全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)VirtuoZoNT內(nèi)容結(jié)構(gòu)一、攝影測量基本原理二、數(shù)字?jǐn)z影測量三、VirtuoZoNT的基本操作流程四、單模型4D產(chǎn)品的制作五、多模型的拼接六、交互式矢量測圖系統(tǒng)

§11－1像片控制點的聯(lián)測第十一章攝影測量的外業(yè)數(shù)字?jǐn)z影測量

-----幾個基本概念內(nèi)定向:建立影像掃描坐標(biāo)與像點坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，通常選取像片的四個框標(biāo)點，組成誤差方程、平差求解；相對定向：確定攝影時像對的兩張相片之間的相對位置關(guān)系，其目的就是使得同名光線對對相交，建立起一個與實地相似的立體幾何模型；絕對定向：相對定向建立的模型沒有比例尺和坐標(biāo)系，為了測制地形圖，需要將模型依據(jù)一定數(shù)量的已知控制點歸化到要求比例尺上，并將其置于大地坐標(biāo)系的正確方位中，這個過程為絕對定向。其實質(zhì)是解求7個絕對定向元素，一般用4個角點求??；數(shù)字?jǐn)z影測量

-----幾個基本概念核線影像：在一個立體模型中，地面上任意一點與兩攝站中心構(gòu)成的平面（核面）與左右影像面的交線稱為左右核線，沿核線方向?qū)υ加跋裰匦虏杉挠跋穹Q為核線影像，（見下圖），由此可見，位于同名核線上的像點，不存在上下視差；數(shù)字?jǐn)z影測量

-----幾個基本概念上下視差S1S2a1a2A核面左核線右核線a2′A′x(p)y(q)左右視差地表返回上頁a2〞數(shù)字?jǐn)z影測量

-----幾個基本概念DSM：數(shù)字表面模型(DigitalSurfaceModel)；DEM：數(shù)字地面（高程）模型(DigitalElevationModel)；DOM：數(shù)字正射影像模型(DigitalOrtho-ImageModel)；DRG：數(shù)字刪格地圖(DigitalRasterGraphics)；DLG：數(shù)字線劃（矢量）圖(DigitalLineGraphics)；以上DEM、DOM、DRG、DLG被合稱為4D數(shù)字產(chǎn)品返回數(shù)字?jǐn)z影測量

-----基本流程原始影像掃描影像掃描內(nèi)定向相對定向絕對定向核線影像核線影像匹配匹配編輯DEM生成立體測圖內(nèi)插等高線引入等高線矢量DOM生成疊加影像生成DLG生成DRG生成二、數(shù)字?jǐn)z影測量返回數(shù)字?jǐn)z影測量要解決的主要問題1.影像匹配人眼觀察影像相關(guān)2.影像識別目視解譯（判讀、識別）計算機自動解譯（分類）數(shù)字?jǐn)z影測量核心－影像匹配影像識別VirtuoZoNT

基本操作流程返回第一步：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex第二步：建立測區(qū)與模型的參數(shù)設(shè)置建立測區(qū)：輸入測區(qū)的相應(yīng)參數(shù)（給出測區(qū)路徑及測區(qū)名稱、控制點文件路徑及文件名、加密點文件路徑及文件名、相機參數(shù)文件路徑及文件名等）；建立控制點文件：將該測區(qū)已知的地面控制點坐標(biāo)輸入相應(yīng)的控制點文件中；建立相機參數(shù)文件：將相機參數(shù)輸入相應(yīng)的文件中保存；引入掃描影像：將掃描后的影像轉(zhuǎn)化為VZ格式的影像數(shù)據(jù)；Tobecontinued1.在e盤新建文件夾：virlog2.新建一個測區(qū)：1）打開VirtuoZo2）文件-打開測區(qū)，新建一個名為hammer.blk的測區(qū)，保存在e:\virlog。此文件為索引文件。3）在彈出的設(shè)置測區(qū)對話框中，進行相應(yīng)設(shè)置。3.設(shè)置相機參數(shù)文件：點擊設(shè)置-相機參數(shù)C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex\rc30.cmr4.建立加密點文件：點擊設(shè)置-地面控制點C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex\hamer.gxyz5.轉(zhuǎn)換影像文件：1）點擊文件-引入-影像文件添加第一條航帶的3張影像添加第二條航帶的3張影像6.新建模型：1）打開C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerIndex.html2）文件-打開模型，新建一個名為157-156.mdl的測區(qū)，保存在d:\hammer\image。第三步：航片的內(nèi)定向、相對定向與絕對定向內(nèi)定向：建立影像掃描坐標(biāo)與像點坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。VirtuoZo可自動識別框標(biāo)點，自動完成掃描坐標(biāo)系與相片坐標(biāo)系間變換參數(shù)的計算，自動完成相片內(nèi)定向。相對定向：通過量取模型的同名像點，解算兩相鄰影像的相對位置關(guān)系；

VirtuoZo；利用二維相關(guān)，自動識別左、右像片上的同名點，一般可匹配數(shù)十至數(shù)百個同名點，自動進行相對定向。并可人工對誤差大的定向點進行刪除。并用微調(diào)按鈕進行控制點精確定位，理論上需要3個控制點，一般為6個。絕對定向：通過量取地面控制點或內(nèi)業(yè)加密點對應(yīng)的像點坐標(biāo)，解算模型的外方位元素，將模型納入到大地坐標(biāo)系中。絕對定向是在相對定向完成后進行。也可以利用加密成果進行絕對定向。數(shù)字?jǐn)z影測量的定向過程1.內(nèi)定向1）調(diào)用內(nèi)定向程序（處理-模型定向-內(nèi)定向），建立框標(biāo)模板。先對左片01-157_50mic.tif.vz進行內(nèi)定向選擇相應(yīng)的模版后，將自動尋找定位框標(biāo)中心；若自動匹配的框標(biāo)中心不準(zhǔn)確，用戶可通過“上”“下”“左”“右”四個按鈕來調(diào)整測標(biāo)對準(zhǔn)框標(biāo)中心；調(diào)整完后點擊左片01-157_50mic.tif.vz內(nèi)定向確定后，用同樣方法完成右片01-156_50mic.tif.vz內(nèi)定向內(nèi)定向精度:框標(biāo)坐標(biāo)量測誤差不得大于0.01mm.2.相對定向1）選擇“處理－－模型定向－－相對定向”2）自動相對定向：鼠標(biāo)右鍵選擇菜單“自動相對定向”，即進行影像的自動匹配，自動尋找同名點；3）檢查與調(diào)整：自動匹配完成后，用戶可檢查同名點的誤差，對誤差較大的點進行調(diào)整或刪除返回4）手工量測同名點：分別在左右兩張影像上找到同名點，在同名點位置點擊鼠標(biāo)左鍵，可放大顯示，用右邊的微調(diào)按鈕精確調(diào)整點位后，輸入點號并確認(rèn)（在C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerIndex.html中確定6個同名點，并用圖上點號命名）如果在量測時對當(dāng)前的點位不滿意，可以按下ESC鍵取消量測。返回6）保存相對定向結(jié)果：鼠標(biāo)右鍵選擇菜單“保存”相對定向精度:每點殘差0.050mm;中誤差0.010mm3.絕對定向1）普通方式的絕對定向：選擇右鍵菜單“絕對定向—普通方式”，進行定向計算，在定向結(jié)果窗中顯示絕對定向的中誤差及每個控制點的定向誤差。返回2）檢查與調(diào)整：在彈出控制點微調(diào)窗，對殘差過大的控制點，可進行微調(diào)。返回內(nèi)定向精度:框標(biāo)坐標(biāo)量測誤差不得大于0.01mm.相對定向精度:每點殘差0.050mm;中誤差0.010mm絕對定向精度:每點平面0.5m，及高程殘差0.3m單個立體模型分別處理流程生成核線影像；匹配前的預(yù)處理；影像匹配；匹配結(jié)果的編輯；生成DEM;生成單模型正射影像（DOM）、等高線影像；生成疊合影像；數(shù)字測圖（此項處理在生成核線影像之后即可進行）第四步：同名核線影像的采集與匹配第四步：同名核線影像的采集與匹配1.生成核線影像影像按同名核線影像進行重新排列，形成按核線方向排列的核線影像。以后的處理，如影像匹配、等高線編輯等，都將在核線影像上進行。第四步：同名核線影像的采集與匹配1.生成核線影像1）定義作業(yè)區(qū)：在相對定向界面中，作完相對定向后，選擇右鍵菜單“定義作業(yè)區(qū)”，然后在左影像上用鼠標(biāo)左鍵拉框選擇核線影像的生成范圍，存盤；若不想手工設(shè)定，可選擇右鍵菜單“自動定義最大作業(yè)區(qū)”，系統(tǒng)會自動找出可生成核線影像的最大范圍，存盤；第四步：同名核線影像的采集與匹配2）生成核線影像：（1）在右鍵菜單中單擊“生成核線影像”菜單項，系統(tǒng)自動生成當(dāng)前模型的核線影像。也可退出相對定向，在VirtuoZo標(biāo)準(zhǔn)版界面上單擊“處理—核線重采樣”菜單項或批處理生成核線影像。注意：只有進行絕對定向以后，才可生成水平核線影像。若僅作相對定向，只能生成非水平核線影像。（2）右鍵退出保存。2.影像匹配1）匹配預(yù)處理對于一些特殊地形的數(shù)據(jù)，如：山脊、溝谷、黑影遮蓋區(qū)、大片居民區(qū)或水域等地區(qū)的影像，僅僅依靠系統(tǒng)的自動匹配，可能得到的匹配結(jié)果很差，會大大增加匹配結(jié)果編輯的工作量。因此，VirtuoZo提供了匹配預(yù)處理模塊。利用該模塊，用戶可以打開有待自動匹配的模型，并在模型中加測一些特征點、特征線和特征面以輔助系統(tǒng)進行自動匹配，從而獲得更好的匹配結(jié)果，大大減少對匹配結(jié)果編輯的工作量。生成核線影像后，即可進行匹配預(yù)處理操作2.影像匹配1）匹配預(yù)處理選擇主界面菜單“處理—匹配預(yù)處理”，即進入匹配預(yù)處理界面；打開需要作預(yù)處理的模型，即可作預(yù)處理操作；在預(yù)處理界面中，可在影像上手工添加部分特征點、特征線、特征面；這些添加的點、線、面，將會作為匹配的約束條件；用鼠標(biāo)滾輪調(diào)整視差，獲得最佳立體觀測效果。打開一個立體模型。 將編輯結(jié)果存入預(yù)處理數(shù)據(jù)文件。 影像放大顯示。 影像縮小顯示。刷新窗口移動影像全屏顯示立體顯示測標(biāo)選項，在此選擇測標(biāo)的形狀和顏色進入加點狀態(tài)（快捷鍵為A鍵）進入加特征線狀態(tài)（快捷鍵為S鍵）進入加特征面狀態(tài)（快捷鍵為Ｄ?。┻M入編輯狀態(tài)（也可單擊鼠標(biāo)右鍵，在量測狀態(tài)與編輯狀態(tài)之間切換）。刪除地物刪除所有地物保存匹配結(jié)果，退出2.影像匹配2）影像匹配選擇主界面菜單“處理—影像匹配”，系統(tǒng)將自動對該模型作影像匹配2.影像匹配3）匹配結(jié)果的編輯按照參數(shù)設(shè)置確定的匹配窗口大小和匹配間隔，沿核線進行影像匹配，確定同名點。計算機進行自動匹配的過程中，有些特殊地物或地形匹配可能會出現(xiàn)錯誤，比如：影像中大片紋理不清晰的區(qū)域或沒有明顯特征的區(qū)域。如：湖泊、沙漠和雪山等區(qū)域可能會出現(xiàn)大片匹配不好的點，需要對其進行手工編輯；由于影像被遮蓋和陰影等原因，使得匹配點不在正確的位置上，需要對其進行手工編輯；城市中的人工建筑物，山區(qū)中的樹林等影像，它們的匹配點不是地面上的點，而是地物表面上的點，需要對其進行手工編輯；大面積平地、溝渠和比較破碎的地貌等區(qū)域的影像，需要對其進行手工編輯。匹配結(jié)果會影響以后生成的DEM的質(zhì)量，所以進行匹配結(jié)果編輯是很有必要的。編輯結(jié)果將保存在影像匹配結(jié)果文件“<模型名>.plf”中。2.影像匹配3）匹配結(jié)果的編輯需要進行編輯的情況：A. 影像中大片紋理不清晰的區(qū)域或沒有明顯特征的區(qū)域。如：湖泊、沙漠和雪山等區(qū)域可能會出現(xiàn)大片匹配不好的點，需要對其進行手工編輯。B. 由于影像被遮蓋和陰影等原因，使得匹配點不在正確的位置上，需要對其進行手工編輯。C. 城市中的人工建筑物，山區(qū)中的樹林等影像，它們的匹配點不是地面上的點，而是地物表面上的點，需要對其進行手工編輯。D. 大面積平地、溝渠和比較破碎的地貌等區(qū)域的影像，需要對其進行手工編輯。2.影像匹配3）匹配結(jié)果的編輯選擇主界面菜單“處理—匹配結(jié)果編輯”，將進入匹配編輯的界面系統(tǒng)顯示當(dāng)前模型的立體影像，用戶可在此立體影像上疊加顯示等視差曲線（或等高線）及匹配點，檢查匹配結(jié)果是否正確，對匹配不好的區(qū)域，可通過提供的平滑、內(nèi)插、擬合、置平等工具進行編輯，直至等視差曲線（或等高線）正確疊加顯示在立體影像上；常見用法舉例1.單獨的樹、房屋或一小簇樹由于匹配點在樹表面上而不在地面上，使樹表面覆蓋了等高線，看上去像小山包一樣。用選擇區(qū)域的方法選擇該區(qū)域，采用平滑或平面擬合方式進行處理，將“小山包”消除掉。2.河塘、水面河流和水域這些紋理不清晰的地區(qū)常有很多錯誤的匹配點。沿著河邊和水面的邊緣選擇該區(qū)域，單擊置平按鈕，可將水面置平。也可用鍵盤上的上、下方向鍵抬高或降低高程。若已知水平面的高程，則單擊定值平面按鈕，在彈出的對話框中輸入已知高程值，系統(tǒng)將按此高程值將此區(qū)域擬合為一水平面。常見用法舉例3. 房屋和建筑物與樹木的情況相似，等高線也常常像小山包一樣覆蓋在建筑物上。選擇該區(qū)域，然后使用下面兩種方法之一進行編輯：A. 使用平面擬合算法消除“小山包”。B. 先作插值運算，再進行平滑處理。4. 一片樹林大片樹林常常遮住了地面，使等高線浮在樹頂上而沒有反映出地面的高程。為使等高線貼到地面上，應(yīng)減去一個樹高。首先，選擇該樹林區(qū)域，將鼠標(biāo)停留在其中的某點上，此時功能按鈕面板的上方會顯示該點高程值。然后利用鍵盤上的上、下方向鍵（或利用整個區(qū)域向上功能），使其高程減少一個樹高即可。常見用法舉例5. 大面積平地和溝渠大面積平地中常常有許多田地、田埂和莊稼等地物，使得地形比較破碎，難以正確表示等高線。選擇此多邊形區(qū)域，根據(jù)整體地形的等高線走向，選擇上/下或左/右選項，進行相應(yīng)方向的插值運算，然后再進行平滑。對需要精確表示的田埂、溝渠及道路等，需要用線編輯模式進行編輯。注意：在以上編輯過程中，屏幕上可實時顯示所選區(qū)域編輯后的匹配點、斷面線或等視差曲線，用戶應(yīng)仔細判斷編輯結(jié)果是否能很好的表示當(dāng)前地形，若不能則需重新編輯。第五步：-DEM、DOM與等高線等數(shù)字產(chǎn)品的生成VirtuoZo系統(tǒng)根據(jù)影像匹配后產(chǎn)生的視差數(shù)據(jù)、定向處理后得到的結(jié)果參數(shù)以及用戶為建立DEM所定義的參數(shù)等，自動建立DEM。擴展名為.dtm的文件是指將匹配后的視差格網(wǎng)投影于地面坐標(biāo)系所生成的不規(guī)則高程網(wǎng)。系統(tǒng)對該DTM進行插值計算，所建立的規(guī)則格網(wǎng)（矩形格網(wǎng)）即為數(shù)字高程模型DEM。VirtuoZo提供兩種生成數(shù)字地面高程模型的方法。（1）直接利用編輯好的匹配結(jié)果生成地面高程模型1、DEM生成1）參數(shù)設(shè)置生成DEM、DOM、等高線之前，需要進行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，點擊主界面設(shè)置DEM參數(shù)，進行相應(yīng)的DEM設(shè)置。同樣的操作選擇正射影像設(shè)置和等高線設(shè)置進行必要的參數(shù)設(shè)置。1、DEM生成2）DEM生成

選擇主界面菜單“產(chǎn)品—生成DEM—DEM生成”，系統(tǒng)會根據(jù)匹配（編輯后）的結(jié)果按照當(dāng)前設(shè)定的參數(shù)自動生成相應(yīng)的DEM利用批處理功能也可以建立每個模型的DEM。將各個模型的DEM進行拼接，可建立整個圖幅或區(qū)域的DEM1、DEM生成3）查看DEM單模型透視景觀：建立數(shù)字地面模型后，在系統(tǒng)主菜單中，選擇“顯示—立體顯示—透示顯示”項，進入顯示界面，屏幕顯示當(dāng)前模型的數(shù)字地面模型。2、DOM生成選擇“產(chǎn)品—生成正射影像”項，自動制作當(dāng)前模型的正射影像，屏幕顯示計算提示界面，計算完畢后，自動生成當(dāng)前模型的正射影像?？梢酝ㄟ^“顯示—正射影像”，查看生成的正射影像。3、等高線生成選擇“產(chǎn)品—生成等高線”項，自動制作當(dāng)前模型的等高線?？梢酝ㄟ^“顯示—等高線影像”，查看生成的正射影像。等高線結(jié)果文件A. 等高線的影像文件“<立體模型名>.cnt”B. 等高線的矢量文件“<立體模型名>.cvf”。C. 等高線注記文件“<立體模型名>.lab”。默認(rèn)情況下，這三個文件存放于“<測區(qū)目錄名>/<各個立體模型名>/product”目錄下。若用戶在輸出文件文本框中自定義了等高線的影像文件.cnt的生成路徑，則其他兩個文件的存放路徑也會隨之改變。VirtuoZo提供兩種生成數(shù)字地面高程模型的方法。（2）進入DEMMaker模塊，利用特征點、線、面構(gòu)成三角網(wǎng)，內(nèi)插生成DEM，DEMMaker模塊用于DEM的交互式編輯并結(jié)合矢量特征生成DEM。提供從全自動、半自動到全手工的一整套生成

DEM的方法，功能強大。不僅能生成以模型為單位的DEM，也可以生成以圖幅為單位的DEM。由特征線參與生成DEM。既充分利用了特征線的量測結(jié)果，又提高了精度。作為自動生成DEM的補充，DEMMaker為手工、全自動、半自動等多種方式的混合作業(yè)提供了可能，從而提高了自動匹配的通用性?？芍苯泳庉婦EM格網(wǎng)點，所見即所得。帶特征的區(qū)域自動匹配技術(shù)進一步縮短了作業(yè)時間，提高了工作效率。4、DEMMaker生成DEM5、疊加影像生成生成了正射影像和等高線以后，可將等高線疊合到正射影像上，獲得帶有等高線的正射影像。該操作既可對單個模型進行處理，也可對多個模型進行批處理。當(dāng)疊合影像包含多個立體模型時，相應(yīng)的正射影像與等高線影像應(yīng)先作拼接處理，然后再生成疊合影像，這樣能保證等高線的正確接邊。選擇主界面菜單“產(chǎn)品—等高線疊合正射影像”，系統(tǒng)會按照當(dāng)前設(shè)定的參數(shù)自動生成相應(yīng)的疊加影像第六步：基于立體影像的數(shù)字化測圖（IGS數(shù)字測圖）交互式數(shù)字影像測圖系統(tǒng)（InteractiveGraphicsSystem，IGS）是利用計算機代替解析測圖儀、用數(shù)字影像代替模擬像片、用數(shù)字光標(biāo)代替光學(xué)光標(biāo)，直接在計算機上進行數(shù)字化測圖的作業(yè)方法。在立體或正射影像上進行地物數(shù)據(jù)采集和編輯，生成數(shù)字測圖文件（*.xyz），在匹配預(yù)處理中被疊加到了立體影像上，然后參與影像匹配，設(shè)置作業(yè)環(huán)境，就可進行地物量測和圖素編輯等。測圖方式1測圖方式2數(shù)字影像測圖的優(yōu)點可將測量的結(jié)果疊加在立體影像上，便于檢查遺漏的地物，并進行地圖修測。可提供自動、半自動測圖的功能?？梢詮挠跋衿ヅ洚a(chǎn)生的視差格網(wǎng)中內(nèi)插出高程，并進行自動調(diào)整。可統(tǒng)一影像參考系和矢量窗口的顯示坐標(biāo)系，并實現(xiàn)實時漫游?？焖亠@示矢量化地物?？稍跀?shù)據(jù)采集過程中，實時顯示所采集的矢量數(shù)據(jù)?？勺杂蛇x擇測標(biāo)形狀，并保存作業(yè)環(huán)境設(shè)置。提供固定視差的調(diào)節(jié)功能。自動保存用戶對某些設(shè)置的修改與定制，無需用戶在每次進入系統(tǒng)時都要重新設(shè)置這些參數(shù)。1、進入IGS測圖界面單擊“測圖—IGS數(shù)字化測圖”，進入IGS界面2、新建一個矢量文件新建一個矢量文件（*.xyz文件）。點擊“文件—新建XYZ文件”，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)和坐標(biāo)范圍3、裝載相應(yīng)的立體模型可裝載相應(yīng)的立體模型或正射影像。單擊“裝載—立體模型”（或正射影像）菜單項，在彈出的對話框中選擇需要載入的立體模型或正射影像，確認(rèn)后，系統(tǒng)即在IGS界面中打開一個窗口顯示立體模型或正射影像。點擊“文件—設(shè)置模型邊界”，在彈出的對話框中進行相應(yīng)的設(shè)置，完成模型的參數(shù)設(shè)置工作。通過“窗口—橫向排列”，可以得到以下所示的界面：4、提取矢量信息激活立體模型或正射影像窗口，單擊工具欄圖標(biāo)，在彈出的對話框中選擇相應(yīng)的地物符號，然后按下工具欄圖標(biāo)，移動測標(biāo)至相應(yīng)的地物處，切準(zhǔn)該地物輪廓上某一點的高程，然后單擊確定該點的點位，依次采集完該地物輪廓上的節(jié)點后，單擊確認(rèn)，即記錄了該地物，同時，矢量窗口中會顯示該地物的矢量化符號。5、編輯地物激活立體模型或正射影像窗口，按下工具欄圖標(biāo)，移動測標(biāo)至需要編輯的矢量地物處，單擊選中該地物，然后再次單擊選擇該地物輪廓上的某點，即可對該點進行編輯。6、打高程注記點高程注記點應(yīng)選在明顯地物點和地形特征點上，其密度為圖上