数字摄影测量系统实验报告
数字摄影测量系统实验报告
专业：测绘工程
姓名：刘吉羽
学号：200831080112
一．实验目的：
体会数字摄影测量系统进行立体测图的主要功能及主要作业步骤。从像对的内定向,相对定向,绝对定向到自动绘等高线,绘地形图等。
二．理论基础：
1．摄影测量系统的主要功能:
数字摄影测量系统是用来实现数字影像自动测图的系统。它除了可以胜任解析测图仪可完成的一切任务外，尚具有许多新的功能，如影相位移的去除，任意方式的纠正，反差的扩展，多幅影像的比较分析，图像识别，影像数字相关以及数据库的管理等等；通过显示器还可观察数字图像以及框标，控制点，DEM及其他所需特征；在空中三角测量中通过附加参数由自检校确定的系统误差的改正数可直接赋给图像，从而最终改善结果的精度；可转换成透视图像；可进行立体显示；可对图像自动进行所需要的特征提取，生成数字正射影像，数字高程模型或直接为机器人视觉系统服务等等。
2．VirtuoZo软件概况：
Virtuozo是武汉测绘科技大学全数字化自动测图系统WuDAMS的商品化名称，是国际同类五大著名软件系统之一。其核心技术处于国际领先水平。其主要功能为从输入的数字地面模型制作带高线的正射影像图与三维立体模型与交叉式全自动地物量测，可用于摄影测量、遥感与地理信息系统的数据采集与更新、测图与地图修测等。
三．实验步骤
1．数字摄影测量数据准备
相机参数：应该提供相机主点理论坐标X0、Y0，相机焦距f0，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。一般选TIFF格式。
2．建立测区与模型的参数设置
要建立测区与模型，VirtuoZo系统要设置很多参数，这些参数需要在参数设置界面上逐一设置。如测区（Block）参数、模型参数、影像参数、相机参数、控制点参数、地面高程模型(DEM)参数、正射影像参数和等高线参数等。其中有些参数在VirtuoZo系统中有其固有的数据格式，
需要按照VirtuoZo规定的格式进行填写，如相机参数、控制点参数等。
3．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，求取转换参数；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，并提供人机交互处理功能，方便人工调整光标切准框标。
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；VituoZo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。并可利用人机交互功能，人工对误差大的定向点进行删除或调整同名点点位，使之符合精度要求。
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；①人工定位控制点进行绝对定向。相对定向完成后（即自动匹配完成后），由人工在左、右像片上确定控制点点位，并用微调按钮进行精确定位，输入相应控制点点名。每个像对至少需要三个控制点，一般为六个。定位完本像对所有的控制点后，即可进行绝对定向。②利用加密成果进行绝对定向。VirtuoZo可利用加密成果直接进行绝对定向，将加密成果中控制点的像点坐标按照相对定向像点坐标的坐标格式拷贝到相对定向的坐标文件（*.pcf）中,执行绝对定向命令，完成绝对定向，恢复空间立体模型。
4．同名核线影像的采集与匹配
非水平核线：非水平核重采样是基于模型相对定向结果，遵循核线原理对左右原始影像沿核线方向保持X不变在Y方向进行核线重采样
水平核线：水平核重采样使用了绝对定向结果，将核线置平
两种核线的区别：非水平核重采样所生成的核线影像保持了原始影像同样的信息量和属性，因此当原始影像发生倾斜时，核线影像也会发生同样的倾斜，而水平核线避免这个倾斜情况。两种不同的核线形式匹配结果是迥然不同的，在实际作业时，一定要保证每个作业步骤使用都是同一种核线影像。（建议一个测区都使用一种采样方式）
影像匹配：影像匹配是数字摄影测量系统的关键技术，是沿核线一维影像匹配，确定同名点。生成核线影像。完成了模型的相对定向后就可生成非水平核线影像，但是要生成水平核线影像必须先完成模型的绝对定向。核线影像的范围可由人工确定，也可由系统自动生成最大作业区。影像按同名核线影像进行重新排列，形成按核线方向排列的核线影像。以后的处理，如影像匹配、等高线编辑等，都将在核线影像上进行。
影像匹配。按照参数设置确定的匹配窗口大小和匹配间隔，沿核线进行影像匹配, 确定同名
点。计算机进行自动匹配的过程中，有些特殊地物或地形匹配可能会出现错误，比如：影像中大片纹理不清晰的区域或没有明显特征的区域。如：湖泊、沙漠和雪山等区域可能会出现大片匹配不好的点，需要对其进行手工编辑；由于影像被遮盖和阴影等原因，使得匹配点不在正确的位置上，需要对其进行手工编辑；城市中的人工建筑物，山区中的树林等影像，它们的匹配点不是地面上的点，而是地物表面上的点，需要对其进行手工编辑；大面积平地、沟渠和比较破碎的地貌等区域的影像，需要对其进行手工编辑。匹配结果会影响以后生成的DEM的质量，所以进行匹配结果编辑是很有必要的，实习过程如图17所示。
5．DEM、DOM与等高线等数字产品的生成
数字地面高程模型（DEM）：数字地面（高程）模型(Digital Elevation Model)；数字正射影像（DOM）：数字正射影像模型(Digital Ortho-Image Model )；
VirtuoZo 系统根据影像匹配后产生的视差数据、定向处理后得到的结果参数以及用户为建立DEM 所定义的参数等，自动建立DEM。VirtuoZo提供两种生成数字地面高程模型的方法。（1）直接利用编辑好的匹配结果生成地面高程模型，如图20所示。（2）进入DEMMaker 模块，利用特征点、线、面构成三角网，内插生成DEM，如图21所示。
数字地面高程模型（DEM）是制作正射影像的基础。当DEM 建立后，既可自动内插生成相应的等高线影像。也可以进行正射影像（DOM）的生成，利用上面生成的单模型的DEM生成该模型的正射影像。
6．基于立体影像的数字化测图（IGS数字测图）
交互式数字影像测图系统（Interactive Graphics System，IGS）是利用计算机代替解析测图仪、用数字影像代替模拟像片、用数字光标代替光学光标，直接在计算机上进行数字化测图的作业方法。在立体或正射影像上进行地物数据采集和编辑，生成数字测图文件（*.xyz），在匹配预处理中被叠加到了立体影像上，然后参与影像匹配，设置作业环境，就可进行地物量测和图素编辑等。
7．多个模型的拼接、成果图输出
一个测区不只有一个模型，它可能是有很多模型组成的，前六部分的处理均是单模型处理，我们可以得到每个模型的DEM、DOM、等高线等成果。要得到整个测区的成果数据，还需要进行拼接操作。
四．实验总结
总体来说，通过几次的上机实验，熟悉了VirtuoZo软件的基本功能，对于图象的内定向相对定向以及绝对定向有一个明确的认识，同时学会了立体测图的操作过程。经过实验和考核，意识到要较好的完成该实验，准备工作即控制到的采集和测量至关重要，因为控制点的数据
质量好坏直接决定相对定向的残差结果。上机操作过程中，操作步骤要明确并且不能随意颠倒，否则可能出错或者达不到想要的结果。在考核的时候也是做了很多次才成功，每次都是换了电脑就不行了。原因就是自己对于步骤的顺序不够仔细不够熟练，所以会出现许多未预料的错误。