数字摄影测量系统实验报告

来源:m.fanwen118.com时间:2021.10.14

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:20xx31080112

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。


第二篇:摄影测量实习报告 3200字

一、实习目的与要求

本次实习是在摄影测量的教学基础上,理论实际相联系的动手操作实习,是我们在学习测量专业的一个重要的实习环节。一方面是培养我们的实践操作能力和运用软件解算数据的能力,另一方面培养我们在今后遇到问题应该如何去解决的能力,通过实习发现自己在实践动手方面的不足并想办法解决,为以后的工作实践打下扎实的基础。使我们熟练地掌握摄影测量及遥感的原理,信息获取的途径,数字处理系统和应用处理方法。并进一步巩固和深化理论知识,使理论与实践相结合。切实加强我们大家的实践动手能力,提高大家对这门新技术的认识和把握,全面培养我们的应用能了、创新能力和探索精神。

二、实习地点

桂林市雁山区大埠乡

桂林理工大学博文管理学院机房

三、实习用具

小比例尺航片两张、画图板一个、透明纸两张、铅笔、橡皮;电子计算机、ENVI遥感图像处理系统、编程软件(MATLAB、Visual Basic)

四、实习任务与要求

掌握航片调绘的方法步骤

掌握使用编程软件设计解算移动曲面法数字高程模型内插子程序

掌握使用编程软件设计解算空间后方交会

掌握使用ENVI遥感图像处理系统处理遥感影像

五、实习步骤

航片调绘

本次实习的遥感图像调绘主要判读航片测区地物属性,在透明纸上勾出边界,必要时进行清绘。

在进行野外调绘之前,将调绘航片平放在画图板上,然后再将比调绘图稍大一些的透明纸盖于调绘航片上,用胶带粘好,连同调绘航片用夹子固定于画图板。

第一天先将测区走过一遍,确定绘图边界,确定调绘路线,并对测区的情况有一个大致的了解。比较实际测区和航片的差别,并知道那些地方的地物是发生了变化的,以便于以后的判读调绘工作进行。

接下来的两天根据预定路线进行测区航片的地物判读和属性的标注。一般按照由远及近、从总貌到碎部、边走边判,远看近判的原则进行

调绘时的注意事项:

即地物地貌的调绘要连续进行,避免调绘不连贯和遗漏。

当地理名称注记过密时,可适当取舍。

调绘工作应按照国家标准的地形图图式进行,说明性质的注记应采用“简注表”,不得任意命名。

调绘要按照实地情况严格进行,不得伪造、篡改。

在调绘好的透明纸上,图名注于调绘片正上方,调绘者姓名及调绘日期等信息在调绘航片的右下角。

编辑移动曲面法数字高程模型内插子程序

要求利用二次曲面拟合法:Z=Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F,

根据已知坐标(Xn,Yn,Zn)和待求点的平面坐标(Xn,Yn),求出待求点的高程P。

解算步骤:

读入已知点的坐标,建立以待定点为原点的局部坐标系;

建立误差方程式:v=Xi2A+XiYiB+Yi2C+XiD+YiE+F-Zi

组成法方程,解算六个系数:X=(MTPM)?1MTPZ,其中pi=1/di2。

编辑空间后方交会程序

要求一直摄影机主距f四个控制点的像点坐标与相应的地面坐标,利用共线

方程的线性化形式,计算近似垂直摄影情况下像片的外方位元素。

解算步骤:

获取已知数据:m,x0,y0,f,Xtp,Ytp,Ztp;

量测控制点像点坐标:x,y;

确定未知数初值;

组成误差方程式:若P=I,X=(ATA)?1ATL;

解求外方位元素改正数、外方位元素的近似值;

检查迭代是否收敛,是否需要重复计算。

使用ENVI系统处理遥感影像

主要要求学会使用ENVI系统对遥感影像进行监督分类和非监督分类

监督分类

制作分类模版:打开一幅遥感影像,在影像窗口打开Overlay-Region of interest,在Zoom窗口依次绘制可识别地物类别的区域;

监督分类:Classification-Supervised-Minimum Distance;

监督分类后处理:Classification-post Classification——Clump classes。

非监督分类

打开一幅遥感影像,单击主菜单Classification-Unsupervised-Isodata,得到非监督分类的结果;

点击Classification-post Classification-Combine classes合并相同或相似类别进行监督分类后处理

六、实习心得

摄影测量是一门专业的测绘学科,也是一门应用很广的学科,随着遥感技术的不断发展,这门学科正从几何学向信息科学发展。它的

发展及运用对我们测绘来说是很有帮助的。而摄影测量实习则可以提高我们对摄影测量知识的理解,加强我们的实际运用能力。因此学校安排了三周的摄影测量实习,这对提升我们的摄影测量实际操作能力是很有帮助的。

此次实习分四个板块,分别是全数字立体测图;数字摄影测量的编程;遥感影像自动分类;像片的判读与调绘等。全数字立体测图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。这个实习要求我们学会使用ENVY软件构建立体模型,制作测区的DEM、DOM和等高线图,同时熟练使用交互式数字影像测图系统在立体影像上量测不同类地物, 并时行地物数据采集及编辑,生成数字测图文件,按标准的制图符号将之输出为矢量地形图。数字摄影测量的编程则要求我们学习使用Matlab进行摄影测量编程,掌握移动曲面法数字高程模型内插子程序的设计方法和空间后方交会程序的设计方法。遥感影像自动分类则是让我们了解并掌握督与非督分类的过程和方法,并利用监督分类结果制作一幅影像地图。像片的判读与调绘则是让我们利用学过的几类常用遥感影像的判读技术与方法,完成航空像片或彩红外片的判读和外业调绘工作,掌握全野外调绘的基本技能。

为使学生明确本次实习的总体任务及每一实习项目具体的作业程序、作业方法,指导教师在各项实习内容开展之前进行集中讲解,做到任务明确、过程清晰;实习过程中,分组指导和定期集中讨论相

结合,启发学生解决作业中出现的实际问题。本次实习不仅使学生理论知识得到巩固、操作能力得到加强,同时也使学生运用知识的能力得到提高。

在航片调绘实习过程中不免出现些错误和困难,但是我们都没有因此而放弃。我个人觉得在实习过程中细心是非常必要的,例如在选择界点时,一不小心就有可能将航片像点中的界点找错。还有在航片调绘清绘时,如果我们不细心,在没有记住航片中现在有所改变的地方,我们的成果就会因我们的粗心大意而失去意义。所以我认为养成一个细心严谨的态度是非常必要的,这将减少一些不必要的错误和损失。其实,我觉得本次实习没有什么特别困难的地方,只要大家能够做到认真细心,我们的实习就会很顺利。

在全数字立体测图实习过程中让我深深体会到,理论指导实践这一真理。在本次全数字立体测图实习过程中,我发现我们要做的工作其实很简单,只要点击有关的按钮,计算机就自动帮我们完成要做的工作了。但是,如果我们没有扎实的基础知识,就无法正常并顺利地操作计算机去完成我们要的指令操作。当我们再次遇到类似的问题时就无法解决了。对于我们来说,如果只有理论知识,而实践操作为零,那也只是纸上谈兵;但是指挥操作,不懂理论知识,那也不能独立完成工作。所以,我们要好好学习理论知识,这样才能指导实践,加强我们的动手能力。将来毕业了,才能是个合格的测绘工作人员。

摄影测量实习只有三周,但是在这三周中我们学到了很多东西。比如刚开始的像片的判读与调绘,虽然我们刚开始时要天天去野外调

绘踏勘,可能有点辛苦,但也让我们学会了在野外如何建立判读标志,根据判读任务拟订判读编辑指示或技术补充指示;这室内判读收集调查判读样片资料,对那些难于识别和需要判读而不常见的地物,拍摄地面立体照片,建立作业区的判读标志库,对复杂地物提出誊建议预测,根据预测做好人员分工和组织工作等。这些东西都是我们平时在课堂上所不能学到和理解到的。在地理要素的调绘中,让我们学会了认真与仔细,因为调绘片上表示的各项地理要素一定要齐全,综合取舍要合理;在图面上的各种数字注记要齐全;位置要恰当。所有的这些都有助于我们养成做事认真负责的态度。

在这次实习中,我们学到了很多课堂上学不到的东西,也让我们了解了摄影测量的应用及以后的发展状况,让我们知道了摄影测量的重要性及对我们将来工作的重要性。同时这次实习也让我们对以后的测绘方式有了全新的了解与认识,增长了我们的知识及见解,也让我们对测绘工作有了更深刻的理解。

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