后較為模糊的部分這一人類視覺匹配的規(guī)律，因而能夠

提高影像匹配的可靠性.

無論是基于灰度的影像匹配，還是基于特征的影像匹配，都是基于單點(diǎn)的影像匹配,

即以待匹配點(diǎn)為中心(或邊沿)確定一個(gè)窗口，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)相似性測度，判別其

與另一影像上搜索窗口中灰度分布的相似性,以確定待定匹配點(diǎn)的共輒點(diǎn)(同名

點(diǎn)).

整體影像匹配，由于考慮了與周圍影像的相容性、一至性、整體協(xié)調(diào)性，可以糾正

或避免錯誤的結(jié)果，從而可提高影像匹配的可靠性.

整體影像匹配算法主要包括：多點(diǎn)最小二乘影像匹配，動態(tài)規(guī)劃影像匹配，松弛法

影像匹配,人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)影像匹配等方法.

8.影像匹配的精度AccuracyofImageMatching

以影像匹配為基礎(chǔ)的數(shù)字?jǐn)z影測量，無論在量測的速度還是達(dá)到的精度渚K創(chuàng)造

了驚人的奇跡，具有速度快、精度高、穩(wěn)定性好、自動化程度高等特點(diǎn).例如，利用

采樣間隔50Hm的數(shù)字影像進(jìn)行相對定向，其殘差的中誤差(均方根誤差)可達(dá)

3—531,這相當(dāng)于在分辨率為2gm的解析測圖儀上人工量測的結(jié)果.對于解析測

圖儀，其點(diǎn)位觀測精度通常為分辨率的2—3倍.

影像匹配即使在定位到整像素的情況下,其理論精度也可達(dá)到0.29像素的精度,

約為三分之一像素.

在提高量測精度方面，用于單像量測的“高精度定位算子”和用于立體量測的“高精

度影像匹配”，其理論精度均可達(dá)1/10像素，即達(dá)到子像素級精度.

Ackermann教授提出的最小二乘影像匹配(LeastSquareImageMatching),影像匹

配可達(dá)到1/10—1/100的高精度.

9.數(shù)字微分糾正原理PrincipleofDigitalDifferentialRectification

航攝影像為中心投影，要將它變成正直投影，需要進(jìn)行正射糾正。在模擬攝影測

量中，使用糾正儀將航攝像片糾正為像片平而圖；在解析攝影測量中，利用正射

投影儀，例如Leica公司的ORI,Zeiss公司的Z2,通過機(jī)控縫隙光學(xué)糾正，

制作正射影像地圖。這些作正射糾正的儀器，均為光機(jī)糾正儀器。

在數(shù)字?jǐn)z影測量中，采用微分糾正方法獲取正射影像，即按像點(diǎn)和物點(diǎn)的構(gòu)像方

程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)字地面模型(DTM)及有關(guān)參數(shù)，對原始

的非正射影像進(jìn)行映射變換，獲取正射影像。

數(shù)字微分糾正，依劃分的最小糾正單元，可分為點(diǎn)元素糾正和線元素糾正兩類。

數(shù)字微分糾正與光學(xué)微分糾正一樣，其基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖像之間的幾何

變換。

在數(shù)控正射投影儀中，是利用反算公式（共線方程式），解求縫隙兩端點(diǎn)的對應(yīng)

像點(diǎn)坐標(biāo)，然后由計(jì)算機(jī)解求微分線段的糾正參數(shù)，通過控制系統(tǒng)驅(qū)動正射投影

儀的光學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)線元素的糾正。在糾正運(yùn)算中，任一點(diǎn)的高程Z,由

DEM內(nèi)插求得。在數(shù)字糾正中，則解求對應(yīng)像元素的位置，然后進(jìn)行灰度的內(nèi)

插與賦值運(yùn)算。

數(shù)字糾正的實(shí)際解法，從原理上來說，是屬于點(diǎn)元素糾正，但在實(shí)際的軟件系統(tǒng)

中，均是以“面元素”作為糾正單元的，一般以正方形作為糾正單元。利用反算公

式計(jì)算該單元4個(gè)“角點(diǎn)”的像點(diǎn)坐標(biāo)，再沿X和Y方向，在“面元素”內(nèi)線性內(nèi)

插求得糾正單元的坐標(biāo)，其實(shí)質(zhì)仍為線元素糾正。

10.遙感圖像的復(fù)合RemoteSensingImageMatching

在遙感圖像復(fù)合之前，首先應(yīng)作圖像的幾何校正，使不同遙感圖像在幾何上能完

全匹配，空間分辨率一致化。例如，要把高分辨率黑白圖像與低分辨率多波段圖

像進(jìn)行復(fù)合，首先需利用控制點(diǎn)將兩種圖像糾正到同一投影系統(tǒng)，并把低分辨率

多波段圖像按高分辨率圖像像元大小進(jìn)行重采樣。

11.景觀圖的制作原理PrincipleofLandscapeVisualization

若集合A表示某區(qū)域D上各點(diǎn)三維坐標(biāo)向量的集合

A={（X,Y,Z）（X,Y,Z）CD}

集合B為二維影像各像素坐標(biāo)與其灰度的集合

B={（x,y,g）|（x,y）Cd}

其中d為與D對應(yīng)的影像區(qū)域，則制作景觀圖實(shí)際就是一個(gè)A到B的映射，（X,

Y,Z）與（x,y）及觀察點(diǎn)S（視點(diǎn)）滿足共線條件。其原理與航空攝影完全相

同，所不同的是航空攝影接近于正直攝影，而景觀圖則是特大傾角“攝影”（將地

面點(diǎn)投射到二維影像上），式中的g為像點(diǎn)（x,y）對應(yīng)的灰度值，它可以是航空

（航天）影像中相應(yīng)像素的灰度值，也可以是根據(jù)地形及虛擬光源模擬出的值。

模擬灰度景觀圖：在DTM透視圖經(jīng)過隱藏線、面的消隱處理之后，再用明暗度

公式計(jì)算和顯示可視面的亮度或顏色，其真實(shí)感又進(jìn)一步提高。

真實(shí)景觀圖：真實(shí)景觀圖的制作原理，和模擬景觀圖相似，即在DEM透視圖的

基礎(chǔ)上，對每一像素賦予一灰度值（或彩色），而且是取自對實(shí)地所攝影像的真

實(shí)灰度值。

12.影像解譯一地物提取ImageIdentification—FeatureCollection

利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)自動提取DTM和制作正射影像圖，已成為成熟的技術(shù)。

目前，研究重點(diǎn)是影像特征的提取，以適應(yīng)城市、工程等領(lǐng)域大比例尺數(shù)字測圖

地物的識別與提取。

攝影測量的兩項(xiàng)基本任務(wù)，是對影像的量測與理解（識別）。基于立體像對的量

測，是提取物體三維信息的基礎(chǔ)。常規(guī)攝影測量方法，采用人工目視在立體影像

中識別判讀物體。

數(shù)字?jǐn)z影測量中，各種特征提取的算法很多，可分為點(diǎn)特征、線特征與面特征的

提取。數(shù)字?jǐn)z影測量中對居民地、道路、河流等地面目標(biāo)的自動識別與提取，主

要是依賴于對影像結(jié)構(gòu)與文理的分析。在該領(lǐng)域已經(jīng)有了較好的研究成果。

VirtuoZoNT數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，在道路和房屋的半自動提取方面，已取得重大

突破性進(jìn)展，達(dá)到了生產(chǎn)實(shí)用程度。

四.數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)DigitalPhotogrammetricSystem

I.世界上知名的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)簡介

1.Helava數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)

a.硬件配置：

掃描儀:DSW300

分辨率:0.5g

精確度：2卜i（單軸中誤差）

影像幅面:260mmx260mm

掃描速度：1M字節(jié)/秒，

4分鐘以15附1掃描一張23x23cm黑白像片

像素尺寸:連續(xù)可調(diào)4gm-20Hm

計(jì)算機(jī)平臺：SUNUltra30Workstation

操作系統(tǒng)：Unix

立體觀測和采集裝置：

SUN工作站專用的圖形加速卡

偏振光屏幕Z-Screen或液晶眼鏡CrystalEyes

3D手動測繪臺及手輪腳盤可選

b.軟件配置：

SOCETSET-數(shù)字?jǐn)z影測量核心軟件，包括：

自動空中三角測量

SPOT,LANDSAT,JERS衛(wèi)星攝影測量

近景攝影測量

DTM提取及編輯，

正射影像糾正及鑲嵌等

PRO600-以MictoStation為圖形環(huán)境的地物采集軟件等

2.ImageStation數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)

a.硬件配置：

掃描儀：PhotoScan

分辨率：皿

精確度：2R（單軸中誤差）

影像幅面:250mmx275mm

掃描速度：10分鐘以14國11掃描一張23x23cm黑白像片

像素尺寸:7,14,21,28,56,112,224g

計(jì)算機(jī)平臺：IntergraphTDZWorkstation

操作系統(tǒng)：WindowsNT

立體觀測和采集裝置：

Intergraph專用的圖形加速器GLZ

紅外-液晶立體眼鏡Infrared-LiquidCrystalglasses

28"16：9寬屏顯示器

3D鼠標(biāo)（無手輪和腳盤配置）

b.軟件配置:

ISDM定向和量測軟件

Match-AT自動空中三角測量軟件

Match-T自動相關(guān)提取DTM軟件

ISFC基于MicroStation圖形環(huán)境的地物采集軟件

BaseRectifier數(shù)字影像糾正及鑲嵌軟件

MapPublisher地圖出版軟件等

3.Phodis數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)

a.硬件配置：

掃描儀：PS-1PhotoScan

分辨率：1Jim

精確度:2gm（單軸中誤差）

影像幅面:260mmx260mm

掃描速度：10分鐘以15RIB掃描一張23x23cm黑白像片

像素尺寸:7,15,30,60,120gm

計(jì)算機(jī)平臺：SGIWorkstation

操作系統(tǒng)：Unix

立體觀測和采集裝置：

紅外-液晶立體眼鏡Infrared-LiquidCrystalglasses

3DP-鼠標(biāo)，手輪和腳盤配置可選一

b.軟件配置：

定向和量測軟件

空中三角測量軟件

TopoSURE自動提取DEM軟件

PHOCUS和CADMAP測圖軟件

PHODISOP數(shù)字影像糾正及鑲嵌軟件

4.VirtuoZoNT數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)

a.硬件配置：

掃描儀：VEXCELVX4000

分辨率：Wm

精確度:2。5pm（單軸中誤差）

影像幅面:280mmx440mm

掃描速度：6分鐘以15pm掃描一張23x23cm黑白像片

像素尺寸:7。5p.m—160gm

也可選用PhotoScan或DSW300掃描儀

計(jì)算機(jī)平臺：PentiumIIPCComputer

操作系統(tǒng)：WindowsNT

立體觀測和采集裝置：

通用的圖形顯示卡

液晶立體眼鏡或偏振光屏幕立體眼鏡

3D鼠標(biāo)或手輪和腳盤可選

b.軟件配置：

定向和量測軟件

自動空中三角測量軟件

DTM及圖形編輯軟件

自動相關(guān)提取DTM軟件

地物采集軟件

道路與房屋半自動提取軟件

數(shù)字影像自動糾正軟件

等高線自動生成軟件

影像自動鑲嵌軟件

三維建模、紋理處理及立體景觀動態(tài)顯示軟件

衛(wèi)星及近景攝影測量軟件等

II.VirtuoZoNT生產(chǎn)作業(yè)流程VirtuoZoNTProductionWorkflow

1.作業(yè)流程圖

數(shù)字影像輸入

建立參數(shù)文件

全自動內(nèi)定向自動空中三角測量

自動相對定向區(qū)域網(wǎng)平差

半自動絕對定向

核線重采樣

預(yù)處理

采集特征點(diǎn)線

影像匹配等高線及注記生成

匹配編輯等高線編輯

第三方高程信息提取DTM/DEM

DEM編輯

DEM拼接

MicroStation接口

IGS測繪地物地物測繪

數(shù)字影像糾正線狀地物半自動提取

生成等高線

影像鑲嵌

等高線編輯立體反光鏡立體眼鏡正射影像測圖

正射影像修復(fù)雙屏幕影像漫游測標(biāo)漫游

正射影像等高線要素地物要素

地圖整飾與輸出

圖2。VirtuoZoNT作業(yè)流程圖

2o數(shù)字影像輸入Imageinput

航空影像通過高精度專用掃描儀將其數(shù)字化，得到以二維像元灰度矩陣表示的數(shù)

字影像?？梢越邮艿臄?shù)據(jù)格式有：TIFF,SGI（RGB）,BMP,TGA,

SUNRaster,VIT,JFIF/BSF格式。

3o自動空中三角測量Automaticaerialtriangulation

自動空中三角測量，包括自動內(nèi)定向，自動選點(diǎn)與轉(zhuǎn)刺，自動相對定向，半自動

控制點(diǎn)量測，區(qū)域網(wǎng)平差解算全區(qū)加密點(diǎn)地面坐標(biāo)，以及自動建立測區(qū)內(nèi)各立體

像片對的相關(guān)參數(shù)。

a.自動內(nèi)定向Automaticinternalorientation

在數(shù)字?jǐn)z影測量中，自動內(nèi)定向是指框標(biāo)的自動識別和定位。從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)單張

像片的內(nèi)方位元素。VirtuoZoNT的自動化程度很高，只需人工輔助精確識別任

一個(gè)框標(biāo)，自動作成模板，所有框標(biāo)均自動識別。利用影像匹配技術(shù)和模式識別

方法確定框標(biāo)坐標(biāo)，根據(jù)框標(biāo)檢定坐標(biāo)，用最小二乘平差方法計(jì)算掃描坐標(biāo)系與

像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)，自動完成單張像片的內(nèi)定向。任一像元的影像掃描坐

標(biāo)，可利用內(nèi)定向參數(shù)變換成像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

系統(tǒng)同時(shí)具有人工交互后處理功能。

b.自動選點(diǎn)與刺點(diǎn)Automaticpointidentificationandmarking

系統(tǒng)具有自動選點(diǎn)與刺點(diǎn)功能，即在基本影像上選擇內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)并自動編號，通

過影像匹配自動標(biāo)識在相鄰的同名影像上，包括相鄰航線的同名影像上。

c.自動相對定向Automaticrelativeorientation

首先在左（右）影像上分區(qū)提取特征點(diǎn)，然后利用二維影像匹配算法，自動在右

（左）影像上尋找若干個(gè)同名點(diǎn)（通常超過100個(gè)點(diǎn)），作為相對定向的定向點(diǎn),

確定這些點(diǎn)的像平面坐標(biāo)，再按解析攝影測量的相對定向算法，解求出立體像對

的5個(gè)相對定向參數(shù)。根據(jù)相對定向參數(shù)就可確定立體影像對內(nèi)左、右影像的相

對方位，計(jì)算出各點(diǎn)的模型坐標(biāo)。

系統(tǒng)提供人工交互后處理功能。為了適應(yīng)傳統(tǒng)的模擬機(jī)助測圖系統(tǒng)和解析測圖系

統(tǒng)加密控制點(diǎn)的要求，可以將在滌綸片上已刺點(diǎn)的點(diǎn)位，標(biāo)識在相應(yīng)的數(shù)字影像

上，并給予同名的點(diǎn)號，再利用自動相關(guān)轉(zhuǎn)刺到相應(yīng)的同名影像上。

d.半自動控制點(diǎn)量測Semi-automaticmeasurementofcontrolpoints

控制點(diǎn)的半自動量測方法是，對照外業(yè)刺點(diǎn)像片上控制點(diǎn)的位置，在左（右）數(shù)

字影像上準(zhǔn)確標(biāo)識其點(diǎn)位，由影像匹配自動確定控制點(diǎn)在另一影像中的同名點(diǎn)。

e.區(qū)域網(wǎng)平差Blockadjustment

區(qū)域網(wǎng)平差，是將量測的區(qū)域作為一個(gè)整體，利用最小二乘法進(jìn)行平差處理，使

得所有加密點(diǎn)和控制點(diǎn)均滿足相應(yīng)的空間交會條件，例如模型（像片）的連接差

為最小，控制點(diǎn)的平差坐標(biāo)與地面坐標(biāo)之差為最小等。區(qū)域網(wǎng)平差的方法，主要

有獨(dú)立模型法和自檢校光束法兩種，世界上著名的相應(yīng)軟件包有PAT-M和

PAT-Bo

自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差，如PAT-B,在理論上是最嚴(yán)密的算法，也是加密精度

最高的方法。它可以通過附加參數(shù)自動補(bǔ)賞系統(tǒng)誤差，自動剔除粗差，進(jìn)行機(jī)載

GPS定位數(shù)據(jù)聯(lián)合平差。

4O數(shù)字影像的定向Orientationofdigitalimagery

如果預(yù)先作了自動空中三角測量，則在DEM提取、正射影像糾正或地物采集

前，均不需重做影像的內(nèi)定向、相對定向、絕對定向，相應(yīng)的定向參數(shù)可直接由

自動空三生成的結(jié)果文件中取得，大大簡化了定向作業(yè)過程，可明顯提高生產(chǎn)效

率。

a.內(nèi)定向（從略，參見自動空三）

b.相對定向（從略，參見自動空三）

c.絕對定向（從略，參見自動空三）

5O生成核線影像Generationofepipolarimage

生成核線影像，就是將原始數(shù)字影像重新按核線方向，逐條核線進(jìn)行排列，形成

按核線排列的立體影像。一般情況下，數(shù)字影像的掃描行與核線不重合，為了獲

取核線上點(diǎn)的灰度序列，必須根據(jù)原始影像灰度值進(jìn)行內(nèi)差，即所謂沿核線進(jìn)行

影像灰度重采樣。

當(dāng)模型完成了相對定向后，就可以進(jìn)行核線影像排列。

根據(jù)攝影測量空間點(diǎn)線面的關(guān)系，核面是指通過攝影基線和一對同名光線的平

面。核面與左、右影像平面所成的交線，稱為左、右同名核線。為了保持同名光