PAGE26PAGE45數(shù)字?jǐn)z影測量基本知識(shí)培訓(xùn)手冊(cè)1999年2月數(shù)字?jǐn)z影測量基本知識(shí)培訓(xùn)手冊(cè)目錄一. 測繪基本概念Ⅰ.一些常用術(shù)語1.誤差2.精度(精確度)3.測量平差4.三角測量5.4D產(chǎn)品6.三SⅡ.坐標(biāo)系統(tǒng)1.大地坐標(biāo)系2.高斯平面直角坐標(biāo)系3.其它坐標(biāo)系：4.高程基準(zhǔn)Ⅲ.常用測量儀器經(jīng)緯儀2.水準(zhǔn)儀3.激光測距儀4.全站儀5.全球定位系統(tǒng)6.立體測圖儀7.解析測圖儀8.正射投影儀9.航空攝影機(jī)10.編輯工作站11.數(shù)控繪圖機(jī)Ⅳ.大地測量1.Ⅰ、Ⅱ等三角點(diǎn)2.大地三角網(wǎng)3.國家高程控制網(wǎng)4.大地坐標(biāo)帶Ⅴ.工程測量1.工程測量的應(yīng)用范圍2.工程測量的內(nèi)容3.平面控制測量4.高程控制測量5.地形測量6.施工測量7.變形測量Ⅵ.地面攝影測量和近景攝影測量1.地面攝影測量的特點(diǎn)2.地面攝影測量的應(yīng)用范圍Ⅶ.全球定位系統(tǒng)1.衛(wèi)星定位的基本原理2.GPS衛(wèi)星定位的分類3.GPS的用途4.GPS的精度Ⅷ.遙感1.傳感器的類型2.常用的衛(wèi)星圖象3.遙感圖像處理4.遙感的主要應(yīng)用領(lǐng)域Ⅸ.地理信息系統(tǒng)1.基本概念2.地理信息系統(tǒng)與一般信息系統(tǒng)3.GIS與數(shù)字地圖4.國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的GIS軟件平臺(tái)Ⅹ。數(shù)字地面模型及其應(yīng)用1數(shù)字地面模型的概念2數(shù)字地面模型的種類3DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)采集方法4數(shù)字地形模型軟件5數(shù)字地形模型的應(yīng)用二.航空攝影測量1.航空攝影2.外業(yè)控制測量與調(diào)繪3.解析空中三角測量4.數(shù)據(jù)采集―測圖5原圖編輯6原圖清繪三．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量基本概念1．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量的定義2.數(shù)字影像獲取與重采樣3.影像匹配的基本概念4.影像相關(guān)原理5.二維相關(guān)與一維相關(guān)6.金字塔影像7.特征匹配與整體匹配8.影像匹配的精度9.數(shù)字微分糾正原理10.遙感圖像的復(fù)合11.景觀圖的制作原理12影像解譯—地物提取四．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)Ⅰ．世界上知名的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)簡介Ⅱ.VirtuoZoNT生產(chǎn)作業(yè)流程測繪基本概念Ⅰ.一些常用術(shù)語1.誤差errora.系統(tǒng)誤差systematicerror測量的誤差在大小和符號(hào)上趨于一致,或按一定規(guī)律變化,或保持為常數(shù).b.偶然誤差randomerror偶然誤差也叫隨機(jī)誤差.其誤差量值和符號(hào)的變化是沒有規(guī)律的.c.粗差Grosserrororblunder粗差也稱錯(cuò)誤,一般大于5倍的中誤差.2.精度(精確度)accuracy評(píng)定測量成果質(zhì)量的數(shù)量指標(biāo).a.平均誤差averageerrorMav=∑Δ/n;b.中誤差RMSE(RootMeanSquareError)M=sqrt(∑ΔΔ/n);c.極限誤差Limiterror2Md.相對(duì)誤差relativeerror中誤差與觀測值之比叫做相對(duì)中誤差.航測中常用航高的幾千分之一來表示高程精度,例如H/8000.e.標(biāo)準(zhǔn)偏差standarddeviation與中誤差類似,歐美國家常用的評(píng)定精度指標(biāo).3.測量平差Surveyadjustment對(duì)一組觀測值的誤差進(jìn)行合理配賦,求出最可靠的計(jì)算值作為終值,并對(duì)結(jié)果的精度進(jìn)行評(píng)定。最小二乘法（LeastSquareMethod）是測量平差的基礎(chǔ)。其基本原理是：∑PVV=minimum;4.三角測量Triangulation通過觀測三角網(wǎng)內(nèi)各三角點(diǎn)上所有三角形的內(nèi)角，并測定三角網(wǎng)的一些邊，由某一三角點(diǎn)的已知坐標(biāo)及一邊的方位角，根據(jù)三角形的幾何關(guān)系，推算其他點(diǎn)的坐標(biāo),這些測量與計(jì)算工作叫做三角測量。5.4D產(chǎn)品4Dproductsa.DEM(DTM)―DigitalElevationModel(DigitalTerrainModel)數(shù)字高程模型（數(shù)字地面模型）b.DOM(DigitalOrthophotoMap)數(shù)字正射影象圖c.DLG（DigitalLineGraph）orDTI(DigitalThematicInformation)數(shù)字線劃圖或數(shù)字專題信息d.DRG(DigitalRasterGraphic)數(shù)字柵格圖6.三S―GPS，GIS，RSa.GPS-GlobalPositioningSystem全球定位系統(tǒng)b.GIS-GeographicInformationSystem地理信息系統(tǒng)c.RS-RemoteSensing遙感 Ⅱ.坐標(biāo)系統(tǒng)Coordinatesystems1.大地坐標(biāo)系Geodeticcoordinatesystem大地參考referencesystem:克拉索夫斯基參考橢球體大地經(jīng)度longitude大地緯度latitude大地方位角azimuth2.高斯平面直角坐標(biāo)系Gaussplanarrectangularcoordinatesystem投影面projectplane：高斯-克呂格正形投影面,一種橫軸圓柱投影.1954北京坐標(biāo)系3.其它坐標(biāo)系：UTM墨卡托投影坐標(biāo)系：UniversalTransverseMercatorProjectionWGS84坐標(biāo)系4.高程基準(zhǔn)Verticaldatum1956,1985黃海高程系Ⅲ.常用測量儀器1. 經(jīng)緯儀theodolite2.水準(zhǔn)儀levelorlevelinginstrument3.激光測距儀Lasergeodimeter4.全站儀totalstation5.全球定位系統(tǒng)GPS- GlobalPositioningSystem6.立體測圖儀Stereoplotter7.解析測圖儀Analyticalstereoplotter8.正射投影儀Orthophotoprojector9.航空攝影機(jī)Arialcamera10.編輯工作站Editingworkstation11.數(shù)控繪圖機(jī)DigitalplotterⅣ.大地測量Geodesy1.Ⅰ,Ⅱ等三角點(diǎn)TriangulationpointsofgradeⅠ,ⅡⅠ、Ⅱ等三交點(diǎn)，是構(gòu)成國家大地三角網(wǎng)的高等級(jí)埋石標(biāo)志點(diǎn)。2.大地三角網(wǎng)Geodetictriangulationnetwork大地三角網(wǎng)，是指由Ⅰ、Ⅱ等三交點(diǎn)組成的國家Ⅰ等骨架三角鎖和Ⅱ等三角網(wǎng)。3.國家高程控制網(wǎng)NationalElevationControlNetwork國家高程控制網(wǎng)由高精度的一、二等水準(zhǔn)路線網(wǎng)構(gòu)成。然后在此網(wǎng)內(nèi)用三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)加密，以便控制地形測圖。4.大地坐標(biāo)帶Geodeticzone6度帶-以格林尼治零子午線為準(zhǔn),沿經(jīng)線按6度經(jīng)差分帶。3度帶-城市測量，工程測量等一般按3度帶計(jì)算高斯平面直角坐標(biāo)。Ⅴ.工程測量EngineeringSurvey1.工程測量的應(yīng)用范圍Applicationareaofengineeringsurvey工程測量覆蓋的范圍，包括城市建設(shè)、工業(yè)企業(yè)、交通運(yùn)輸、水利工程等領(lǐng)域的勘察、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營階段的測繪工作。2.工程測量的內(nèi)容Contentsofengineeringsurvey工程測量的主要內(nèi)容，包括平面控制測量、高程控制測量、地形測量、施工測量、變形測量等。3.平面控制測量Planimetriccontrolsurvey工程測量中的平面控制測量，一般應(yīng)與高等級(jí)國家三角點(diǎn)聯(lián)測。平面控制網(wǎng)可采用三角測量，導(dǎo)線測量或三邊測量，網(wǎng)的等級(jí)分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等以及一、二級(jí)小三角、小三邊。4.高程控制測量Verticalcontrolsurvey高程控制測量，可采用水準(zhǔn)測量和電磁波測距三角高程測量。高程控制測量的等級(jí)，劃分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等。5.地形測量Topographicsurvey工程測量中的地形測量，包括測繪1：500，1：1000，1：2000，及1：5000比例尺的全要素地形圖。測繪的內(nèi)容包括地貌、居民地、道路、水系、植被、行政區(qū)劃、管線、工礦建筑物等。6.施工測量Constructionsurvey施工測量是指工業(yè)與民用建筑，水工建筑，礦山建筑，及道路、橋梁、隧道等施工場地測量。施工測量包括施工場地控制測量和施工放樣測量。7.變形測量Deformationsurvey變形測量的應(yīng)用范圍，包括工業(yè)與民用建筑物，地基基礎(chǔ)，中小型水壩以及山體滑坡等。變形測量需要分別建立水平位移檢測網(wǎng)和垂直位移監(jiān)測網(wǎng)，并進(jìn)行周期性地變形觀測。Ⅵ.地面攝影測量和近景攝影測量GroundandClose-rangePhotogrammetry1.地面攝影測量的特點(diǎn)Characteristicsofgroundphotogrammetrya.使用地面攝影測量專用的攝影機(jī);b.在地面上對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攝影,攝取立體像對(duì);c.實(shí)地測定攝影站點(diǎn)和控制點(diǎn)的地面坐標(biāo),即地面攝影像對(duì)的外方位元素皆是已知的;d.使用攝影測量方法立體測繪地物地貌.有專門的地面攝影立體測圖儀,某些航空攝影測量的全能型精密型立體測圖儀以及解析測圖儀,也可以作地面攝影測繪.e.攝影方式:正直攝影,等偏攝影,交向攝影以及等傾攝影.2.地面攝影測量的應(yīng)用范圍Applicationareaofgroundphotogrammetrya. 陡峻的山區(qū)等特殊地區(qū);b. 鐵路站場、橋梁、隧道、泵站、礦井等須測繪1:500或更大比例尺的工點(diǎn)圖;航空攝影漏洞地面補(bǔ)充測量.3.近景攝影測量的特點(diǎn)Characteristicsofclose-rangephotogrammetrya. 近景攝影測量一般屬于地面攝影測量的范疇;b. 攝影距離一般在100米以內(nèi);c. 可使用量測攝影機(jī)和非量測攝影機(jī);d. 非量測攝影機(jī)通常需經(jīng)專門的試驗(yàn)室檢定;e. 直接線性變換解析算法,不需要像片上有框標(biāo),也不需要攝影機(jī)的內(nèi)方位元素和外方位元素,但須有較多的控制點(diǎn).4. 近景攝影測量的應(yīng)用范圍Applicationareaofclose-rangephotogrammetrya.結(jié)構(gòu)物的變形測量;b.古建筑的現(xiàn)狀測繪;c.人類軀體測繪;d.需精確測求物體大小、形狀或體積的其它測繪項(xiàng)目.Ⅶ.全球定位系統(tǒng)GPS―GlobalPositioningSystem1.衛(wèi)星定位的基本原理Basicprincipleofsatellitepositioning地面接收機(jī)同時(shí)接收4顆以上的衛(wèi)星信號(hào)，可以記錄求出每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)傳至接收機(jī)的時(shí)間Δt，將Δt乘以光速即可得到衛(wèi)星至接收機(jī)的距離，而衛(wèi)星的位置是已知的，從而可計(jì)算出接收機(jī)所在地面位置的三維坐標(biāo)。當(dāng)然，實(shí)際算法是很復(fù)雜的而且需要加入一系列的補(bǔ)賞改正。2.GPS衛(wèi)星定位的分類GPSClassificationa.靜態(tài)定位Staticpositioningb.動(dòng)態(tài)定位Dynamicpositioningc.單點(diǎn)定位Singlepointpositioningd.相對(duì)定位Relativepositioninge.實(shí)時(shí)差分定位RTK―Realtimekinematicaldifferentialpositioningf.單頻接收機(jī)Singlefrequencyreceiverg.雙頻接收機(jī)Dualfrequencyreceiver3.GPS的用途GPSapplicationsa.飛機(jī)、艦船導(dǎo)航Planeandshipnavigationb.導(dǎo)彈制導(dǎo)Missileguidingc.精密定位Precisionpositioningd.大地測量Geodeticsurveyinge.工程測量Engineeringsurveyingf.動(dòng)態(tài)監(jiān)測Dynamicsupervision4.GPS的精度GPSaccuracya.單點(diǎn)定位精度(Accuracyofsinglepointpositioning):10―20mb.基線測量精度（Accuracyofbaseline）:5mm+1ppmc.RTK實(shí)時(shí)測量精度（AccuracyofRTKGPS）:1CM+2PPMⅧ.遙感RemoteSensing遙感與攝影測量即航測的關(guān)系非常密切。1980年“國際攝影測量學(xué)會(huì)”,正式改名為“國際攝影測量與遙感學(xué)會(huì)”.并且在第14屆大會(huì)上提出了攝影測量與遙感的新定義：“使用一種傳感器，根據(jù)電磁波的輻射原理，不接觸物體而通過一系列的技術(shù)處理，獲得物體的物理與幾何性質(zhì)。”1.傳感器的類型Typeofsensorsa.多光譜掃描儀系統(tǒng)MSS―Multi-spectralScanningSystemb.全景攝影機(jī)Panoramiccamerac.紅外掃描儀Infraredscannerd.彩紅外攝影機(jī)Colorinfraredcamerae. CCD(電耦合器件)陣列掃描儀CCDmatrixscannerf.合成孔徑雷達(dá)SAR―SyntheticApertureRadarg.側(cè)視雷達(dá)Side-lookingRadar2. 常用的衛(wèi)星圖象Mainsatelliteimagesa. MSS多光譜衛(wèi)星圖象（陸地衛(wèi)星）分辨率79mMSS(LANDSAT)satelliteimageresolution79mb. TM（專題制圖）衛(wèi)星圖象（陸地衛(wèi)星）分辨率30mTM(LANDSATThematicmapping)satelliteimageresolution30mc. SPOT（CCD）衛(wèi)星圖象分辨率10mSPOT（CCD）satelliteimageresolution10m d.ISR衛(wèi)星圖象分辨率5mIndiaRemoteSatelliteImageresolution5m3.遙感圖像處理Remotesensingimageprocessinga.圖像幾何糾正Imagegeometriccorrectionb.圖像增強(qiáng)處理Imageenhancementprocessingc.數(shù)據(jù)復(fù)合Datasynthesise.特征提取Featureextraction;f.數(shù)據(jù)分類Dataclassificationg.圖像濾波Imagefiltering4.遙感的主要應(yīng)用領(lǐng)域Mainapplicationareaofremotesensinga.礦產(chǎn)資源勘查Mineresourceexplorationb.農(nóng)作物產(chǎn)量估算Estimationofgrainoutputc.林業(yè)資源分類和森林火災(zāi)監(jiān)測Resourceclassificationandfiresupervisionofforestsd.環(huán)境監(jiān)護(hù)Environmentalsupervisionandprotectione.專題制圖Thematicmappingf.地質(zhì)水文勘察Geologicandhydrographicsurveyg.災(zāi)害的預(yù)報(bào)和監(jiān)測Disasterpredictandsupervisionh.軍事偵察MilitaryreconnaissanceⅨ.地理信息系統(tǒng)GIS―GeographicInformationSystem1.基本概念Basicconcept地理信息系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)軟硬件為平臺(tái),以地理信息為基礎(chǔ),包括圖形信息、圖像信息和屬性信息的空間信息系統(tǒng),具有信息輸入、存儲(chǔ)、管理、分析、檢索、輸出等功能.2.地理信息系統(tǒng)與一般信息系統(tǒng)GISandaffairinformationsystem一般信息系統(tǒng)包括企業(yè)管理信息系統(tǒng)、金融信息系統(tǒng)、交通信息系統(tǒng)、經(jīng)營信息系統(tǒng)、人事信息系統(tǒng)等等.這些事務(wù)性的信息系統(tǒng),通常是以特定的屬性信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),雖然也具有信息系統(tǒng)的基本功能,但并不以地理空間信息為基礎(chǔ).它們比地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量要小得多,復(fù)雜程度也要簡單很多。3.GIS與數(shù)字地圖GISanddigitalmap數(shù)字地圖是GIS的重要數(shù)據(jù)源，也是GIS可視化產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)形式。雖然使用地圖數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)字地圖，也可以有空間查詢、檢索、分析功能，但是它仍不可能像GIS那樣，綜合圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，提供規(guī)劃、管理和決策信息。4.國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的GIS軟件平臺(tái)MainGISsoftwareplatformsa.ARC/InfoESRI(US)b.MapInfoMapInfo(US)c.MGE(includingMGA)Intergraph(US)d.GenaMapGENASYS(Australia)e.MAPGIS武漢地質(zhì)大學(xué)f.GeoStar(吉奧之星)武漢測繪科技大學(xué)Ⅹ。數(shù)字地面模型及其應(yīng)用DigitalTerrainModelandApplications1．?dāng)?shù)字地面模型的概念ConceptofDTM 數(shù)字地面模型（DigitalTerrainModel）,簡稱數(shù)地模（DTM），是描述地表形態(tài)的一系列點(diǎn)坐標(biāo)值（X，Y，Z）的集合，即地形特征的空間分布。 數(shù)字地面模型這一概念，是由美國麻省理工學(xué)院教授CharlesL.Miller于五十年代后期提出的，首先用于公路工程設(shè)計(jì)。 2．?dāng)?shù)字地面模型的種類ClassificationofDTM 數(shù)字地面模型，可根據(jù)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、建立方法、用途等進(jìn)行分類。 DTM可以定義為二維區(qū)域上的地形、地質(zhì)、資源、環(huán)境、土地利用、人口分布等多種信息。1).數(shù)字地面模型DTMDTM是以一系列三維坐標(biāo)點(diǎn)（包括平面坐標(biāo)X，Y和高程Z）表示的地形表面數(shù)字模型。2).數(shù)字高程模型DEMDEM（DigitalElevationModel）是DTM的特例或子集，定義為二維區(qū)域上的高程。DEM中點(diǎn)的平面位置，通常是按規(guī)則排列的，如矩形格網(wǎng)，其精確位置（坐標(biāo)）可根據(jù)所在的行列序號(hào)、格網(wǎng)間距及起始點(diǎn)的已知絕對(duì)坐標(biāo)，快速計(jì)算出來。 數(shù)字高程模型也叫DHM——DigitalHeightModel. 3)離散點(diǎn)DTM 離散點(diǎn)DTM，是指表示地表形態(tài)的地形點(diǎn)位置為隨機(jī)的，不規(guī)則的。例如，沿等高線及地形特征線采樣生成的DTM。4）三角網(wǎng)數(shù)字地面模型TIN三角網(wǎng)DTM，是指按一定規(guī)則構(gòu)成的不規(guī)則三角網(wǎng)TIN（TriangulatedIrregularNetwork）.通常是將按地形特征采集的點(diǎn)，連接成覆蓋整個(gè)區(qū)域且互不重疊的三角形。建立TIN的規(guī)則，主要是基于最佳三角形的條件，即盡可能使每個(gè)三角形保持銳角三角形或三邊的長度近似相等，避免出現(xiàn)過大的鈍角和過小的銳角。三角網(wǎng)數(shù)字地面模型TIN由于能夠很好地顧及地貌特征點(diǎn)、線，表示復(fù)雜地貌形態(tài)比矩形格網(wǎng)（Grid）更精確，近年來得到了較快的發(fā)展和應(yīng)用。TIN的缺點(diǎn)在于，它比矩形格網(wǎng)DEM更復(fù)雜，它不僅要存儲(chǔ)每個(gè)點(diǎn)的高程，還要存儲(chǔ)其平面坐標(biāo)、網(wǎng)點(diǎn)連接的拓?fù)潢P(guān)系、三角形及鄰接三角形等信息。3．DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)采集方法地面測量利用全站儀等帶自動(dòng)記錄裝置的地面測量儀器，在野外實(shí)地采集地形點(diǎn)。既有地形圖數(shù)字化利用數(shù)字化儀進(jìn)行手扶跟蹤；利用掃描數(shù)字化儀掃描地形圖，再半自動(dòng)跟蹤進(jìn)行矢量化處理。模擬機(jī)助測圖系統(tǒng)在模擬立體測圖儀機(jī)助測圖系統(tǒng)上，通常采用等高線方式采集DTM，同時(shí)量測地形特征點(diǎn)、特征線。解析測圖系統(tǒng)在解析測圖儀上，可以較靈活地沿?cái)嗝妗⒌雀呔€、離散點(diǎn)等多種方式進(jìn)行DTM點(diǎn)采樣。數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)高效、自動(dòng)提取DTM/DEM，加上預(yù)處理和多種編輯功能，是數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)之一。6）GPS全球定位系統(tǒng)測量型的GPS全球定位系統(tǒng)，特別是帶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分GPS，可以在野外采集DTM數(shù)據(jù)點(diǎn)。4．?dāng)?shù)字地形模型軟件數(shù)字地面模型DTM的理論和實(shí)踐由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用三個(gè)部分組成。DTM的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用，需要專門的DTM軟件完成。DTM的數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)、抽取、內(nèi)插，距離、面積、體積、斷面、土方計(jì)算等。國際上比較著名的DTM軟件包，有德國斯圖加特大學(xué)的SCOP程序，慕尼黑大學(xué)的HIFI程序，奧地利維也納大學(xué)的SORA程序，瑞士蘇黎士工業(yè)大學(xué)的CIP程序等。5．?dāng)?shù)字地形模型的應(yīng)用道路等工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)生成等高線制作正射影像圖制作立體透視圖和立體景觀圖土石方工程數(shù)量計(jì)算繪制坡度圖、剖面圖及地貌渲暈圖軍事上用于巡航導(dǎo)彈地形配準(zhǔn)制導(dǎo)制作軍事電子沙盤建立地形數(shù)據(jù)庫等 二.航空攝影測量AerialPhotogrammetry1.航空攝影Aerialphotographya.航空攝影機(jī)AerialcameraLeica:RC10,RC30Zeiss:RMK,LMKb.航攝儀焦距Focallength窄角:300mm常角:210mm寬角:153mm特寬角:70--100mmc.像幅Format 180mm*180mm230mm*230mmd.像片傾斜角Phototiltsandrotatesangle 航向和旁向傾角:<3--5度 航偏角:<15度e.像片重疊度Photooverlap 航向:>=60% 旁向:>=30%f.攝影比例尺Photoscale M圖:M像=5倍左右2.外業(yè)控制測量與調(diào)繪FieldcontrolsurveyandIdentificationa.控制點(diǎn)布設(shè)Controlplanning平面控制點(diǎn)一般布設(shè)在所測區(qū)域的四角及周邊,高程控制點(diǎn)則根據(jù)精度要求按基線數(shù)敷設(shè)高程導(dǎo)線.b.地面標(biāo)志布設(shè)Groundmarkarrangement對(duì)于高精度的測繪項(xiàng)目,在航空攝影前應(yīng)在計(jì)劃的平面控制點(diǎn)位置布設(shè)特定形狀的標(biāo)志.c.控制點(diǎn)聯(lián)測Controlsurveying一般應(yīng)先與高等級(jí)的國家三角點(diǎn)聯(lián)測,控制點(diǎn)實(shí)測可用全站儀,激光測距儀,GPS全球定位系統(tǒng)等儀器進(jìn)行.d.野外調(diào)繪FieldIdentification外業(yè)調(diào)繪系指利用航攝像片,放大像片或地形原圖,實(shí)地辨認(rèn)并繪注植被邊界,電力線,通訊線,以及道路,居民地,水系的名稱等.3.解析空中三角測量Analyticalaerialtriangulationa.刺點(diǎn)Pointmarking在滌綸像片上利用精密刺點(diǎn)儀,將選定的內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)刺出并編號(hào)標(biāo)注.b.立體觀測Stereoobservation在精密立體坐標(biāo)量測儀或解析測圖儀上,立體量測加密點(diǎn)及框標(biāo)在左右像片上的坐標(biāo).當(dāng)作業(yè)人員通過觀測系統(tǒng)使左右眼分別觀察左片和右片，則可看到重建的立體光學(xué)模型。其他建立立體視覺的方法，包括:互補(bǔ)色法(Complementcolor);偏振光立體眼鏡（Polarizedstereoeyeglassesandemitter）法;液晶立體眼鏡（liquidcrystaleyeglassesandemitter）法等。c.內(nèi)定向Internalorientation內(nèi)定向是指根據(jù)量測的像片四角框標(biāo)坐標(biāo)和相應(yīng)的攝影機(jī)檢定植,恢復(fù)像片與攝影機(jī)的相關(guān)位置,即確定像點(diǎn)在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo).d.相對(duì)定向Relativeorientation相對(duì)定向的含義是,恢復(fù)攝影瞬間立體像對(duì)內(nèi)左右像片之間的相對(duì)空間方位.確定兩個(gè)像片的相對(duì)空間方位需要5個(gè)參數(shù).相對(duì)定向的數(shù)學(xué)關(guān)系通常用同名光線共面條件表示,即左右攝影中心至地面點(diǎn)的兩條光線共面.相對(duì)定向一般假定左像片保持水平不變,右片相對(duì)左片的五個(gè)參數(shù)通常以基線分量Bx,By和右片的旋轉(zhuǎn)角Ф,W,K表示.相對(duì)定向方程式為非線性函數(shù),需要將其線性化.相對(duì)定向至少需量測6個(gè)定向點(diǎn),利用最小二乘法平差解算.ZZ′YY′S基線S′X′左核線aa′右核線A圖1.立體像片對(duì)示意圖絕對(duì)定向Absoluteorientation絕對(duì)定向也稱大地定向,是指確定立體模型或由多個(gè)立體模型構(gòu)成的區(qū)域的絕對(duì)方位,也就是確定立體模型或區(qū)域相對(duì)地面的關(guān)系.絕對(duì)定向參數(shù)為7個(gè).區(qū)域平差BlockadjustmentorBlockaero-triangulation區(qū)域平差也稱區(qū)域空中三角測量,俗稱電算加密，是對(duì)整個(gè)區(qū)域網(wǎng)進(jìn)行絕對(duì)定向和誤差配賦.區(qū)域平差目前一般采用獨(dú)立模型法或光線束法.獨(dú)立模型法是以單個(gè)立體模型為單元;而光線束法則以單張像片為單元。g.聯(lián)合平差Simultaneousadjustment聯(lián)合平差是指，攝影測量數(shù)據(jù)與非攝影測量數(shù)據(jù)的整體聯(lián)立解算。聯(lián)合平差也稱，帶輔助數(shù)據(jù)的解析空中三角測量。輔助數(shù)據(jù)系指大地測量觀測數(shù)據(jù)，例如地面距離、水平角、方位角，像片外方位元素，湖面點(diǎn)等高等條件。目前，聯(lián)合平差主要是指，攝影測量數(shù)據(jù)與機(jī)載GPS精確定位數(shù)據(jù)的同時(shí)整體解算。這是解析空中三角測量的一項(xiàng)重要進(jìn)展，可以實(shí)現(xiàn)少地控或無地控空中三角測量。h.加密成果Triangulationresults解析空中三角測量的成果，包括所有加密點(diǎn)的三維坐標(biāo)和像片的外方位元素。每張像片外方位元素有6個(gè)，包括像片對(duì)應(yīng)的攝影中心坐標(biāo)和三個(gè)絕對(duì)角元素。4.數(shù)據(jù)采集―測圖Datacollection―Mappinga.內(nèi)定向Innerorientation在立體測圖儀上的內(nèi)定向,是通過嚴(yán)格的裝片來實(shí)現(xiàn)的,即使用對(duì)點(diǎn)器―一種精巧的放大鏡,分別地將滌綸像片上的框標(biāo)精確對(duì)準(zhǔn)承片盤上的相應(yīng)框標(biāo).從而就實(shí)現(xiàn)了恢復(fù)像片內(nèi)方位元素.對(duì)于解析測圖儀,則只需將像片的基線大致平行于儀器的X軸.像片的內(nèi)定向,是通過精確量測像片的四角框標(biāo),利用嚴(yán)密的解析公式計(jì)算求解,同時(shí)進(jìn)行像片的變形改正.b.相對(duì)定向Relativeorientation對(duì)于模擬型立體測圖儀,包括機(jī)助測圖系統(tǒng),立體像片對(duì)的相對(duì)定向,是通過左右像片車架的空間運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的,以便消除立體模型內(nèi)各點(diǎn)的上下視差,從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)立體像對(duì)左右片在攝影瞬間的相對(duì)空間方位.解析測圖儀的相對(duì)定向,與解析空中三角測量的相對(duì)定向算法相同,而且可以利用加密成果中的像片外方位元素直接進(jìn)行安置,可以加快相對(duì)定向的速度.c.絕對(duì)定向Absoluteorientation傳統(tǒng)的模擬立體測圖儀絕對(duì)定向,通常分成高程置平和平面對(duì)點(diǎn)兩個(gè)步驟來完成的.立體模型的絕對(duì)定向,通常需要6個(gè)已知平高定向點(diǎn),至少應(yīng)有4個(gè)平高點(diǎn).解析測圖儀和機(jī)助測圖系統(tǒng),立體模型的絕對(duì)定向,是按三維正形變換算法,利用最小二乘法進(jìn)行平差解算的.d.地物采集Featurecollection作業(yè)人員在完成立體模型的絕對(duì)定向后,需經(jīng)專職質(zhì)量檢查人員聯(lián)機(jī)檢查,確認(rèn)精度符合要求后,方可進(jìn)行地物采集.應(yīng)參照外業(yè)調(diào)繪片，在立體模型上仔細(xì)辨認(rèn)，分類進(jìn)行測繪.對(duì)于數(shù)字化測圖,應(yīng)按統(tǒng)一的地物編碼系統(tǒng)分類進(jìn)行采集,并且分層進(jìn)行存儲(chǔ).同時(shí)采集的數(shù)據(jù)還應(yīng)加上地物屬性,以方便于同GIS建立接口.為了便于在采集和編輯中明顯地區(qū)分不同的地物,各種現(xiàn)狀地物通常賦予相應(yīng)的顏色.e.地貌采集Captureoftopographicdata在傳統(tǒng)的模擬測圖中，包括機(jī)助測圖中，地貌采集是由等高線描繪和注記高程點(diǎn)兩個(gè)部分組成的。等高線的基本等高距，應(yīng)按規(guī)范根據(jù)成圖比例尺、地形類別及用圖需要選定；計(jì)曲線則取基本等高距，即首曲線的5的倍數(shù)。高程注記點(diǎn)，一般選在明顯地物點(diǎn)和地形點(diǎn)上，依據(jù)地形類別及地物點(diǎn)和地形點(diǎn)的多少，其密度規(guī)范規(guī)定圖上每10cm×10cm為5―20個(gè)點(diǎn)。在解析測圖儀上，地貌測繪可以有多種選擇方式，除按等高線和高程注記點(diǎn)外，還可采用按程序控制的矩形格網(wǎng)或斷面方式采集地形點(diǎn)。5.原圖編輯Editingoforiginalmap地形原圖編輯包括，對(duì)原圖中地物地貌表示不合理之處的處理，相鄰圖幅的接邊處理，以及道路、河流、街道等名稱的注記。6.原圖清繪Mapdrafting在傳統(tǒng)的模擬測圖中，原圖清繪的主要任務(wù)是在鉛筆稿原圖上進(jìn)行清理著色，或者在聚脂薄膜上刻繪。對(duì)于數(shù)字化測圖，在經(jīng)過圖形編輯和審校后，可直接利用高精度繪圖機(jī)繪制線劃地形圖，還可用磁介質(zhì)提供數(shù)字地形圖產(chǎn)品。7.外業(yè)補(bǔ)測、補(bǔ)調(diào)Fieldadditionalidentificationandsurvey對(duì)于航攝漏洞，像片在攝影時(shí)被煙云遮蓋或地物為陰影所遮擋部分，以及城鎮(zhèn)大比例尺測圖中量注屋檐等，均須實(shí)地進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)繪和地面測繪。在這種情況下，尚需進(jìn)行二次編輯。三．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量基本概念Basicconceptofdigitalphotogrammetry1．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量的定義Definitionofdigitalphotogrammetry目前，世界上對(duì)于數(shù)字?jǐn)z影測量的定義，主要有兩種觀點(diǎn)。a.數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影象和攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影象處理、影象匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法，提取所攝對(duì)象以數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支學(xué)科。美國等國稱之為軟拷貝攝影測量（SoftcopyPhotogrammetry），我國王之卓教授稱為全數(shù)字?jǐn)z影測量（FullDigitalPhotogrammetry）.這種定義認(rèn)為，在數(shù)字?jǐn)z影測量過程中，不僅產(chǎn)品是數(shù)字的，而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是數(shù)字的。b.另一種定義，則只強(qiáng)調(diào)其中間數(shù)據(jù)記錄及最終產(chǎn)品是數(shù)字形式的，即數(shù)字?jǐn)z影測量是基于攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，從影象（包括硬拷貝，數(shù)字影象或數(shù)字化影象）提取所攝對(duì)象以數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測量分支學(xué)科。這種定義的數(shù)字?jǐn)z影測量，包括計(jì)算機(jī)輔助測圖（常稱為數(shù)字測圖）與影像數(shù)字化圖。影象數(shù)字化測圖，是利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字影象或數(shù)字化影象進(jìn)行處理，用計(jì)算機(jī)視覺（其核心是影象匹配與影象識(shí)別）代替人眼的立體量測與識(shí)別，完成影象幾何與物理信息的自動(dòng)提取。還有一種類型稱之為混合數(shù)字?jǐn)z影測量，通常是在解析測圖儀上安裝一對(duì)ＣＣＤ數(shù)字相機(jī)，對(duì)要量測的局部影象進(jìn)行數(shù)字化，有數(shù)字相關(guān)（匹配）獲得點(diǎn)的坐標(biāo)。 2.數(shù)字影象獲取與重采樣Acquiringandresamplingofdigitalimage１）。數(shù)字影象數(shù)字影象是數(shù)字?jǐn)z影測量的基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)。數(shù)字影象是以象元（象素pixel＝pictureelement）為單位，以灰度值表示的灰度矩陣。也就是說，在掃描過程中將光學(xué)影象抽象為像元的點(diǎn)陣，每個(gè)像元范圍（一個(gè)微小的區(qū)域）取灰度的平均值作為灰度值。在解析攝影測量中，一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)向量Xap是三維的Xap=(X,Y,Z)t數(shù)字?jǐn)z影測量與解析攝影測量及模擬攝影測量的根本區(qū)別,在于對(duì)影象輻射信息的計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理.在全數(shù)字化攝影測量中,目標(biāo)點(diǎn)向量Xdp為4維Xdp=(X,Y,Z,D)t其中D=D(X,Y)是該點(diǎn)的輻射量--影象的密度或灰度值,集合{D}就構(gòu)成了數(shù)字影象.2).數(shù)字影象獲取Digitalimagecollection數(shù)字影象可直接從裝在飛行器上的傳感器產(chǎn)生,記錄在磁介質(zhì)上;也可以利用影象數(shù)字化器對(duì)攝取的光學(xué)影象掃描來獲取,即把原來模擬方式的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的信息.通常的航空像片,均須利用高精度的專用掃描儀將其數(shù)字化.這種掃描儀一般是由CCD(ChaugeCoupledDevice-電偶合器件)陣列傳感器組成,分為線陣列和面陣列兩種排列方式.目前,用于數(shù)字?jǐn)z影測量的高精度掃描儀,主要有如下幾種:a.Leica-Helava公司的DSW300掃描儀b.Zess-Intergraph公司的PhotoScan掃描儀c.VexcelVH4000掃描儀3).影象重采樣ImageResampling影象重采樣,是指在原采樣的基礎(chǔ)上再一次采樣,即當(dāng)欲求不位于采樣矩陣點(diǎn)的灰度值時(shí),就需要進(jìn)行內(nèi)插,乃稱之為影象重采樣.每當(dāng)對(duì)數(shù)字影象進(jìn)行幾何處理時(shí),就需要作影象重采,影象的旋轉(zhuǎn)、核線影象排隊(duì)以及數(shù)字影象糾正,均屬于影象重采樣.4).影象數(shù)據(jù)量數(shù)字影象的每一個(gè)數(shù)據(jù)代表了被攝物體上一個(gè)點(diǎn)的灰度或輻射強(qiáng)度,此點(diǎn)稱為像元素、或像素、或像元.像素的灰度值常以8位二進(jìn)制數(shù)表示,即一個(gè)字節(jié)(byte).像素的間隔即采樣間隔,根據(jù)采樣定理由影象的分辨率確定.當(dāng)采樣間隔為0.05mm(響應(yīng)于50μ)時(shí),一張23cm×23cm的影象約包含21M(兆)字節(jié)(1M=1000000).若采樣間隔為15μ時(shí),一幅影象的數(shù)據(jù)量為70M左右.一幅SPOT衛(wèi)星影象約為36M字節(jié).這表明數(shù)字影象的數(shù)據(jù)量是非常龐大的. 3.影象匹配的基本概念BasicConceptofImageMatching1).影象匹配的定義DefinitionofImageMatching影象匹配,實(shí)質(zhì)上是在兩幅(或多幅)影象之間識(shí)別同名點(diǎn).它是計(jì)算機(jī)視覺研究的核心問題,也是數(shù)字?jǐn)z影測量的核心問題.數(shù)字影象匹配,是利用計(jì)算機(jī)以數(shù)值計(jì)算方式,按特定的算法,根據(jù)一定的準(zhǔn)則,比較左右影象的相似性,來確定其是否為同名影象塊,從而確定相應(yīng)同名像點(diǎn).2).影象匹配研究的內(nèi)容:ConcerningContentsofImageMatching影象匹配研究的內(nèi)容,涉及影象匹配的精確性,可靠性,算法的適應(yīng)性,以及匹配速度等.3).影象匹配策略:StrategyofImageMatching_多級(jí)影象匹配;_從粗到細(xì)的影象匹配;_從單點(diǎn)匹配到整體匹配;4.影象相關(guān)原理PrincipleofImageMatching影象相關(guān)是利用兩個(gè)相關(guān)函數(shù),評(píng)價(jià)它們的相似性,以便確定同名點(diǎn).即首先取出以待定點(diǎn)為中心的小區(qū)域中的影象信號(hào),然后取出其在另一影象中相應(yīng)區(qū)域的影象信號(hào),計(jì)算兩者的相關(guān)函數(shù),以相應(yīng)函數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的相應(yīng)區(qū)域中心點(diǎn)為同名點(diǎn),即以影象信號(hào)分布最相似的區(qū)域?yàn)橥麉^(qū)域.同名區(qū)域的中心點(diǎn)為同名點(diǎn).這就是自動(dòng)化立體量測的基本原理.最初的影象匹配,是利用相關(guān)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的,隨后發(fā)展了多種影象匹配方法,所以影象匹配常常被稱為影象相關(guān).5.二維相關(guān)與一維相關(guān)2DimensionalCorrelationandLinearCorrelation二維相關(guān)一般先在左影象上確定一個(gè)待定點(diǎn),稱之為目標(biāo)點(diǎn),以此待定點(diǎn)為中心選取M×N個(gè)像素的灰度陣列,作為目標(biāo)區(qū)或稱目標(biāo)窗口.在右影象上確定可能的搜索范圍,相關(guān)過程就是依次在搜索區(qū)中取出M×N個(gè)像素灰度陣列,此搜索窗口通常取M=N,計(jì)算搜索窗口與目標(biāo)區(qū)的相似性測度,當(dāng)相似性測度取得最大值時(shí),該搜索窗口的中心像素,則認(rèn)為是待求的同名點(diǎn).一維相關(guān),是利用攝影測量中”核線”的特性,將二維相關(guān)簡化為一維相關(guān).這里首先介紹核線的含義和特性.核面是通過攝影基線(插圖中SS’)和任一地面點(diǎn)的平面.核面與左右影象相交的線,稱為同名像點(diǎn)的左、右同名核線.由上述定義可知核線的特性為:同名像點(diǎn)必然位于同名核線上.根據(jù)核線的這一特性,同名像點(diǎn)在右影象的搜索區(qū),就可由面狀區(qū)域縮小成一個(gè)線段—同名右核線.從而可大大提高影象相關(guān)的速度.ZZ′YY′S基線S′X′左核線aa′右核線A圖1.立體像片對(duì)示意圖6.金字塔影象PyramidImage綜合考慮相關(guān)結(jié)果的正確性(或稱可靠性)與精度(準(zhǔn)確性),得出目前廣泛應(yīng)用的從粗到精的相關(guān)策略.即先通過低通濾波,進(jìn)行初相關(guān),找到同名點(diǎn)的粗略位置,將其結(jié)果作為預(yù)測值,逐漸加入較高的頻率成分,然后在逐漸變小的搜索區(qū)精確相關(guān),最后用原始信號(hào),以得到最好的精度.這就是分頻道相關(guān)的方法.對(duì)于二維影象逐次進(jìn)行低通濾波,并增大采樣間隔,得到一個(gè)像元總數(shù)逐漸變小的影象系列,依次在這些影象中相關(guān),即對(duì)影象的分頻相關(guān).具體做法是,通過每2×2=4個(gè)像元平均作為一個(gè)像元,構(gòu)成第二級(jí)影象,如此下去,將這些影象疊置起來,很象一座金字塔,因此通常稱之為金字塔影象(Pyramid),或分層結(jié)構(gòu)影象(HierachicalStructure),其每級(jí)(層)影象的像元個(gè)數(shù),均是其下一層的四分之一. 7.特征匹配與整體匹配FeatureBasedImageMatchingandIntegrated(Global)ImageMatching1).基于特征的影象匹配FeatureBasedImageMatching前述的影象匹配算法,均是在以待定點(diǎn)為中心的窗口(或稱區(qū)域)內(nèi),以影象的灰度分布為影象匹配的基礎(chǔ),故稱之為灰度匹配(AreaBasedImageMatching).特征匹配或基于特征的匹配(FeatureBasedMatching,在計(jì)算機(jī)界也稱為PrimitiveBasedMatching),根據(jù)所選取的特征,可以分為點(diǎn)特征匹配、線特征匹配及面特征匹配.一般說來,特征匹配可分為三步:特征提取;利用一組參數(shù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行描述;利用參數(shù)進(jìn)行特征匹配.多數(shù)基于特征的匹配方法,也使用金字塔影象結(jié)構(gòu),即將上一層影象的特征匹配結(jié)果,傳到下一層作為初始值,并考慮對(duì)粗差的剔除或改正.由于基于特征的匹配,是以”整像素”精度定位,因而對(duì)于需要高精度的情況,將其結(jié)果作為近似值,再利用最小二乘影象匹配進(jìn)行精確匹配,取得”子像素”級(jí)的精度.2).關(guān)系匹配與單像計(jì)算機(jī)視覺RelationalImageMatchingandMonocularImageComputerVision影象匹配—基于灰度或基于特征的匹配,均是解決影象與影象的匹配問題;相關(guān)匹配—可以解決圖形的匹配問題.關(guān)系匹配(RelationalMatching)的核心之一,是結(jié)構(gòu)的描述—關(guān)系.這是關(guān)系匹配的基礎(chǔ).影象通過特征提取,可以用它的結(jié)構(gòu)來表示,從而可以直接解決影象和相應(yīng)物體的配準(zhǔn).這就是所謂單像計(jì)算機(jī)視覺(MonocularImageComputerVision).關(guān)系匹配可以用于圖象與圖象之間的匹配,也可以用于圖象與物體之間的匹配.前者屬于雙像(或多像)匹配,后者即為單像計(jì)算機(jī)視覺.3).整體影象匹配Integrated(Global)ImageMatching基于特征的影象匹配,考慮了目標(biāo)窗口的信息量,遵循了先宏觀、后微觀,先輪廓、后細(xì)節(jié),先易辨認(rèn)的部分、后較為模糊的部分這一人類視覺匹配的規(guī)律,因而能夠提高影象匹配的可靠性.無論是基于灰度的影象匹配,還是基于特征的影象匹配,都是基于單點(diǎn)的影象匹配,即以待匹配點(diǎn)為中心(或邊沿)確定一個(gè)窗口,根據(jù)一個(gè)或多個(gè)相似性測度,判別其與另一影象上搜索窗口中灰度分布的相似性,以確定待定匹配點(diǎn)的共軛點(diǎn)(同名點(diǎn)).整體影象匹配,由于考慮了與周圍影象的相容性、一至性、整體協(xié)調(diào)性,可以糾正或避免錯(cuò)誤的結(jié)果,從而可提高影象匹配的可靠性.整體影象匹配算法主要包括:多點(diǎn)最小二乘影象匹配,動(dòng)態(tài)規(guī)劃影象匹配,松弛法影象匹配,人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)影象匹配等方法.8.影象匹配的精度AccuracyofImageMatching以影象匹配為基礎(chǔ)的數(shù)字?jǐn)z影測量,無論在量測的速度還是達(dá)到的精度,都創(chuàng)造了驚人的奇跡,具有速度快、精度高、穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn).例如,利用采樣間隔50μm的數(shù)字影象進(jìn)行相對(duì)定向,其殘差的中誤差(均方根誤差)可達(dá)3―5μm,這相當(dāng)于在分辨率為2μm的解析測圖儀上人工量測的結(jié)果.對(duì)于解析測圖儀,其點(diǎn)位觀測精度通常為分辨率的2—3倍.影象匹配即使在定位到整像素的情況下,其理論精度也可達(dá)到0.29像素的精度,約為三分之一像素.在提高量測精度方面,用于單像量測的”高精度定位算子”和用于立體量測的”高精度影象匹配”,其理論精度均可達(dá)1/10像素,即達(dá)到子像素級(jí)精度.Ackermann教授提出的最小二乘影象匹配(LeastSquareImageMatching),影象匹配可達(dá)到1/10—1/100的高精度.9.數(shù)字微分糾正原理PrincipleofDigitalDifferentialRectification航攝影像為中心投影，要將它變成正直投影，需要進(jìn)行正射糾正。在模擬攝影測量中，使用糾正儀將航攝像片糾正為像片平面圖；在解析攝影測量中，利用正射投影儀，例如Leica公司的OR1，Zeiss公司的Ｚ２，通過機(jī)控縫隙光學(xué)糾正，制作正射影象地圖。這些作正射糾正的儀器，均為光機(jī)糾正儀器。在數(shù)字?jǐn)z影測量中，采用微分糾正方法獲取正射影象，即按像點(diǎn)和物點(diǎn)的構(gòu)像方程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)字地面模型（ＤＴＭ）及有關(guān)參數(shù)，對(duì)原始的非正射影像進(jìn)行映射變換，獲取正射影象。數(shù)字微分糾正，依劃分的最小糾正單元，可分為點(diǎn)元素糾正和線元素糾正兩類。 數(shù)字微分糾正與光學(xué)微分糾正一樣，其基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖象之間的幾何變換。 在數(shù)控正射投影儀中，是利用反算公式（共線方程式），解求縫隙兩端點(diǎn)的對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，然后由計(jì)算機(jī)解求微分線段的糾正參數(shù)，通過控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)正射投影儀的光學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)線元素的糾正。在糾正運(yùn)算中，任一點(diǎn)的高程Ｚ，由ＤＥＭ內(nèi)插求得。在數(shù)字糾正中，則解求對(duì)應(yīng)像元素的位置，然后進(jìn)行灰度的內(nèi)插與賦值運(yùn)算。數(shù)字糾正的實(shí)際解法，從原理上來說，是屬于點(diǎn)元素糾正，但在實(shí)際的軟件系統(tǒng)中，均是以“面元素”作為糾正單元的，一般以正方形作為糾正單元。利用反算公式計(jì)算該單元４個(gè)“角點(diǎn)”的像點(diǎn)坐標(biāo)，再沿X和Ｙ方向，在“面元素”內(nèi)線性內(nèi)插求得糾正單元的坐標(biāo)，其實(shí)質(zhì)仍為線元素糾正。10.遙感圖象的復(fù)合RemoteSensingImageMatching在遙感圖象復(fù)合之前，首先應(yīng)作圖象的幾何校正，使不同遙感圖象在幾何上能完全匹配，空間分辨率一致化。例如，要把高分辨率黑白圖象與低分辨率多波段圖象進(jìn)行復(fù)合，首先需利用控制點(diǎn)將兩種圖象糾正到同一投影系統(tǒng)，并把低分辨率多波段圖象按高分辨率圖象像元大小進(jìn)行重采樣。11.景觀圖的制作原理PrincipleofLandscapeVisualization 若集合A表示某區(qū)域D上各點(diǎn)三維坐標(biāo)向量的集合 A={(X,Y,Z)│(X,Y,Z)CD} 集合B為二維影象各像素坐標(biāo)與其灰度的集合 B={(x,y,g)│(x,y)Cd}其中d為與D對(duì)應(yīng)的影象區(qū)域，則制作景觀圖實(shí)際就是一個(gè)A到B的映射，（X，Y，Z）與（x,y）及觀察點(diǎn)S（視點(diǎn)）滿足共線條件。其原理與航空攝影完全相同，所不同的是航空攝影接近于正直攝影，而景觀圖則是特大傾角“攝影”（將地面點(diǎn)投射到二維影象上），式中的g為像點(diǎn)（x,y）對(duì)應(yīng)的灰度值，它可以是航空（航天）影象中相應(yīng)像素的灰度值，也可以是根據(jù)地形及虛擬光源模擬出的值。模擬灰度景觀圖：在DTM透視圖經(jīng)過隱藏線、面的消隱處理之后，再用明暗度公式計(jì)算和顯示可視面的亮度或顏色，其真實(shí)感又進(jìn)一步提高。 真實(shí)景觀圖：真實(shí)景觀圖的制作原理，和模擬景觀圖相似，即在DEM透視圖的基礎(chǔ)上，對(duì)每一像素賦予一灰度值（或彩色），而且是取自對(duì)實(shí)地所攝影像的真實(shí)灰度值。１２．影象解譯—地物提取ImageIdentification—FeatureCollection利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)自動(dòng)提?。模裕秃椭谱髡溆跋髨D，已成為成熟的技術(shù)。目前，研究重點(diǎn)是影象特征的提取，以適應(yīng)城市、工程等領(lǐng)域大比例尺數(shù)字測圖地物的識(shí)別與提取。 攝影測量的兩項(xiàng)基本任務(wù)，是對(duì)影象的量測與理解（識(shí)別）。基于立體像對(duì)的量測，是提取物體三維信息的基礎(chǔ)。常規(guī)攝影測量方法，采用人工目視在立體影象中識(shí)別判讀物體。數(shù)字?jǐn)z影測量中，各種特征提取的算法很多，可分為點(diǎn)特征、線特征與面特征的提取。數(shù)字?jǐn)z影測量中對(duì)居民地、道路、河流等地面目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別與提取，主要是依賴于對(duì)影象結(jié)構(gòu)與文理的分析。在該領(lǐng)域已經(jīng)有了較好的研究成果。VirtuoZoNT數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，在道路和房屋的半自動(dòng)提取方面，已取得重大突破性進(jìn)展，達(dá)到了生產(chǎn)實(shí)用程度。四．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)DigitalPhotogrammetricSystemⅠ．世界上知名的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)簡介1.Helava數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)a.硬件配置：掃描儀:DSW300分辨率:0.5μ精確度:2μ(單軸中誤差)影象幅面:260mm×260mm掃描速度：1M字節(jié)/秒,4分鐘以15μm掃描一張23×23cm黑白像片像素尺寸:連續(xù)可調(diào)4μm--20μm計(jì)算機(jī)平臺(tái):SUNUltra30Workstation操作系統(tǒng)：Unix立體觀測和采集裝置：SUN工作站專用的圖形加速卡偏振光屏幕Z-Screen或液晶眼鏡CrystalEyes3D手動(dòng)測繪臺(tái)及手輪腳盤可選b.軟件配置：SOCETSET─數(shù)字?jǐn)z影測量核心軟件，包括：自動(dòng)空中三角測量SPOT，LANDSAT，JERS衛(wèi)星攝影測量近景攝影測量DTM提取及編輯，正射影像糾正及鑲嵌等PRO600─以MictoStation為圖形環(huán)境的地物采集軟件等2.ImageStation數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)a.硬件配置：掃描儀：PhotoScan分辨率:1μ精確度:2μ(單軸中誤差)影象幅面:250mm×275mm掃描速度：10分鐘以14μm掃描一張23×23cm黑白像片像素尺寸:7,14,21,28,56,112,224μ計(jì)算機(jī)平臺(tái):IntergraphTDZWorkstation操作系統(tǒng)：WindowsNT立體觀測和采集裝置：Intergraph專用的圖形加速器GLZ紅外-液晶立體眼鏡Infrared-LiquidCrystalglasses28″16：9寬屏顯示器3D鼠標(biāo)（無手輪和腳盤配置）b.軟件配置：ISDM定向和量測軟件Match-AT自動(dòng)空中三角測量軟件Match-T自動(dòng)相關(guān)提取DTM軟件ISFC基于MicroStation圖形環(huán)境的地物采集軟件BaseRectifier數(shù)字影象糾正及鑲嵌軟件MapPublisher地圖出版軟件等3.Phodis數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)a.硬件配置：掃描儀：PS-1PhotoScan分辨率:1μm精確度:2μm(單軸中誤差)影象幅面:260mm×260mm掃描速度：10分鐘以15μm掃描一張23×23cm黑白像片像素尺寸:7,15,30,60,120μm計(jì)算機(jī)平臺(tái):SGIWorkstation操作系統(tǒng)：Unix立體觀測和采集裝置：紅外-液晶立體眼鏡Infrared-LiquidCrystalglasses3DP-鼠標(biāo),手輪和腳盤配置可選b.軟件配置：定向和量測軟件空中三角測量軟件TopoSURE自動(dòng)提取DEM軟件PHOCUS和CADMAP測圖軟件PHODISOP數(shù)字影象糾正及鑲嵌軟件4．VirtuoZoNT數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng) a.硬件配置：掃描儀：VEXCELVX4000分辨率:1μm精確度:2。5μm(單軸中誤差)影象幅面:280mm×440mm掃描速度：6分鐘以15μm掃描一張23×23cm黑白像片像素尺寸:7。5μm—160μm也可選用PhotoScan或DSW300掃描儀計(jì)算機(jī)平臺(tái):PentiumⅡPCComputer操作系統(tǒng)：WindowsNT立體觀測和采集裝置：通用的圖形顯示卡液晶立體眼鏡或偏振光屏幕立體眼鏡3D鼠標(biāo)或手輪和腳盤可選b.軟件配置：定向和量測軟件自動(dòng)空中三角測量軟件DTM及圖形編輯軟件自動(dòng)相關(guān)提取DTM軟件地物采集軟件道路與房屋半自動(dòng)提取軟件數(shù)字影象自動(dòng)糾正軟件等高線自動(dòng)生成軟件影象自動(dòng)鑲嵌軟件三維建模、紋理處理及立體景觀動(dòng)態(tài)顯示軟件衛(wèi)星及近景攝影測量軟件等Ⅱ.VirtuoZoNT生產(chǎn)作業(yè)流程VirtuoZoNTProductionWorkflow1.作業(yè)流程圖數(shù)字影象輸入建立參數(shù)文件全自動(dòng)內(nèi)定向自動(dòng)空中三角測量自動(dòng)相對(duì)定向區(qū)域網(wǎng)平差半自動(dòng)絕對(duì)定向核線重采樣預(yù)處理采集特征點(diǎn)線影象匹配等高線及注記生成匹配編輯等高線編輯第三方高程信息提取DTM/DEMDEM編輯DEM拼接MicroStation接口IGS測繪地物地物測繪數(shù)字影象糾正線狀地物半自動(dòng)提取生成等高線影象鑲嵌等高線編輯立體反光鏡立體眼鏡正射影像測圖正射影像修復(fù)雙屏幕影象漫游測標(biāo)漫游正射影像等高線要素地物要素地圖整飾與輸出圖2。VirtuoZoNT作業(yè)流程圖2。數(shù)字影象輸入Imageinput 航空影像通過高精度專用掃描儀將其數(shù)字化，得到以二維像元灰度矩陣表示的數(shù)字影像?？梢越邮艿臄?shù)據(jù)格式有：TIFF，SGI（RGB），BMP，TGA，SUNRaster,VIT,JFIF/BSF格式。3。自動(dòng)空中三角測量Automaticaerialtriangulation 自動(dòng)空中三角測量，包括自動(dòng)內(nèi)定向，自動(dòng)選點(diǎn)與轉(zhuǎn)刺，自動(dòng)相對(duì)定向，半自動(dòng)控制點(diǎn)量測，區(qū)域網(wǎng)平差解算全區(qū)加密點(diǎn)地面坐標(biāo)，以及自動(dòng)建立測區(qū)內(nèi)各立體像片對(duì)的相關(guān)參數(shù)。a.自動(dòng)內(nèi)定向Automaticinternalorientation在數(shù)字?jǐn)z影測量中，自動(dòng)內(nèi)定向是指框標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別和定位。從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)單張像片的內(nèi)方位元素。VirtuoZoNT的自動(dòng)化程度很高，只需人工輔助精確識(shí)別任一個(gè)框標(biāo)，自動(dòng)作成模板，所有框標(biāo)均自動(dòng)識(shí)別。利用影象匹配技術(shù)和模式識(shí)別方法確定框標(biāo)坐標(biāo)，根據(jù)框標(biāo)檢定坐標(biāo)，用最小二乘平差方法計(jì)算掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)，自動(dòng)完成單張像片的內(nèi)定向。任一像元的影象掃描坐標(biāo)，可利用內(nèi)定向參數(shù)變換成像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)。系統(tǒng)同時(shí)具有人工交互后處理功能。b.自動(dòng)選點(diǎn)與刺點(diǎn)Automaticpointidentificationandmarking系統(tǒng)具有自動(dòng)選點(diǎn)與刺點(diǎn)功能，即在基本影象上選擇內(nèi)業(yè)加密點(diǎn)并自動(dòng)編號(hào)，通過影象匹配自動(dòng)標(biāo)識(shí)在相鄰的同名影象上，包括相鄰航線的同名影象上。c.自動(dòng)相對(duì)定向Automaticrelativeorientation首先在左（右）影象上分區(qū)提取特征點(diǎn)，然后利用二維影象匹配算法，自動(dòng)在右（左）影象上尋找若干個(gè)同名點(diǎn)（通常超過100個(gè)點(diǎn)），作為相對(duì)定向的定向點(diǎn)，確定這些點(diǎn)的像平面坐標(biāo)，再按解析攝影測量的相對(duì)定向算法，解求出立體像對(duì)的5個(gè)相對(duì)定向參數(shù)。根據(jù)相對(duì)定向參數(shù)就可確定立體影象對(duì)內(nèi)左、右影象的相對(duì)方位，計(jì)算出各點(diǎn)的模型坐標(biāo)。系統(tǒng)提供人工交互后處理功能。為了適應(yīng)傳統(tǒng)的模擬機(jī)助測圖系統(tǒng)和解析測圖系統(tǒng)加密控制點(diǎn)的要求，可以將在滌綸片上已刺點(diǎn)的點(diǎn)位，標(biāo)識(shí)在相應(yīng)的數(shù)字影象上，并給予同名的點(diǎn)號(hào)，再利用自動(dòng)相關(guān)轉(zhuǎn)刺到相應(yīng)的同名影象上。d.半自動(dòng)控制點(diǎn)量測Semi-automaticmeasurementofcontrolpoints控制點(diǎn)的半自動(dòng)量測方法是，對(duì)照外業(yè)刺點(diǎn)像片上控制點(diǎn)的位置，在左（右）數(shù)字影象上準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)其點(diǎn)位，由影象匹配自動(dòng)確定控制點(diǎn)在另一影象中的同名點(diǎn)。e.區(qū)域網(wǎng)平差Blockadjustment區(qū)域網(wǎng)平差，是將量測的區(qū)域作為一個(gè)整體，利用最小二乘法進(jìn)行平差處理，使得所有加密點(diǎn)和控制點(diǎn)均滿足相應(yīng)的空間交會(huì)條件，例如模型（像片）的連接差為最小，控制點(diǎn)的平差坐標(biāo)與地面坐標(biāo)之差為最小等。區(qū)域網(wǎng)平差的方法，主要有獨(dú)立模型法和自檢校光束法兩種，世界上著名的相應(yīng)軟件包有PAT-M和PAT-B。 自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差，如PAT-B，在理論上是最嚴(yán)密的算法，也是加密精度最高的方法。它可以通過附加參數(shù)自動(dòng)補(bǔ)賞系統(tǒng)誤差，自動(dòng)剔除粗差，進(jìn)行機(jī)載GPS定位數(shù)據(jù)聯(lián)合平差。 4。數(shù)字影象的定向Orientationofdigitalimagery 如果預(yù)先作了自動(dòng)空中三角測量，則在DEM提取、正射影象糾正或地物采集前，均不需重做影象的內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向，相應(yīng)的定向參數(shù)可直接由自動(dòng)空三生成的結(jié)果文件中取得，大大簡化了定向作業(yè)過程，可明顯提高生產(chǎn)效率。內(nèi)定向（從略，參見自動(dòng)空三）相對(duì)定向（從略，參見自動(dòng)空三）絕對(duì)定向（從略，參見自動(dòng)空三）5。生成核線影象Generationofepipolarimage 生成核線影象，就是將原始數(shù)字影象重新按核線方向，逐條核線進(jìn)行排列，形成按核線排列的立體影象。一般情況下，數(shù)字影象的掃描行與核線不重合，為了獲取核線上點(diǎn)的灰度序列，必須根據(jù)原始影象灰度值進(jìn)行內(nèi)差，即所謂沿核線進(jìn)行影象灰度重采樣。 當(dāng)模型完成了相對(duì)定向后，就可以進(jìn)行核線影象排列。 根據(jù)攝影測量空間點(diǎn)線面的關(guān)系，核面是指通過攝影基線和一對(duì)同名光線的平面。核面與左、右影象平面所成的交線，稱為左、右同名核線。為了保持同名光線相交，即滿足同名光線共面條件，則同名像點(diǎn)只能沿相應(yīng)的同名核線移動(dòng)。利用這一幾何約束特性，可以將同名像點(diǎn)的二維影象匹配，簡化為一維影象匹配。也就是說，當(dāng)左核線上選定一點(diǎn)作為目標(biāo)區(qū)，則同名像點(diǎn)的搜索區(qū)，就限定在同名的右核線上。6。預(yù)處理Pre-processing在自動(dòng)影象匹配之前，可以在立體模型中量測一部分特征線（山脊線、山谷線、陡坎、斷裂線等），特征點(diǎn)（山頂、鞍部點(diǎn)、變坡點(diǎn)等），特征面（湖面、陰影區(qū)、林區(qū)邊界等），作為自動(dòng)影象匹配的控制。經(jīng)過上述的預(yù)處理，可以明顯改善影象匹配的效果。對(duì)于大比例尺測圖，預(yù)處理是很重要的。7。影象匹配Imagematching影象匹配，是沿核線進(jìn)行一維影象匹配，自動(dòng)確定同名點(diǎn)。影象匹配采用金字塔影象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基于跨接法的整體影象匹配。VirtuoZoNT能以每秒500個(gè)點(diǎn)的速度，自動(dòng)匹配出成千上萬各同名點(diǎn)。8。匹配結(jié)果的編輯Editingofmatchingresult 在影象自動(dòng)匹配完成后，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)系數(shù)對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，并以綠、黃、紅三種區(qū)域，表示影象匹配較好、一般、較差，當(dāng)然這只能作為衡量匹配結(jié)果的參考。在立體模型中通過顯示匹配后同名點(diǎn)的視差（左右視差）斷面或等視差曲線，可以發(fā)現(xiàn)粗差，顯示出系統(tǒng)認(rèn)為不可靠的點(diǎn)。 交互式機(jī)助編輯方式，有點(diǎn)編輯、線編輯及面編輯。通常先選擇編輯范圍，然后選擇編輯方法，例如平滑計(jì)算、表面擬合計(jì)算，或給定高程值水平面擬合等。9。提取DTM/DEMDTM/DEMextraction 在完成絕對(duì)定向和匹配編輯后，根據(jù)編輯后的影象匹配結(jié)果（視差數(shù)據(jù)），定向結(jié)果參數(shù)及給定用于建立DEM的參數(shù)等，利用移動(dòng)曲面擬合法，自動(dòng)內(nèi)插生成不規(guī)則格網(wǎng)的DTM（影象上規(guī)則視差格網(wǎng)投影于地面坐標(biāo)系），以及規(guī)則格網(wǎng)的DEM，即數(shù)字高程模型。 在生成單個(gè)數(shù)字高程模型后，再將單個(gè)模型的DEM拼接起來，建立圖幅DEM，也可采用多模型的批處理方式進(jìn)行。10.數(shù)字正射影象糾正Digitalortho-imagerectificati當(dāng)DEM建立后，可進(jìn)行正射影象的生成。首先逐個(gè)模型進(jìn)行影象的正射糾正。其處理方式，可按單模型，也可按批處理方式對(duì)多個(gè)模型進(jìn)行處理（DEM、正射影象及等高線的生成可同時(shí)在批處理中完成）。測區(qū)的所有單模型處理完后，多影象的拼接工作，將在影象鑲嵌中進(jìn)行。糾正后的正射影象，可以進(jìn)行顯示以及局部開窗放大檢查。11.等高線生成Contourgeneration在建立了DEM后，可自動(dòng)進(jìn)行等高線的生成。首先需輸入測區(qū)的等高線參數(shù)，包括等高線數(shù)據(jù)文件名，記曲線間隔，等高線寬度，等高線注記字高等。生成等高線，可以逐個(gè)模型進(jìn)行，也可以對(duì)多個(gè)模型進(jìn)行批處理。等高線的拼接，將在影象鑲嵌中進(jìn)行。當(dāng)?shù)雀呔€生成后，可以顯示當(dāng)前模型的等高線全貌，也可以進(jìn)行局部窗口放大檢查。12.等高線與正射影象疊合Contourmergingwithortho-image等高線和正射影象分別生成以后，可將等高線疊合到正射影象上，獲得帶等高線的影象地形圖。其處理方式，可采用單模型，也可按批處理方式進(jìn)行。鑲嵌的等高線與鑲嵌的正射影象的疊合，將在影象鑲嵌中進(jìn)行。13．DEM拼接和正射影象鑲嵌DEMoverlayingonortho-imageVirtuoZoNT系統(tǒng)可對(duì)多個(gè)影象模型進(jìn)行DEM拼接，對(duì)正射影象、等高線影象、等高線疊合正射影象進(jìn)行鑲嵌。其拼接或鑲嵌的作業(yè)流程如下：建立/選擇多影象模型的相關(guān)文件輸入拼接或鑲嵌的參數(shù)選擇拼接或鑲嵌的范圍自