攝影測(cè)量實(shí)習(xí)報(bào)告

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量實(shí)習(xí)報(bào)告題目:數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用學(xué)生姓名:龐志慧指導(dǎo)教師:邵亞琴?gòu)垥?huì)戰(zhàn)學(xué)院:礦業(yè)與煤炭學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí):測(cè)繪11-02學(xué)生學(xué)號(hào):1179204112內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院2014年054D產(chǎn)品概念:隨著測(cè)繪技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合與不斷發(fā)展。地圖不在局限與以往的模式，現(xiàn)代數(shù)字地圖主要由DOM(數(shù)字正射影像圖)、DEM(數(shù)字高程模型)、DRG(數(shù)字柵格地圖)、DLG(數(shù)字線劃地圖)以及復(fù)合模式組成.DOM(數(shù)字正射影像圖)利用航空相片、遙感影像，經(jīng)象元糾正，按圖幅范圍裁切生成的影像數(shù)據(jù)。它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測(cè)性，從中可直接提取自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息。DEM(數(shù)字高程模型)數(shù)字高程模型是以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合?？芍谱魍敢晥D、斷面圖，進(jìn)行工程土石方計(jì)算、表面覆蓋面積統(tǒng)計(jì)，用于與高程有關(guān)的地貌形態(tài)分析、通視條件分析、洪水淹沒(méi)區(qū)分析。DRG(數(shù)字柵格地圖)數(shù)字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數(shù)字化產(chǎn)品。可作為背景與其他空間信息相關(guān)，用于數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)與更新，與DOM、DEM集成派生出新的可視信息。DLG(數(shù)字線劃地圖)現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素分層存儲(chǔ)的矢量數(shù)據(jù)集。數(shù)字線劃圖既包括空間信息也包括屬性信息，可用于建設(shè)規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個(gè)方面以及作為人口、資源、環(huán)境、交通、治安等各專(zhuān)業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用\o"DOM(數(shù)字正射影像圖)"\o"DEM(數(shù)字高程模型)"\o"DRG(數(shù)字柵格地圖)"第一部分:實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本次全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的使用熟悉使用VirtuoZoNT3.6全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)4D產(chǎn)品的過(guò)程,掌握生產(chǎn)過(guò)程中各步驟的原理,加深對(duì)有關(guān)理論知識(shí)的理解,并更深入全面了解數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在科學(xué)研究與實(shí)際應(yīng)用中的重要性。1）了解全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZoNT3.6的各個(gè)功能2)學(xué)習(xí)使用VirtuoZoNT3.6全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)4D地理信息產(chǎn)品的原理和方法3)掌握VirtuoZoNT3.6全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的作業(yè)流程和使用方法4)通過(guò)實(shí)際操作生產(chǎn)4D產(chǎn)品加深對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量有關(guān)概念、方法、流程的理解和認(rèn)識(shí)5)加強(qiáng)我們動(dòng)手動(dòng)腦實(shí)際操作的技能第二部分:實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1)所需數(shù)字影像圖及其基本參數(shù)信息2)加密的文件和相機(jī)檢校文件3)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZoNT3.64)其他參考影像圖片第三部分:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）了解VirtuoZoNT全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZo系統(tǒng)是基于WindowsNT的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)..利用數(shù)字影像或數(shù)字化影像完成攝影測(cè)量作業(yè)。由計(jì)算機(jī)視覺(jué)（其核心是影像匹配與影像識(shí)別）代替人眼的立體量測(cè)與識(shí)別，不再需要傳統(tǒng)的光機(jī)儀器。VirtuoZo從原始資料、中間成果及最后產(chǎn)品等都是以數(shù)字形式，克服了傳統(tǒng)攝影測(cè)量只能生產(chǎn)單一線劃圖的缺點(diǎn),可生產(chǎn)出多種數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字線劃圖、景觀圖等,并提供各種工程設(shè)計(jì)所需的三維信息、各種信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所需的空間信息。VirtuoZoNT不僅在國(guó)內(nèi)已成為各測(cè)繪部門(mén)從模擬攝影測(cè)量走向數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量更新?lián)Q代的主要裝備,而且也被世界諸多國(guó)家和地區(qū)所采用。VirtuoZoNT的運(yùn)行環(huán)境及軟件模塊。（1）運(yùn)行環(huán)境及配置VirtuoZoNT基于WindowsNT..4.0以上版本..平臺(tái)運(yùn)行，基本配置為.：PentiumⅡ300/128MBRAM/9GBHD/20×CDROM；17寸彩色顯示器，1024×768分辨率，刷新頻率大于100Hz。另外還應(yīng)有數(shù)字化影像獲取裝置(例高精度掃描儀)、成果輸出設(shè)備以及立體觀察裝置等附屬配置。其中立體觀察裝置有偏振光、閃閉式、立體反光鏡、互補(bǔ)色(紅綠鏡)等四種。（2）主要軟件模塊：VirtuoZoNT基本軟件有..解算定向參數(shù)、自動(dòng)空中三角測(cè)量、核線影像重采樣、影像匹配、生成數(shù)字高程模型、制作數(shù)字正射影像、生成等高線、制作景觀圖、DEM透視圖、等高線疊加正射影像、基于數(shù)字影像的機(jī)助量測(cè)、文字注記、圖廓整飾。（3）作業(yè)方式：自動(dòng)化與人工干預(yù)。系統(tǒng)在自動(dòng)化作業(yè)狀態(tài)下運(yùn)行不須任何人工干預(yù)。人工干預(yù)是作為自動(dòng)化系統(tǒng)的“預(yù)處理”與“后處理”，如必要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、必要的輔助量測(cè)等及自動(dòng)化過(guò)尚無(wú)法解決的問(wèn)題。人工干預(yù)不同于單的人工控制操作，而是盡可能達(dá)到了半自動(dòng)化。（4）VirtuoZo系統(tǒng)作業(yè)流程圖2）實(shí)驗(yàn)步驟（1）：資料分析：根據(jù)給定的實(shí)習(xí)的原始資料，了解測(cè)區(qū)的航線數(shù)、影像數(shù)、原始影像的分辨率、像片比例尺、全測(cè)區(qū)控制點(diǎn)分布、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、相機(jī)數(shù)據(jù)。（2）：建立測(cè)區(qū)做完資料準(zhǔn)備后進(jìn)入VirtuoZo系統(tǒng)的主界面后首先要新建一個(gè)測(cè)區(qū)，通過(guò)文件打開(kāi)測(cè)區(qū)，新建一個(gè)測(cè)區(qū)名，系統(tǒng)默認(rèn)后綴名為blk，默認(rèn)保存在系統(tǒng)盤(pán)下的wxf文件夾里。*.blk文件其實(shí)只是個(gè)索引文件，它最終指向的是設(shè)置測(cè)區(qū)里的測(cè)區(qū)主目錄文件夾。*.blk文件建立好之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出設(shè)置測(cè)區(qū)的對(duì)話框，按照原始數(shù)據(jù)提供的信息填寫(xiě)相應(yīng)的內(nèi)容，之后保存退出。進(jìn)入設(shè)置→相機(jī)文件，找到剛才在設(shè)置測(cè)區(qū)對(duì)話框中新建的相機(jī)檢校文件，雙擊進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，相機(jī)參數(shù)可以直接通過(guò)輸入按鈕，輸入原始數(shù)據(jù)里面已有的相機(jī)文件（一般格式為*.cmr）。進(jìn)入設(shè)置→地面控制點(diǎn)，可以逐點(diǎn)輸入控制點(diǎn)文件，或者直接通過(guò)輸入按鈕，直接讀取一個(gè)控制點(diǎn)文件。參數(shù)設(shè)置完成之后，還需要對(duì)影像文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將各種影像文件轉(zhuǎn)換成VirtuoZo支持的影像格式（VirtuoZo系統(tǒng)有其自有的影像格式，文件格式為*.vz。進(jìn)入文件_引入_影像文件，進(jìn)入輸入影像對(duì)話框，通過(guò)增加按鈕，將所要處理的原始影像引入對(duì)話框，由于飛機(jī)是循環(huán)飛行進(jìn)行拍攝的，第二條航帶的影像的相機(jī)文件需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，選中第二條航帶的3張影像，點(diǎn)選項(xiàng)按鈕，在彈出的對(duì)話框中將相機(jī)旋轉(zhuǎn)后面的選項(xiàng)選擇是，確認(rèn)之后即可看到需要進(jìn)行相機(jī)旋轉(zhuǎn)的影像前有一個(gè)紅色旋轉(zhuǎn)的符號(hào)。然后填寫(xiě)正確的像素大小，該像素大小需要在原始數(shù)據(jù)里面給出..如果沒(méi)有提供該數(shù)據(jù)，可以輸入-1，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讀取原始影像的頭文件，然后給出一個(gè)像素大小。參數(shù)設(shè)置完成之后點(diǎn)處理，影像開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的VZ影像將放在測(cè)區(qū)主目錄下的images文件夾里面，每生成一個(gè)VZ影像，程序還會(huì)為該影像對(duì)應(yīng)一個(gè)影像參數(shù)文件，文件格式為*.spt。（3）建立模型進(jìn)行模型的設(shè)置，現(xiàn)以157和156兩張影像為例，介紹模型的創(chuàng)建過(guò)程，通過(guò)文件→打開(kāi)模型，可以建立一個(gè)新模型，命名為157-156，默認(rèn)后綴名為mdl，建立好157-156模型后，程序自動(dòng)彈出模型參數(shù)設(shè)置對(duì)話框..按照該模型的基本情況設(shè)置該對(duì)話框，主要設(shè)置左、右影像，其它可按程序默認(rèn)參數(shù)設(shè)置，之后保存退出。同樣的操作，可以把其他模型都創(chuàng)建好，完成所有模型的參數(shù)設(shè)置。3)模型定向（1）:內(nèi)定向調(diào)用內(nèi)定向程序（處理→定向→內(nèi)定向）建立框標(biāo)模板（若模板已建立，則進(jìn)入左影像的內(nèi)定向）。為了從數(shù)字影像提取集合信息，必須建立數(shù)字影像中的像元素與所攝物體表面相應(yīng)的點(diǎn)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。內(nèi)定向的目的就是確定掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系之間的關(guān)系以及數(shù)字影像可能存在的變形。不同型號(hào)的相機(jī)有著不同的框標(biāo)模板。一般一個(gè)測(cè)區(qū)使用同一相機(jī)攝影,所以只需在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一個(gè)模型建立框標(biāo)模板并進(jìn)行內(nèi)定向，其他模型不再需要重新建立框標(biāo)模板，即可直接進(jìn)行內(nèi)定向處理,在做內(nèi)定向處理時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立多個(gè)框標(biāo)模板。界面右邊小窗口為某個(gè)框標(biāo)的放大影像，其框標(biāo)中心點(diǎn)清晰可見(jiàn)。界面左窗口顯示了當(dāng)前模型的左影像，若影像的四角的每個(gè)框標(biāo)都有白色的小框圍住，框標(biāo)近似定位成功。若小白框沒(méi)有圍住框標(biāo)，則需進(jìn)行人工干預(yù)；移動(dòng)鼠標(biāo)將光標(biāo)移到某框標(biāo)中心，單擊鼠標(biāo)左鍵，使小白框圍住框標(biāo)。依次將每個(gè)小白框圍住對(duì)應(yīng)的框標(biāo)后，框標(biāo)近似定位成功。選擇界面左窗口下的接受按鈕。左影像內(nèi)定向：該界面顯示了框標(biāo)自動(dòng)定位后的狀況?？蛇x擇界面中間小方塊按鈕將其對(duì)應(yīng)的框標(biāo)放大顯示于右窗口內(nèi)，觀察小十字絲中心是否對(duì)準(zhǔn)框標(biāo)中心，若不滿意可進(jìn)行調(diào)整?？驑?biāo)調(diào)整有自動(dòng)或人工兩種方式:自動(dòng)方式：選擇自動(dòng)按鈕后，移動(dòng)鼠標(biāo)在左窗口中的當(dāng)前框標(biāo)中心點(diǎn)附近單擊鼠標(biāo)左鍵，小十字絲將自動(dòng)精確對(duì)準(zhǔn)框標(biāo)中心。人工方式：若自動(dòng)方式失敗，則可選擇人工按鈕，移動(dòng)鼠標(biāo)在左窗口中的當(dāng)前框標(biāo)中心點(diǎn)附近單擊鼠標(biāo)左鍵，再分別選擇上、下、左、右按鈕，微調(diào)小十字絲，使之精確對(duì)準(zhǔn)框標(biāo)中心。右影像內(nèi)定向：與左影像內(nèi)定向相似，進(jìn)行右影像的內(nèi)定向。如果之前做過(guò)內(nèi)定向的，系統(tǒng)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，顯示左像片的內(nèi)定向參數(shù)（系統(tǒng)在完成左像片的內(nèi)定向后再啟動(dòng)右像片的內(nèi)定向）。并詢問(wèn)是否重新進(jìn)行內(nèi)定向。如果不想再進(jìn)行內(nèi)定向，選擇否；退出內(nèi)定向模塊，進(jìn)行相對(duì)定向。(2)相對(duì)定向每張像片至少要有三個(gè)地面控制點(diǎn),才能進(jìn)行定向,但實(shí)際生產(chǎn)中,控制點(diǎn)數(shù)量不能滿足定向要求。在內(nèi)頁(yè)求解定向所需控制點(diǎn)的過(guò)程叫空中三角測(cè)量,其本質(zhì)就是用盡可能少量的地面控制點(diǎn),在內(nèi)頁(yè)加密出每張像片或每個(gè)像對(duì)所需要的控制點(diǎn)。另一方面,為了獲取更高精度的地面控制點(diǎn),采用光束法定向,利用光束法平差未知參數(shù)的初值,從而進(jìn)行高精度定向。在豎直航空攝影或已知傾角近似值的傾斜攝影時(shí),相對(duì)定向一般采用迭代解法。但是當(dāng)不知道傾斜攝影中的傾角近似值以及不知道影像的內(nèi)方位元素時(shí),則采用相對(duì)定向的直接解法。進(jìn)行模型的相對(duì)定向,主要是通過(guò)找同名點(diǎn),來(lái)確定兩張影像之間的關(guān)系。相對(duì)定向的目的是為了恢復(fù)構(gòu)成立體像對(duì)的兩張像片的相對(duì)方位恢復(fù)攝影時(shí)相鄰兩影像光束的相互關(guān)系從而使同名光線對(duì)對(duì)相交建立被攝物體的幾何模型。其數(shù)學(xué)模型是相應(yīng)的攝影光線與基線應(yīng)滿足共面條件觀測(cè)值為上下視差。步驟:選擇菜單“處理→模型定向→相對(duì)定向”:在影像顯示窗口內(nèi)點(diǎn)擊右鍵,選擇“自動(dòng)相對(duì)定向”:自動(dòng)相對(duì)定向完成后,在定向結(jié)果窗口檢查同名點(diǎn)的上下視差,如果比較大,則比較大,則把它刪除或進(jìn)行調(diào)整編;輯完成后，保存，退出。（3）絕對(duì)定向相對(duì)定向建立的立體模型，是一個(gè)以相對(duì)定向中選定的像空間輔助坐標(biāo)系為標(biāo)準(zhǔn)的模型，比例尺也是未知的。要確定立體模型在地面測(cè)量坐標(biāo)系中的正確位置，則需要把模型點(diǎn)的攝影測(cè)量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面測(cè)量坐標(biāo)，這一工作需要借助于地面測(cè)量坐標(biāo)為已知值的地面控制點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，這個(gè)過(guò)程稱為立體模型的絕對(duì)定向。所以絕對(duì)定向的目的就是將相對(duì)定西后求出的攝影測(cè)量坐標(biāo)變換為地面測(cè)量坐標(biāo)。模型的絕對(duì)定向，要求變換前后的坐標(biāo)系大致相同。而地面測(cè)量坐標(biāo)是左手直角坐標(biāo)系，攝影測(cè)量坐標(biāo)系是右手直角坐標(biāo)系。因此首先應(yīng)將點(diǎn)名測(cè)量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系。絕對(duì)定向前，我們要以手工的方式在當(dāng)前模型的左右影像上準(zhǔn)確地定位一些控制點(diǎn)。一個(gè)像對(duì)的兩張像片有十二個(gè)外方位元素，相對(duì)定向求得五個(gè)相對(duì)定向元素后，要恢復(fù)像對(duì)的絕對(duì)位置還要解求七個(gè)絕對(duì)定向元素，包括模型的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放參數(shù)。它需要地面控制點(diǎn)來(lái)解求。這種坐標(biāo)變換，在數(shù)學(xué)上成為三維空間相似變換。步驟：選擇菜單“處理→模型定向→絕對(duì)定向”：參照給出的控制點(diǎn)點(diǎn)位圖，在相對(duì)定向界面中，尋找相應(yīng)的控制點(diǎn)，對(duì)控制點(diǎn)的點(diǎn)位進(jìn)行精確調(diào)整，輸入控制點(diǎn)相應(yīng)的點(diǎn)號(hào)，點(diǎn)擊“確定”保存。(4)生成核線影像非水平方式的核線重采樣是基于模型相對(duì)定向結(jié)果遵循核線原理對(duì)左右原始影像沿核線方向保持X不變?cè)赮方向進(jìn)行核線重采樣，這樣所生成的核線影像保持了原始影像同樣的信息量和屬性。（5）影像匹配及匹配后的編輯選擇菜單“處理→影像匹配”項(xiàng)出現(xiàn)影像匹配計(jì)算的進(jìn)程顯示窗口，自動(dòng)進(jìn)行影像匹配。匹配結(jié)果的編輯：（6）生成模型的DEM在系統(tǒng)主菜單中，選擇“產(chǎn)品→生成DEM→生成DEM（M）”項(xiàng)屏幕顯示計(jì)算提示界面，計(jì)算完畢后，即建立了當(dāng)前模型的DEM。在系統(tǒng)主菜單中，選擇“顯示→立體顯示→透示顯示”項(xiàng)，進(jìn)入顯示界面，屏幕顯示當(dāng)前模型的DEM。（7）生成正射影像在主界面上，依次單擊“產(chǎn)品→生成正射影像”項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)生成正射，單擊“顯示”→“正射影像”（8）生成等高線在主界面上，一次點(diǎn)擊“產(chǎn)品→生成等高線”項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)生成正射。（9）生成立體圖在主界面上，點(diǎn)擊“產(chǎn)品→生成立體圖”項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)生成立體圖，點(diǎn)擊“顯示→立體圖”可顯示當(dāng)前的立體圖。第四部分：實(shí)驗(yàn)成果1）影像正射圖2）