全数字摄影测量系统VirtuoZoNT
全数字摄影测量系统(VirtuoZo)数字化成图过程论文
全数字摄影测量系统(VirtuoZo)数字化成图过程摘要：随着社会的进步，计算机技术和数字图像处理技术的发展，使人类社会已经进入了数字化信息时代。
摄影测量已由原先的模拟摄影测量和解析摄影测量，发展到今天的数字摄影测量。
全数字摄影测量系统（virtuozo）不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。
关键词： virtuozo、空中三角测量、数字地面高程模型dem中图分类号：g623.58 文献标识码：a 文章编号：随着信息技术和计算机技术的迅猛发展，数字摄影测量已取代传统的模拟摄影测量和解析摄影测量，使摄影测量进入数字化时代。
全数字摄影测量系统（virtuozo）全是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。
由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。
从原始资料、中间成果到最后产品都是数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需的三维信息、各种信息系统数据库所需的空间信息。
国家测绘局对各省级测绘局向数字化规模生产的转轨实施资金、技术上的大力扶持政策，有力地推动数字摄影测量系统在各地方局的推广应用，数字摄影测量系统的应用使得传统摄影测量生产发生了深刻的变革。
一、数字摄影测量系统的组成数字摄影测量系统主要由两部分组成：一部分是影象获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分）是一台计算机、数字摄影测量软件及其它外围设备。
virtuozo全数字摄影测量系统由以下几个部分组成：高精度影象扫描仪。
sgi o2工作站（virtuozo unix工作站版本）512mb内存，mips r5000，rev2.1的cpu，主机速度200mhz，2l”彩色立体显示器，高档微（virtuozo nt版本）512mb内存，cpu为pⅱ－mmx300，21”彩色立体显示器，24bit真彩色（分辨率为1280×1024），20gb硬盘。
VirtuoZo教学手册
全数字摄影测量系统(VirtuoZo)教学手册目录前言 (3)一、数据准备 (4)二、建立测区与模型的参数设置 (6)三、航片的内定向、相对定向与绝对定向 (9)1．内定向作业流程： (10)2．相对定向作业流程： (13)3．绝对定向作业流程： (15)四、同名核线影像的采集与匹配 (17)1．生成核线影像 (18)2．影像匹配 (18)五、DEM、DOM与等高线等数字产品的生成 (21)前言全数字摄影测量系统（VirtuoZo）是武汉适普软件有限公司与武汉大学遥感学院共同研制的全数字摄影测量系统，属世界同类产品的五大名牌之一。
全数字摄影测量系统是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。
由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。
从原始资料、中间成果到最后产品都是数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需的三维信息、各种信息系统数据库所需的空间信息。
全数字摄影测量系统（VirtuoZo）不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。
在对全数字摄影测量系统（VirtuoZo）的使用中，武汉适普软件有限公司摸索和总结出一套简单易学的基本作业流程，使初学者能够更快更好的掌握该系统。
该作业流程包括：数据准备、参数设置、定向、核线采集与匹配、DEM与DOM以及等高线生成、数字化测图、拼接与出图七个步骤。
一、数据准备数字摄影测量所需资料：相机参数：应该提供相机主点理论坐标X 0、Y 0，相机焦距f 0，框标距或框标点标 控制资料：外业控制点成果及相对应的控制点位图航片扫描数据：符合VirtuoZo 图像格式及成图要求扫描分辨率的扫描影像数据。
VirtuoZo 可接受多种图像格式：如TIFF 、BMP 、JPG 等。
全数字摄影测量系统VirtuoZo
全数字摄影测量系统VirtuoZo “全数字摄影测量系统VirtuoZo”使用操作指南时间:2009-5-20 17:18:33 点击:352“全数字摄影测量系统VirtuoZo”使用操作指南双击快捷图标或运行 Bin 目录下的可执行程序 VirtuoZoNT.exe。
屏幕将显示系统主界面，界面上方是菜单条，中央为工作区，下方为状态条。
一、设置测图区域单击“文件:打开测区”菜单项，系统弹出对话框，让用户输入(或选择)测区文件名。
若用户输入的测区文件 <测区文件名>.blk 不存在，系统弹出设置测区对话框，如图。
对话框中各参数的具体填写方法请参见参数设置说明。
参数输入成功后，系统将自动建立该新测区。
以后的操作均对此测区进行。
若输入的测区文件<测区文件名>.blk 已经存在，则系统打开该测区。
以后系统的操作均对此测区进行。
按照教员提供的参数设置测区相关文件。
1、测区目录和文件包括:主目录:输入测区所在的目录。
此项在测区建立后变灰，用户不能再进行修改。
控制点文件:输入控制点文件名。
可直接输入控制点文件名，或单击文本框右侧的文件查找按钮，选择已建立的当前测区的控制点文件。
加密点文件:输入模型控制点文件名。
可直接输入模型控制点文件名，或单击文本框右侧的文件查找按钮，选择已建立的模型控制点文件。
模型控制点通常就是空中三角测量平差解算出来的加密点。
相机检校文件:输入相机检校文件名。
建议根据使用的相机类型命名，如RC10.cmr。
2、基本参数摄影比例:摄影比例尺分母。
航带数:测区的航带数目。
影像类型:原始的影像类型有六种。
它们依次是量测相机、非量测相机、卫星影像、IKONOS 影像、QuickBird 影像和可量测数码相机。
3、缺省测区参数设置包括:DEM 格网间隔:设置 DEM 格网间隔，间隔的单位与控制点单位相同。
等高线间距:设置等高线间距，其单位与控制点单位相同。
DEM 旋转:设置 DEM旋转或不旋转。
VirtuoZo NT系统在高速公路中的应用
VirtuoZo NT系统在高速公路中的应用摘要：随着信息技术的迅猛发展，航空摄影测量已由数字摄影测量取代了传统的模拟摄影测量和解析摄影测量，使摄影测量进入数字化时代。
本文论述了virtuozo nt全数字摄影测量系统在高速公路测绘中的应用，主要利用virtuozo nt系统绘制数字线划图、数字高程模型关键词：数字线划图数字高程模型中图分类号：u412.36+6 文献标识码：a 文章编号：1. 简介航空摄影是快速获取地理信息的重要技术手段，是测制和更新国家地形图以及建立地理信息数据库的重要资料源，在空间信息的获取与更新中起着不可替代的作用。
随着信息技术和计算机技术的迅猛发展，现在航空摄影测量技术已由传统的模拟摄影测量和解析摄影测量阶段进入数字化摄影测量阶段，从而提高了生产效率，在国民经济建设各部门得到了广泛的应用。
现今virtuozo nt就是数字摄影测量主要使用的软件之一。
2．工程概况随着我国经济的迅猛发展，高速公路的建设也越来越广泛。
目前高速已延伸至山区，而山区的地形、地质、水文、气候等条件极为复杂，基础资料相对缺乏，造价高，设计周期长，高速公路路线选线难度大。
为了提高山区的测量精度和速度，在保证质量的前提下，现在已经采用航测数字化生成数字线化图、数字地面模型等先进技术加强对基础资料的勘测，从而对高速公路规划和建设的各方面取得了全面的提升。
3. 前期准备工作按任务要求准备测图所需的资料，下图为测图前的生产工序：4.数字线划图的制作virtuozont可以测绘各种比例尺的数字地形图，从1:10000、1:5000至1:500甚至更大比例尺的数字地形图。
本软件自带的数字测图模块，线划半自动提取功能，可大大提高作业员的作业效率。
通常根据高速公路的设计和测绘需要，确定好能满足其精度要求的比例尺，在确定了地形图的测绘范围后，我们对全测区进行了全野外像片控制和像片调绘。
然后利用已经建好的立体模型，使用virtuozont进行数字线划地形图测绘。
摄影测量系统分类与介绍
一VirtuoZo NT 系统国内单机VirtuoZo NT 系统是适普软件有限公司与武汉大学遥感学院共同研制的全数字摄影测量系统，属世界同类产品的五大名牌之一。
此系统是基于WindowsNT的全数字摄影测量系统，利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。
由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。
从原始资料、中间成果及最后产品等都是以数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需的三维信息、各种信息系统数据库所需的空间信息。
VirtuoZo NT 不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。
（本段摘自《VirtuoZo七步教学手册》）VirtuoZo软件的诞生，张祖勋院士功不可没。
可以说，整个软件的设计与开发，张院士起到带头作用。
张院士回忆起了将VirtuoZo推向世界的过程。
他告诉大家，VirtuoZo的推广和应用，彻底简化了数字摄影测量的仪器设备，改变了摄影测量的“贵族”身份。
过去只有极少数院校能进行摄影测量教学，而有了VirtuoZo，目前已有约４０所院校能进行这项教学。
它还促使中国摄影测量生产方式完全改变，生产规模扩大，产值大幅度提高，促进了摄影测量的跨越式发展。
２００２年国际摄影测量与遥感学会原主席、东京大学教授村井俊治在日本《测量》杂志撰文《中国的ＩＴ行业登陆日本》称：“最先商品化的软件是张祖勋教授开发的利用数字影像匹配进行数字摄影测量的软件，名称叫VirtuoZo，这个软件就是一个数字摄影测量的优秀产品。
我想我们已经到了该向中国学习的时候了。
”谈及此，张院士的脸上洋溢着无限的骄傲与自豪——不是因为个人的成绩与荣誉，而是为中华民族的扬眉吐气。
VirtuoZo NT 基本软件有：〃解算定向参数〃自动空中三角测量〃核线影像重采样〃影像匹配〃生成数字高程模型〃制作数字正射影像〃生成等高线〃制作景观图、DEM 透视图〃等高线叠加正射影像〃基于数字影像的机助量测〃文字注记〃图廓整饰二JX—4A（DPW）国内单机武汉大学于20世纪70年代中期在仅有256K内存的NOVA计算机上开展了全数字化自动测图系统的研究。
virtuoZo,武汉适普数字摄影测量系统操作流程
2. 引入影像
SUPRESOFT
选择“文件--引入--影像文件”；见图5： 在弹出的对话框中填入相应的参数，如相 加参数文件、影像是否反转、转换的原始 数据格式类型、影像的扫描分辨率（若不 知道原始影像的扫描分辨率，可在此栏中 输入参数－1,部分原始影像的扫描分辨率 可直接从影像中获取）等参数，然后载入 相应的原始影像文件，编辑影像的输出路 径，即可开始转换；见图6：
SUPRESOFT
7. 设置成果输出参数
选择“设置－－DEM参数”；见图16 在弹出的对话框中将缺省显示DEM的输出路径及文件名为 “模型名\product\模型名.DEM”，输出的DEM范围为当前 型的核线影像范围（设定范围为(-999999,999999)∽(999999,999999)），DEM格网间距及旋转角与测区所设一 致，缺省输出DEM保留一位小数（整型存储格式），参与 输出DEM的为当前模型；用户可根据实际情况选择其他的 输出路径及输出文件名、设定DEM的输出范围、格网间距 及旋转角、DEM的小数保留位数（浮点型存储格式；最多 仅保留7位小数）、选择多个模型生成DEM（此时会在每 个模型下生成当前模型的DEM，然后对每个模型的DEM进 行自动拼接，生成一个拼接后的DEM）；见图17
3. 建立模型
SUPRESOFT
打开主界面程序，选择菜单“文件－－打开模型”； 见 图7 在弹出的对话框中输入相应的模型名，即可新建一个 模型，也可选择一已存在的模型打开；见图8 若为新建一模型，输入相应的模型名确认后，将出现 如图9所示的对话框；填入相应的模型路径、左右影像 文件路径及文件名、临时文件存放路径、产品文件存 放路径等参数后确认即可； 模 若要对建立的模型参数进行修改，可选择“设置－－ 型参数”；见图9′,将弹出如图9所示对话框，可对此模 型参数进行修改；
浅谈使用Virtuozo3.7.5全数字摄影测量系统的几点体会
果， 遵循核线原理对左右原始影像沿核线方 向保持 不
图 １ 系统 用户 界面
Ｆｉ． Ｔｈ ｓ ｒ ｉｔ ｒａ ｅ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｇ １ ｅｕ ｅ ｎ ｅ ｆ ｃ ｆｔ ｅｓ ｓｅ
变 ， ｌ 向进 行 核线重 采 样 ， 样 所 生 成 的核 线 影像 保 在 ， 方 这
Ｓ ．ｈ ａ ＵＩＹｕ ｃ ｕ ｎ
（ ｉｏ ｉｇＳ ｒｅｉｇａ ｄＭ ａ ｐｎ ｓｉ ｔ， ｉｚ ｏ ２ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｌａ ｎｎ ｕ ｖ ｙ ｎ ｐ ｉｇＩ ｔｕｅ Ｊｎ ｈ ｕ１ １０ ， ｈｎ ） ｎ ｎ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｖｉ ｕ ｚ ｓａ ｄ ｇ ｔｌｐ ｏ ｏ ｒ ｍｍｅｒｃ ｓ ｓｅ ｗ ｔ ｉ ｈ ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｅ ￣ ｏ ｏ ｉ ｉｉ ｈ ｔ ｇ ａ ａ ｔ ｙ ｔｍ ｉ ｈ ｇ ｎ ｅｌ ｅ ｃ ．Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｔ ｅ ｎ ｗ ａ ｄ ｄ ｆ ｎ ｔ ｎ ｉ ｅ ｆ ｉ ｈ ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ｉｃ ｓｅ ｈ ｅ ｄ ｅ ｕ ｃ ｉ ａ ｔ ｓ ｏ ｏｌ ｉ Ｖｉ ｕ ｚ ． ． ｎ ｈ ｏ ｖ ｎ ｅ ｃ ｓｂ ｏ ｇ ｔｂ ｈ ｅ ｅ ｓｏ ｙ ｃ ｍｐ ｒｎ ｔ ｔ ｌｗｅ ｅ ｉｎ ３ ２ —３ ５ ￣ ｏ ｏ ３ ７ ５ ａ ｄ ｔｅ ｃ ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒ ｕ ｈ ｙ ｔ ｅ ｎ ｗ ｖ ｒ ｉｎ ｂ ｏ ａ ｉｇ ｗｉ ｉ ｏ ｒ ｖ ｒ ｏ ． ４ ｈ ｓ ｓ ．． Ｋｅ ｒ ｓ Ｖｉ ｕ ｚ ；ｍｏ ｕ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｏ ｏ ｔ ｄ ｌ ；ＡＤＳ ０ ４
见解 。
１ Ｖ ｒｕ ｚ ． ． ｉｔｏ ｏ３ ７ ５的概 要 介 绍
Ｖ￣ ｏｏ．． 是 一个 全 软件化 设计 、 ｉｕｚ ７５ ３ 功能 齐全 和高 度
10 第五章数字摄影测量(2)
g2(xi)
Xi
搜索窗
Xi -X0
目标窗
可有： 可有：
∆g ( xi ) = g 2 ( xi ) − g 1 ( xi ) = g1 ( xi − x0 ) − g1 ( xi ) + n 2 ( x i ) − n1 ( x i ) g1 ( xi − x0 ) = g1 ( xi ) − (
2
σ gg' = σ gg =
1 n
2
∑∑(g
i =1 j =1 n n
n
n
ij
′ − g)(gij − g′)
1 n
2
∑ ∑
i=1
n
n
∑∑
i=1 j =1 n n
(g − g)2
ij
g
n
ij
j =1
1 n
2
∑ ∑
i =1
n
g i′ ,
σ g'g' =
j
1 n
2
∑∑
i=1 j =1
′ (gij − g′)2
.
.
5.4 同名核线与核线匹配
一、 二、 三、 四、 核线及性质 相对水平像对同名核线获取 核线重采样 核线匹配
cj
一、 核线及性质
1、核线定义 、 2、核线性质 、
cj
倾斜影像
水平影像
左核 线
cj
S1
a
1
S2 核 面
A′ A
x(p) a2′ a
2
右核 线
a2〞
左右视 差
y(q) 地表
二、相对水平像对同名核线获取
x = − f d1xt + d 2 d 3xt + 1 e1 x t + e 2 y = − f e3 xt + 1
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VirtuoZoNT
内容结构
一、摄影测量基本原理 二、数字摄影测量 三、VirtuoZoNT的基本操作流程 四、单模型4D产品的制作 五、多模型的拼接 六、交互式矢量测图系统
第十一章 摄影测量的外业
§11－1 像片控制点的联测
数字摄影测量
-----几个基本概念
内定向:建立影像扫描坐标与像点坐标的转换关系，
相对定向：通过量取模型的同名像点， 解算两相邻影像的相对位置关系；
VirtuoZo；利用二维相关，自动识别左 、右像片上的同名点，一般可匹配数十 至数百个同名点，自动进行相对定向。 并可人工对误差大的定向点进行删除。 并用微调按钮进行控制点精确定位，理 论上需要3个控制点，一般为6个。
绝对定向：通过量取地面控制点或内业 加密点对应的像点坐标，解算模型的外 方位元素，将模型纳入到大地 坐标系中 。
求取转换参数，通常选取像片的四个框标点，组成误 差方程、平差求解；
相对定向：确定摄影时像对的两张相片之间的相对
位置关系，其目的就是使得同名光线对对相交，建立 起一个与实地相似的立体几何模型；
绝对定向：相对定向建立的模型没有比例尺和坐标
系，为了测制地形图，需要将模型依据一定数量的已 知控制点归化到要求 比例尺上，并将其置于大地坐标 系的正确方位中，这个过程为绝对定向。 其实质是解求7个绝对定向元素，一般用4个角点求取；
以上DEM、DOM、DRG、DLG被合称为4D 数字产品 返回
数字摄影测量 -----基本流程
原始影像
扫描
扫描影像
内定向
相对定向
核线影像 绝对定向 核线影像匹配
匹配编辑
DEM生成
DOM生成 内插等高线
引入等高线矢量
立体测图 叠加影像生成 DLG生成
DRG生成
二、数字摄影测量
将其转换为 VirtuoZo识 别 的 外方位元素文件
调用主界面程序 直接绝对定向
双屏方式调整绝对定向点
立体方式调整绝对定向点
1.内定向
1）调用内定向程序（处理-模型定向-内 定向），建立框标模板。
先对左片01-157_50mic.tif.vz进行内定向
选择相应的模版后，将自动寻找定位框 标中心；若自动匹配的框标中心不准确 ，用户可通过“上”“下”“左”“右 ”四个按钮来调整测标对准框标中心；
数字摄影测量
-----几个基本概念
核线影像：在一个立体模型中，地面上任意一点与
两摄站中心构成的平面（核面）与左右影像面的交线 称为左右核线，沿核线方向对原始影像重新采集的影 像称为核线影像，（见下图），由此可见，位于同名 核线上的像点，不存在上下视差；
数字摄影测量
-----几个基本概念
左核线 S1
绝对定向是在相对定向完成后进行。也 可以利用加密成果进行绝对定向。
数字摄影测量的定向过程
引入外方位元素 已知外方位元素
填入外方位元素
调用主界面程序 直接绝对定向
内定向处理
建立框标模板 自动匹配框标中心
手工干预调节
自动相对定向 人工干预调整相对定向点
半自动绝对定向
引入外方位元素 由 PATB 核
a2′ a2 a2〞
面
A′ A
y(q) x(p)
右核线
上下视差 地表
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数字摄影测量
-----几个基本概念
DSM：数字表面模型(Digital Surface Model)； DEM：数字地面（高程）模型(Digital Elevation Model)； DOM：数字正射影像模型(Digital Ortho-Image Model )； DRG：数字删格地图(Digital Raster Graphics)； DLG：数字线划（矢量）图(Digital Line Graphics) ；
2）文件-打开模型，新建一个名为157-156.mdl的测区 ，保存在d:\hammer\image。
第三步：航片的内定向、相对定 向与绝对定向
内定向：建立影像扫描坐标与像点坐标 的转换关系。
VirtuoZo可自动识别框标点，自动完成 扫描坐标系与相片坐标系间变换参数的 计算，自动完成相片内定向。
数字 化原 始航 片( 扫描
)
卫星 影像 及相 应参
数
否 检查原始资料是否完整
C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex
第二步：建立测区与模型的参数设置
建立测区
设置控制点文件
转入原始影像
设置相机参数文件
建立立体模型
设置立体模型生成产品的参数
1. 建立测区：输入测区的相应参数（给出测区路径
及测区名称、控制点文件路径及文件名、加密点文件 路径及文件名、相机参数文件路径及文件名等）；
2. 建立控制点文件：将该测区已知的地面控制点
坐标输入相应的控制点文件中；
3. 建立相机参数文件：将相机参数输入相应的文
件中保存；
4. 引入扫描影像：将扫描后的影像转化为VZ格式
的影像数据；
To be continued
返回
数字摄影测量要解决的主要问题
1.影像匹配 人眼观察 影像相关 2.影像识别 目视解译（判读、识别） 计算机自动解译（分类）
数字摄影测量核心－影像匹配
影像识别
VirtuoZo NT 基本操作流程
返回
第一步：数据准备
准备原始资料
控 制 点 资 料
相 机 检 校 文 件
航 片 结 合 表
航 摄 负 片
4.建立加密点文件：
点击 设置-地面控制点
C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex\hamer.gxyz
5.转换影像文件： 1）点击 文件-引入-影像文件
添加第一 条航带的3 张影像
添加第二 条航带的3 张影像
6.新建模型：
1）打开 C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerIndex.html
1.在e盘新建文件夹：virlog
2.新建一个测区：
1）打开VirtuoZo 2）文件-打开测区，新建一个名为hammer.blk的测区
，保存在e:\virlog。此文件为索引文件。 3）在弹出的设置测区对话框中，进行相应设置。
3.设置相机参数文件：
点击 设置-相机参数
C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex\rc30.cmr