1、 課間實(shí)驗(yàn)報(bào)告2010年2011年第 2學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程： 攝影測(cè)量學(xué) 實(shí)驗(yàn)班級(jí)：08級(jí)地理信息系統(tǒng)學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 重慶交通大學(xué)測(cè)量與空間數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)室目錄實(shí)驗(yàn)一：?jiǎn)蜗窨臻g后方交會(huì)算法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)二：人眼立體相對(duì)觀察實(shí)驗(yàn)一：?jiǎn)蜗窨臻g后方交會(huì)算法實(shí)現(xiàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（Visual C+或者C語(yǔ)言、C# 、VB語(yǔ)言）編寫(xiě)一個(gè)完整的單片空間后方交會(huì)程序，通過(guò)對(duì)提供的一定數(shù)量的地面控制點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用共線(xiàn)方程式反求輸出像片的外方位元素并評(píng)定精度。本實(shí)驗(yàn)的目的在于讓學(xué)生深入理解單片空間后方交會(huì)的原理、方法，體會(huì)在有多余觀測(cè)情況下，用最小二乘平差方法實(shí)現(xiàn)解求影像外方位元素的過(guò)程。通

2、過(guò)上機(jī)調(diào)試程序加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，增強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、 實(shí)驗(yàn)器材1. 航片坐標(biāo)量測(cè)數(shù)據(jù)，控制點(diǎn)成果表，航片攝影參數(shù)等： 已知航攝儀內(nèi)方位元素：f=153.24，,攝影比例尺：1/50000 已知4對(duì)控制點(diǎn)的影像坐標(biāo)和地面坐標(biāo) 影像坐標(biāo)地面坐標(biāo)X()y()X(m)Y(m)Z(m)1-86.15-68.8936589.4125273.322195.172-53.4082.2137631.0831324.51728.693-14.78-76.6339100.9724934.982386.50410.4664.4340426.5430319.81757

3、.31 試計(jì)算近似垂直攝影情況下空間后方交回的解要求寫(xiě)出詳細(xì)的解答過(guò)程三、 實(shí)驗(yàn)原理 以單幅航空影像為基礎(chǔ)，從該影像所覆蓋地面范圍內(nèi)若干控制點(diǎn)的已知地面坐標(biāo)和相應(yīng)點(diǎn)的像坐標(biāo)量測(cè)值出發(fā)，根據(jù)共線(xiàn)條件方程，求解該影像在航空攝影時(shí)刻的外方位元素 。由于空間后方交會(huì)所采用的數(shù)學(xué)模型共線(xiàn)方程是非線(xiàn)性函數(shù)，為了方便外方位元素的求解，需要首先對(duì)共線(xiàn)方程進(jìn)行線(xiàn)性化。四、 實(shí)驗(yàn)步驟 運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算過(guò)程代碼，其代碼編寫(xiě)原理為：1. 運(yùn)用空間后方交會(huì)的基本公式：2. 誤差方程式和法方程式的建立：3. 空間后方交會(huì)的計(jì)算過(guò)程為了能夠在宏觀上指導(dǎo)我們編寫(xiě)程序，我們需要在草稿紙上繪出程序框圖?？驁D如下： 輸入原

4、始數(shù)據(jù) 歸算像點(diǎn)坐標(biāo)x,y 計(jì)算和確定初值Xs0,Ys0,Zs0,p0,w0,k0 組成旋轉(zhuǎn)矩陣R 計(jì)算(x),(y)和lx,ly 迭 迭 逐點(diǎn)組成誤差方程式并法化 次 數(shù) 否 所有點(diǎn)完否？ 小 完 于 解法方程，求未知數(shù)改正數(shù) 限 差 計(jì)算改正后的外方位元素 否 否 ？ 未知數(shù)改正數(shù)限差否？ 否 是 整理并輸出計(jì)算結(jié)果輸出中間結(jié)果和出錯(cuò)信息 正常結(jié)束 非正常結(jié)束然后按照程序框圖編寫(xiě)程序。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Xs=39795.5: Ys=27476.5: Zs=7572.69t=-0. w=0. k=-0.六、 實(shí)驗(yàn)體會(huì)本次實(shí)驗(yàn)在做之前需要做很多的準(zhǔn)備。首先是反復(fù)地溫習(xí)單片空間后方交會(huì)的理論知識(shí)和

5、原理，即利用一定數(shù)量的地面控制點(diǎn)，根據(jù)共線(xiàn)條件方程，反求像片的外方位元素。在本次實(shí)驗(yàn)中，我們要求用四個(gè)點(diǎn)地面控制點(diǎn)，用最小二乘法平差計(jì)算。編程的過(guò)程中碰到問(wèn)題也是很多的，首先是矩陣求逆，轉(zhuǎn)置的編法，然后是調(diào)試和大量錯(cuò)誤的修改。最后又因?yàn)榫炔粔蚨褂脛e的方法。用逐點(diǎn)法化代替最先的大矩陣一起運(yùn)算等等。受益很多。實(shí)驗(yàn)二：人眼立體相對(duì)觀察一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)使用立體鏡對(duì)航片進(jìn)行立體效果觀測(cè)；2. 認(rèn)識(shí)立體坐標(biāo)量量測(cè)儀的操作方式；二、 實(shí)驗(yàn)器材德國(guó)蔡司Steko 1818 型立體坐標(biāo)量測(cè)儀，立體鏡，航片。三、 實(shí)驗(yàn)原理在建立人造立體視覺(jué)時(shí)，必須符合下列條件：1. 兩張像片必須是在左、右兩個(gè)位置對(duì)同

6、一個(gè)物體進(jìn)行攝影而獲得的。2. 分像條件：一只眼睛只能觀察像對(duì)中的一張像片，即左眼看左片，右眼看 右片。3. 兩張像片應(yīng)該做如下放置：同名像點(diǎn)的連線(xiàn)應(yīng)該與基線(xiàn)近似平行，而且同名像點(diǎn)間距離應(yīng)該小于眼基距（或小于擴(kuò)大后的眼差距）。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 將一對(duì)連續(xù)的航片并排放在立體鏡下方，2. 兩只眼睛分別觀測(cè)不同的像片，找到兩張像片相同的區(qū)域，進(jìn)行對(duì)比觀察，3. 區(qū)分通過(guò)立體鏡觀察的航片與現(xiàn)實(shí)看到的航片，有什么不同點(diǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，可能要適應(yīng)一段時(shí)間，將會(huì)更加清楚地看到像片的立體效果。4. 認(rèn)識(shí)德國(guó)蔡司Steko 1818 型立體坐標(biāo)量測(cè)儀的構(gòu)成結(jié)構(gòu)，及其應(yīng)用操作方式，它主要由基座、總滑床、Y車(chē)架、

7、觀測(cè)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)等部件組成。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果立體鏡的主要作用是使一只眼睛只看一張航片，它克服了肉眼觀察立體時(shí)強(qiáng)制調(diào)焦與交會(huì)所引起的人眼疲勞。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，體驗(yàn)了最簡(jiǎn)單的立體鏡橋式立體鏡，它是在一個(gè)橋架上安裝一對(duì)低倍率的簡(jiǎn)單透鏡，透鏡的光軸平行，其間距約為人眼的眼基線(xiàn)距離，架橋的高度等于透鏡焦距。觀察時(shí)，像片對(duì)放在透鏡的焦面上，這時(shí)像片上的物點(diǎn)光線(xiàn)，通過(guò)透鏡后為一組平行光，使觀察者感到物體在較遠(yuǎn)的距離，達(dá)到人眼的調(diào)焦與交會(huì)本能基本統(tǒng)一，便可使人感到較為自然而不致太疲勞。從理論上說(shuō)，像片到物鏡的距離要略大于焦距，這樣對(duì)人眼在調(diào)焦與交會(huì)的統(tǒng)一方面更好一些，觀察者會(huì)感到自然一些。在立體鏡的觀察中，透過(guò)此種觀

8、察，航片所展示出來(lái)的是一種和實(shí)物一樣的地面景物的像，三維圖像，各類(lèi)建筑物或群山都呈現(xiàn)一種立體的概貌。它使我們更加清晰地認(rèn)識(shí)圖形，區(qū)別地物。六、實(shí)習(xí)體會(huì) 在這個(gè)簡(jiǎn)單而實(shí)用的實(shí)驗(yàn)中，我們學(xué)習(xí)了立體鏡的觀察，并接觸了許多不一樣的儀器，懂得了立體觀察的作用及其操作步驟。使更好地激發(fā)了我對(duì)這門(mén)課程的興趣。之前沒(méi)接觸過(guò)這方面的知識(shí)，什么都是模棱兩可，在這個(gè)實(shí)習(xí)之后，書(shū)本上的許多疑問(wèn)都得到很好的解答，有很多概念性的東西都有了清晰的解析。所以，這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然輕松，但有許多好處。也讓我知道，任何深度的知識(shí)點(diǎn)都是由最基礎(chǔ)延伸出去的，懂得了規(guī)律，學(xué)習(xí)起來(lái)將更加輕松，自然。實(shí)驗(yàn)三：空中三角攝影測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、為了

9、減少外業(yè)工作量，提高效率，進(jìn)行空中三角測(cè)量，計(jì)算出控制點(diǎn)的加密點(diǎn)；2、學(xué)習(xí)空中三角測(cè)量的原理；3、通過(guò)對(duì)VirtuoZo軟件AATM模塊的學(xué)習(xí)，掌握實(shí)現(xiàn)空中三角測(cè)量加密點(diǎn)的算法的原理與方法；4、通過(guò)對(duì)VirtuoZo軟件PATB模塊的學(xué)習(xí)，掌握區(qū)域網(wǎng)平差、檢驗(yàn)并剔除粗差的原理與方法。二、實(shí)驗(yàn)器材VirtuoZo軟件三、實(shí)驗(yàn)原理利用已知空間坐標(biāo)的若干地面控制點(diǎn)及其在影像上的構(gòu)像，根據(jù)攝影中心、構(gòu)像點(diǎn)和地面三點(diǎn)共線(xiàn)原理，可以求解像片的外方位元素，進(jìn)而可以確定出影像上任一目標(biāo)的空中位置，利用控制點(diǎn)的地面坐標(biāo)及其在影像上的構(gòu)像同時(shí)求解外方位元素和未知像點(diǎn)的地面坐標(biāo)，稱(chēng)為整體一步求解或解析空中三角測(cè)量。

10、VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的影像配準(zhǔn)算法具有可靠、快速和精確的優(yōu)點(diǎn)。AAT（自動(dòng)空三）模塊除半自動(dòng)量測(cè)控制點(diǎn)之外，其它所有作業(yè)（包括內(nèi)定向、選取加密點(diǎn)、轉(zhuǎn)刺加密點(diǎn)、相對(duì)定向、模型連接和生成整個(gè)測(cè)區(qū)像點(diǎn)網(wǎng)）都可以自動(dòng)完成。PATB光束法區(qū)域網(wǎng)平差程序具有高性能的粗差檢測(cè)功能和高精度的平差計(jì)算功能。所以，將上述兩件的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，即VirtuoZo的AATM和PATB集成后就成為功能強(qiáng)大的自動(dòng)空三軟件。四、實(shí)驗(yàn)步驟第一步：新建一個(gè)測(cè)區(qū)，設(shè)置測(cè)區(qū)參數(shù)；第二步：設(shè)置相機(jī)參數(shù)（注意：相機(jī)的位置）；第三步：輸入控制點(diǎn)。（注意：X和Y坐標(biāo)區(qū)分；是否需要按精度分組）；第四步：導(dǎo)入影像（注意：象素大小

11、；改變輸出路徑；是否旋轉(zhuǎn)）；第五步：建立影像列表（注意：分帶；影像索引號(hào)的建立）；第六步：內(nèi)定向（注意：檢查內(nèi)定向結(jié)果）；第七步：添加航帶偏移點(diǎn)；第八步：連接點(diǎn)提取（注意：金字塔影像；相對(duì)定向；模型連接；怎樣處理警告；）； 第九步：自動(dòng)挑點(diǎn)（注意：按一定布局挑點(diǎn)；PATB自動(dòng)停止，但是需要EXIT）；第十步：交互編輯（空三核心，主要工作是：編輯連接點(diǎn)；刺控制點(diǎn)；編輯控制點(diǎn)）；第10-01步：顯示連接點(diǎn)分布，看連接點(diǎn)是否分布均勻（局部缺點(diǎn)，需要補(bǔ)點(diǎn)）；第10-02步：加控制點(diǎn)（注意：一般加四個(gè)邊角控制點(diǎn)，調(diào)PATB計(jì)算，預(yù)測(cè)（鈕）；第10-03步：顯示預(yù)測(cè)控制點(diǎn)圖標(biāo)（按顯示連接點(diǎn)布局，可以查看點(diǎn)

12、的分布情況）；第10-04步：按照預(yù)測(cè)的控制點(diǎn)位，將所有的控制點(diǎn)全部加完；第10-05步：調(diào)用PATB計(jì)算（注意：第一次計(jì)算時(shí)，記住像點(diǎn)的觀測(cè)精度值，后面需要賦值給Accuracy）；第10-06步：將像點(diǎn)的觀測(cè)精度值賦給Accuracy，同時(shí)改變權(quán)值。再計(jì)算. ；第10-07步：出現(xiàn)了“粗差點(diǎn)”這些不是同名像點(diǎn)，交互編輯“之”；第10-08步：調(diào)整編輯完一個(gè)點(diǎn)后，再調(diào)PATB進(jìn)行計(jì)算；第10-09步：這樣反復(fù)進(jìn)行，將所有的點(diǎn)全部調(diào)整好以后，再賦像點(diǎn)的觀測(cè)精度，同時(shí)加大權(quán)值；第10-10步：當(dāng)權(quán)給定合適的值以后，最好檢驗(yàn)一下得相對(duì)定向的上下視差；第10-11步：設(shè)置上下視差限差值。P95，這時(shí)

13、有的點(diǎn)“上下視差”超限，查找調(diào)整；第10-12步：當(dāng)相對(duì)定向得上下視差都在限差以?xún)?nèi)時(shí)，最后需要反復(fù)計(jì)算，直到像點(diǎn)觀測(cè)精度穩(wěn)定為止；第10-13步：當(dāng)像點(diǎn)觀測(cè)精度穩(wěn)定以后，需要將自動(dòng)調(diào)粗差狀態(tài)關(guān)閉。因?yàn)橐呀?jīng)沒(méi)有粗差了，需要將驗(yàn)后方差輸出來(lái)；第10-14步：調(diào)PATB計(jì)算；第10-15步： 查看加密成果報(bào)告；第10-16步：退出“交互式編輯狀態(tài)；第十一步：再主界面中創(chuàng)建“加密點(diǎn)文件”。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果生成測(cè)區(qū)內(nèi)一系列的空中三角攝影測(cè)量的控制點(diǎn)的加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。六、實(shí)習(xí)體會(huì)1、 此次實(shí)驗(yàn)是在VirtuoZo軟件的平臺(tái)上，對(duì)AATM和PATB的具體操作上，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中三角攝影測(cè)量的加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)的計(jì)算，

14、并且進(jìn)一步進(jìn)行平差；2、 空中三角測(cè)量是攝影測(cè)量生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，它利用少量地面控制點(diǎn)來(lái)計(jì)算一個(gè)測(cè)區(qū)中所有影像的外方位元素和所有加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)；3、 在傳統(tǒng)的作業(yè)方式下，空三是一項(xiàng)非常乏味和耗時(shí)的工作：選擇、轉(zhuǎn)刺加密點(diǎn)，量測(cè)加密點(diǎn)和控制點(diǎn)的相片坐標(biāo)，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差、檢驗(yàn)并剔除粗差等等；4、 空中三角攝影測(cè)量，可以根據(jù)像片之間的幾何關(guān)系，用一定數(shù)量的控制點(diǎn)解求出待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)；5、 由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，此次實(shí)驗(yàn)重在學(xué)習(xí)，并沒(méi)有具體操作，但是，經(jīng)過(guò)老師詳細(xì)且生動(dòng)的講解，我對(duì)空三加密的原理、模塊的功能以及AATM和PATB模塊操作步驟也有一定的了解，使我獲益匪淺；6、 將空三攝影測(cè)量與前面學(xué)習(xí)過(guò)的

15、雙向解析攝影測(cè)量和雙向數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)其的優(yōu)越性外業(yè)工作量小、效率高。實(shí)驗(yàn)四：4D產(chǎn)品的生成一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）、了解掌握 VirtuoZo 的主要功能模塊，利用自動(dòng)空中三角測(cè)量軟件完成一個(gè)區(qū)域的加密任務(wù) 2）、利用空中三角測(cè)量的成果，生成 DEM 3）、進(jìn)行數(shù)字微分糾正，生成 DOM，并且進(jìn)行影像鑲嵌 4）、采用已有航空影像的調(diào)繪資料，結(jié)合等高線(xiàn)圖完成一幅全要素矢量 DLG 制作 5）、對(duì)已有的紙質(zhì)地形圖掃描數(shù)字化，完成 DRG 制作二、實(shí)驗(yàn)器材VirtuoZo軟件三、實(shí)驗(yàn)原理4D產(chǎn)品的生產(chǎn)是在VirtuoZo NT系統(tǒng)下完成的，此系統(tǒng)是基于WindowsNT的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)

16、，利用數(shù)字影像或數(shù)字化影像完成攝影測(cè)量作業(yè)。由計(jì)算機(jī)視覺(jué)（其核心是影像匹配與影像識(shí)別）代替人眼的立體量測(cè)與識(shí)別，不再需要傳統(tǒng)的光機(jī)儀器。從原始資料、中間成果及最后產(chǎn)品等都是以數(shù)字形式，克服了傳統(tǒng)攝影測(cè)量只能生產(chǎn)單一線(xiàn)劃圖的缺點(diǎn)，可生產(chǎn)出多種數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字線(xiàn)劃圖、景觀圖等，并提供各種工程設(shè)計(jì)所需的三維信息、各種信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所需的空間信息。VirtuoZo NT不僅在國(guó)內(nèi)已成為各測(cè)繪部門(mén)從模擬攝影測(cè)量走向數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量更新?lián)Q代的主要裝備，而且也被世界諸多國(guó)家和地區(qū)所采用。四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 創(chuàng)建新測(cè)區(qū)，設(shè)置測(cè)區(qū)參數(shù)文件，包括影像分辯率，攝影比例尺，DEM間隔，成圖比

17、例尺，航帶數(shù)，影像類(lèi)型，等高線(xiàn)間隔。(2) 相機(jī)參數(shù)文件的數(shù)據(jù)錄入，需要說(shuō)明的是，相機(jī)要旋轉(zhuǎn)，因此各框標(biāo)的值也要相應(yīng)變化；(3) 地面控制點(diǎn)文件的數(shù)據(jù)錄入。(4) 原始影像的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的影像在測(cè)區(qū)下的Images目錄下。轉(zhuǎn)換時(shí)注意不同行帶是否旋轉(zhuǎn)。(5) 創(chuàng)建模型并進(jìn)行定向。(6) 控制點(diǎn)選擇：在相對(duì)定向界面下，按控制點(diǎn)的真實(shí)位置，在影像上依次量測(cè)。量測(cè)完后進(jìn)行精度檢查，可以進(jìn)行微調(diào)和刪除非控制點(diǎn)，使精度符合要求。(7) 絕對(duì)定向。(8) 生成核線(xiàn)影像。(9) 匹配預(yù)處理。(10) 影像匹配以及匹配結(jié)果編輯。(11) 編輯完成后，依次生成單模型的DEM、正攝影像、等高線(xiàn)、等高線(xiàn)和正攝影像的疊合等產(chǎn)品。(12) 顯示產(chǎn)品。(13) 多模型的拼接。（14） 制作DEM還可以運(yùn)用DEM Maker 功能內(nèi)插DEM（15）利用IGS測(cè)圖生成DLG。（16） 生成DRG。DRG是在圖廓整飾模塊中進(jìn)行。（17）數(shù)字柵格地圖精糾正（18)質(zhì)量報(bào)告及分析模型定向精度分為內(nèi)定向精度，相對(duì)定向精度和絕對(duì)定向精度。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果4D產(chǎn)品數(shù)字高程模型（Digit