数字航空摄影测量系统
Digital Aerophotogrammetry System
一、产品综述Products
数字航空摄影测量系统是煤航技术发展研究院结合测绘行业生产需求而开发的具有完全自主知识产权的大型遥感影像处理系统。该系统针对国内外框幅式真彩色影像数据源，能够自动、快速、精确的处理海量影像，进行空中三角测量、DSM/DEM 自动生成与编辑、DOM/TDOM自动生成与编辑，为用户提供多种大中小比例尺的数字测绘产品。以框幅式影像的流程完整、联机编辑为特色，该项目的研制为现有的航测成图流程提供了突破性解决方案，提高了作业效率，缩短生产周期。
二、系统功能Features
数字航空摄影测量系统包含三大功能，分别是：空三加密，产品生成，成果输出。
图1 系统功能
1.空三加密
为得到更为精确的加密成果，空三加密主要分为三个过程：
（1）自动匹配
基于金字塔匹配策略，使用GPU加速的影像自动匹配方法；
基于自由网平差的剔除粗差点算法；
影像自动匹配提供了强大的同名点自动匹配能力，下图2直观显示了控制点及匹配点的整体分布，
●红色为航带内匹配点；
●蓝色为航带间匹配点；
图 2 查看匹配点分布
（2）交互编辑
图3为人机交互编辑匹配点，
影像以金字塔格局显示，直观显示匹配点的整体分布； 支持平面和立体上量测控制点和连接点；
控制点与像点残差同时显示，直观方便检查平差结果；
图 3 空三编辑
（3）区域网平差
稳健的光束法区域网平差算法获取到可靠的外方位元素；
图 4 区域网平差结果
2.产品生成
（1）匀光匀色
在飞行时，受到不同气候、不同时期、不同拍摄环境以及薄云雾的影响，拍摄出的航空影像会表现出模糊、亮暗不均匀的现象，为了让测区所有数据为统一色调，看起来更为美观，匀光匀色功能可调整像片的色彩和亮暗程度。
下图为像片匀光匀色前后效果图。
图5匀光匀色前匀光匀色后
（2）DSM/DEM生成
直接从立体像对中提取出的高密度点云数据，自动生成全像素无缝数字地表模型。
采用一种基于地物要素及几何约束的密集匹配算法，生成数字表面模型DSM；
采用一种基于地形约束的滤波算法，生成数字高程模型DEM；
多CPU并行计算技术，充分保障了海量数据的自动生成能力；
根据不同地形分布设置相应类型参数，实现高质量的地形显示。
图 6 澄合1:2000测区DSM
图7 澄合1:2000 DEM
（3）（真）正射生成
图8为正射影像和真正射影像纠正图。
正射影像DOM纠正
以DEM模型纠正生成的DOM，可看到倾斜的建筑物，部分区域存在遮挡。
真正射影像TDOM纠正
是以DSM/（DEM + DBM）模型纠正生成的TDOM，可看到直立的建筑物，是没有被遮挡区域的。
图8 DOM纠正TDOM纠正
3.成果输出
（1）DSM/DEM输出
DSM/DEM立体编辑
●在真实的立体环境下根据地形编辑DSM/DEM；
●多人联机编辑的方式减少接边，提高了工作效率；
●支持矢量数据的导入，导出；
●支持DEM的采集。
图9 DEM编辑
DSM/DEM分幅输出
●按照标准图幅、矩形分幅格式输出DSM/DEM成果；
●根据外部导入的图幅数据，输出DSM/DEM成果；
（2）DOM/TDOM输出
DOM/TDOM编辑
●多人联机的编辑的方式减少接边，提高工作效率；
●与Photoshop实现无缝连接；
●友好方便的编辑房屋变形、拉花的工具
图11 DOM编辑
DOM/TDOM输出
●按照标准图幅、矩形分幅格式输出DOM/TDOM成果；
●根据外部导入的图幅数据，输出DOM/TDOM成果；
图12 DOM 1:10000分幅输出
三、独特优点Benefits
?可靠性高：基于GPU加速计算的影像匹配及基于自由网平差的自动挑点算法，保证
了点位的精度、分布。
?界面友好：采用多人联机编辑策略（多人可以对同一块产品进行编辑），避免大量的
接边工作，提高生产效率。
?自动化程度高：采用多CPU并行计算策略，利用算法恢复出最近接真实的地形，减
少编辑工作量。
?制作真正射影像：研究了基于面元和自适应路径的高程检测方法及基于投影方向判
断和顺序补偿的遮蔽补偿方法，实现了真正射影像的制作。
四、应用案例Applications
兰州测区介绍
下图为兰州测区1:500的部分数字成果，该测区多以山地为主。
DEM格网间距为2米，DOM分辨率0.2米。
图13 航迹查看原始影像
图14 生成DEM
图15 生成DOM
五、荣誉证书Achievement
数字航空摄影测量系统于2014年10月20日获得陕西省科学技术成果登记证书，于
2015年3月取得软件著作权登记证书。
1、航空摄影技术规范 （1）《全球定位系统（GPS）辅助航空摄影技术规定》 （2）GB/T 18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》 （3）全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T2009-2010）（4）《国家基础航空摄影补充技术规定》 （5）GB 12898-2009《国家三、四等水准测量规范》 （6）GB/T 19294-2003《航空摄影技术设计规范》 （7）《低空数字航空摄影规范》（CH/Z3005-2010） （8）《低空数字航空摄影测量外业规范》（CH/Z3004-2010） （9）MH/T 1005-1996《摄影测量航空摄影仪技术要求》，中国民用航空总局（10）MH/T 1006-1996《航空摄影仪检测规范》，中国民用航空总局 （11）GB/T 16176-1996《航空摄影产品的注记与包装》 （12）《国家基础航空摄影补充技术规定》，国家测绘局 （13）GB 15967-1995《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》 （14）GB/T 6962-2005《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影规范》（15）GB 7931-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量外业规范》 （16）GB 7930-2008《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》 （17）GB/T 20257.1-2007《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》 （18）GB 14804-93《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图要素分类与代码》（19）GB/T23236-2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》 （20）GB/T 18326-2001《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》 （21）CH 1002-1995《测绘产品检查验收规定》 （22）CH 1003-1995《测绘产品质量评定标准》 （23）国测国字【1997】20《测绘生产质量管理规定》 （24）GB/T 18316-2008《数字测绘成果质量检查与验收》 （25）GB/T24356-2009《测绘成果质量检查与验收》
数字摄影测量复习要点（2016.5） 1、摄影测量发展历程 模拟摄影测量(1851-1970) 模拟摄影测量主要是根据摄影过程的几何反转，反求地面点的空间位置。它所采用的仪器为光学投影器、机械投影器或光学-机械投影器模拟摄影过程，用光线交会被摄物体的空间位置。 解析摄影测量(1950-1980) 1957年，Helava提出用“数字投影代替”物理投影，数字投影就是利用电子计算机实时的进行共线方程的解算，从而交会出被摄物体的空间位置。 数字摄影测量(1970-现在） 利用数字影像相关技术，实现真正的自动化测图。 数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别： 1)处理的原始信息主要是数字影像； 2)以计算机视觉代替人眼的立体观测。 2、数字摄影测量的任务、特点 主要任务：使用星载(机载)传感器所获取的可见光影像对地球陆地区域进行信息提取，具体包括：目标量测、影像解译、地形图测绘、正射影像图制作、数字高程模型生成。 特点：数据量大、计算机运算速度快、技术精度高。 3、数字摄影测量 定义：数字摄影测量是利用影像相关技术来代替人眼的目视观测，自动识别同名点，实现几何信息的自动提取。 主要内容：影像及特征点的识别、同名像点的自动相关和匹配、数字影像纠正技术、数字高程模型（DEM）的制作、数字摄影测量系统的完整操作和测绘产品的生产。 4、计算机辅助测图 计算机辅助测图（又称数字测图）是利用解析测图仪或具有机助系统的模拟测图仪，进行数据采集和数据处理，测绘数字地图，制作数字高程模型，建立测量数据库。计算机辅助测图系统所处理的依旧是传统像片，且对影像的处理仍然需要人眼的立体量测，计算机则起数据记录与辅助处理的作用，是一种半自动化的方式。计算机辅助测图是摄影测量从解析化向数字化的过渡阶段。
ICS 07.040 A 75 GDEIL B 广东省高端新型电子信息联盟标准 GDEILB007—2014 无人机数字航空摄影测量 与遥感外业技术规范 Technical specifications for digital aerophotogrammetry and remote sensing of unmanned aerial vehicle 2014-12-10发布2015-01-10实施广东省高端新型电子信息产业技术标准联盟发布
GDEILB 007—2014 目次 前言................................................................................ II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 外业技术流程 (2) 5 前期资料搜集要求 (3) 6 现场勘踏要求 (3) 7 技术设计书编写要求 (3) 8 航拍实施要求 (3) 9 控制点测量要求 (4) I
GDEILB 007—2014 II 前言 本联盟标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。 本联盟标准由广州地理研究所提出。 本联盟标准由广东省高端新型电子信息产业技术标准联盟归口。 本联盟标准起草单位：广州地理研究所、广州云图信息科技有限公司、广州星唯信息科技有限公 司、广州市浩图信息科技有限公司、广州绘宇智能勘测科技有限公司。 本联盟标准主要起草人：李勇、杨骥、周霞、龙维宇、周捍东、李明、杨之波、范海林、谭军辉、王大成、蒋小春、肖卫华、夏青。 本联盟标准为首次发布。
数字摄影测量系统的生产流程及技术要求 Jx-4制作3D产品的流程 全数字摄影测量的4D产品DEM、DOM、DLG、DRG都是以数据形式获取和归档的,数据信息以真三维地理坐标形式存储,生产过程可无损数据传递、测图、编辑一体化,点点都包含三维信息,这是以往模拟、解析摄影测量所无法比拟的。JX-4开发了基于微机的摄影测量专用立体图像图形显示卡,立体感强,可达到子象元级的测量精度,并实现立体影像、立体图形的缩放、3D漫游和高精度量测;JX-4在硬件操作上又继承了解析测量仪所使用的手轮、脚盘、脚踏开关,操作过解析测量仪的人员只要熟悉JX-4的软件流程则能很快地上机测图。利用Jx-4制作3D产品的流程 1、定向建模 1.1生产流程 定向建模的精度是影响整个产品精度的关键。定向建模的工作流程。 定向建模有3种空三方式: ⑴无空三加密成果导入数据,直接在像对上定向建模; ⑵JX-4空三数据导入; ⑶其它系统如VirtuoZo、HELEV A、ImageStation等数字化空三结果导入。 前两种形式的定向建模过程都可采用批处理来完成。 1.2技术要点 1.2.1 扫描数据要求 扫描像元大小不大于0.025mm,影像数据格式为TIFF格式,扫描影像反差适中,航片框标清晰,影像直方图覆盖在0—255之间,基本呈正态分布。 1.2.2 定向建模的精度保证 一是引入已有的空三成果,内定向的框标坐标一定要与空三加密的框标坐标一致。为使核线质量更好以利于相关性匹配,进行相对定向时选中“空三导入后做自动定向”的参数功能。二是做空三加密和测图若不是同一个作业员,空三导入后应该再观测一次大地控制点并且再计算一次大地定向以消除人差。 1.2.3工作区划定与核线影像的裁切 要重视工作边划定和核线影像的裁切。定向完成后必须要对工作区进行划定,工作区范围会影响每个像对的正射影像镶嵌的重叠度。JX-4全数字摄影测量的镶嵌过程能达到无缝拼接,这是原手工镶嵌所无法达到的。影像裁切只能进行一次,若已切过一次就不允许再切。如果确实需要重新裁切,就必须再做一次核线重采样,并且重新绝对定向和计算,原有的可用数据将全部丢失。出现此种情况需
数字摄影测量学 一、绪论 两个基本关系：几何关系、对应性关系 划分摄影测量发展阶段的根本依据是他们处理两种关系的方式 数据获取技术发展 航空数码成像；卫星成像；POS;LiDAR;SAR;低空摄影测量；移动测量系统理论发展 灭点理论；广义点理论；多基线立体；影像匹配理论发展；目标自动识别 应用发展 灭点应用实践；广义点摄影测量的应用；数码城市建模；数据处理新算法 二、数字影像获取与处理（4-9节） 2.4、数字航摄仪 线阵：ADS40、ADS80、TLS、JAS 面阵：DMC、UCD、A3、SWDC 2.5、POS POS=GPS+IMU 用于在无地面控制或少量地面控制情况下航空遥感对地定位和影像获取 差分GPS获取高精度位置测量数据 INS输出高采样率的位置数据，高精度的姿态数据 2.6、LiDAR 快速获取精确的高分辨率DSM以及地面物体的三维坐标 2.7、航天数字影像获取系统及特点 特点：高分辨率，线阵式CCD、采用有理函数模型、立体成像、定位精度高提供高分辨率的全色、多光谱、高动态范围和高信噪比的影像、多景影像 主要问题：云量和雪量问题；获得与传统航片一样的制图精度比较困难 2.8、SAR 一般是侧视成像，是一种高分辨率相干成像系统；斜距投影 主要存在斑点噪声、斜距影像的近距离压缩、透视收缩、叠掩、阴影及地形起伏引起的像点位移等几方面的问题 2.9、倾斜摄影测量 特点：反映地物周边真实情况、可实现单张影像量测、 建筑物侧面纹理可采集、数据量小易于网络发布
三、摄影测量解析方法（1-6节） 背景：近景摄影测量中，常常采用大角度大重叠度的摄影方式，外方位元素中存在大的旋转角，相邻摄站点之间存在较大的位置差异，初值很难获取。 经典欧拉角方法不再适用。需要不依赖位置与姿态初始值的解析方法。 3.1、空间后方交会 在后方交会中，有效可靠地描述两坐标系之间的旋转关系是解决问题的关键。 描述旋转的常用形式：欧拉角、正交旋转矩阵、四元数 欧拉角：能明确表示旋转矩阵R的几何意义，但需要较好的位置和姿态初值。 方向余弦法 方案：将9个方向余弦值作为待求参数，参与平差解算。R中只有3个独立元素，其余6个参数可以根据6个正交条件推得。因此可根据6个正交条件建立6个条件方程，按附有条件的间接平差直接解算未知参数。 优点：不要求初值，避免了三角函数的计算和欧拉角方法中因旋转角定义不同而导致的公式不同所带来的不便，收敛速度快。 四元数 几何意义：代表了一个转动，可同时确定刚体的位置和姿态。 方案:旋转矩阵用四元数表示，只有一个约束条件，同样据此可建立附有限制条件的间接平常模型解求未知参数 优点：和方向余弦法一致 缺点：较差的初值，收敛情况不如方向余弦法；都能正确收敛时，收敛次数相当，而方向余弦法计算结果更接近于经典欧拉角方法。 Givens变换：用正交变换解最小二乘问题，数值稳定性和解的精度往往优于组成法方程组的方法。当法方程组病态时尤其如此。 3.2、相对定向 原理：共面方程完成标志：上下视差为0。 连续法相对定向元素：以左像空间坐标系为基础，右像片相对于左像片的相对方位元素称为~。 单独法相对定向元素：在以左摄影中心为原点、左主核面为XZ平面、摄影基线为X轴的右手空间直角坐标系中，左右像片的相对方位元素称为~。 大角度相对定向：经典方法μ、v的假设不合理；迭代难以收敛。 基于方向余弦和四元数的连续相对定向均需考虑基线长度的约束条件。 相对定向迭代解法：一般是在影像的内方位和姿态的近似值为已知时被应用。 相对定向直接解法：当内方位、姿态均为未知时采用。
合同编号： 技术开发（委托）合同项目名称：郑州市航空港区数字航空摄影与1:1000数 字正射影像地图制作 委托方（甲方）：郑州航空港区管理委员会 受托方（乙方）：中煤地（西安）视讯科技有限公司 签订时间： 2014年 4月25日 签订地点：郑州市 中华人民共和国科学技术部印制
填写说明 一、本合同为中华人民共和国科学技术部印制的技术开发（委托）合同示范文本，各技术合同登记机构可推介技术合同当事人参照使用。 二、本合同书适用于一方当事人委托另一方当事人进行新技术、新产品、新工艺、新材料或者新品种及其系统的研究开发所订立的技术开发合同。 三、签约一方为多个当事人的，可按各自在合同关系中的作用等，在“委托方”、“受托方”项下（增页）分别排列为共同委托人或共同受托人。 四、本合同书未尽事项，可由当事人附页另行约定，并可作为本合同的组成部分。 五、当事人使用本合同书时约定无需填写的条款，应在该条款处注明“无”等字样。
本合同为郑州航空港区管理委员会（下简称甲方）委托受托方中煤地（西安）视讯科技有限公司（下简称乙方），进行郑州航空港区数字航空摄影与1：1000数字正射影像地图制作开发工作，并支付相关费用。双方经过平等协商，在真实、充分表达各自意愿的基础上，根据《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国测绘法》和有关法律法规的规定，本着平等自愿和诚实信用的原则，一致同意签订如下合同： 第一条：测绘范围 按甲方提供的摄区范围，面积约398.6平方公里。 摄区边界个拐点坐标及指定区域的植被调查范围图纸附后。 第二条：测绘内容及要求 1. 摄影面积：约398.6平方公里 2. 测绘内容： （1）真彩色航空摄影约398.6平方公里 （2）1:1000正射影像图制作约398.6平方公里 （3）植被范围调查 35平方公里 3. 技术要求： （1）航空摄影
无人机数字摄影测量系统的设计和应用 122 郑团结王小平唐剑 （总参测绘信息技术总站，陕西，西安，710054；西安大地测绘有限公司，陕西，西安，710054）摘要：无人机数字摄影测量系统为适应城市规模化测绘生产需要而设计开发，项目从机体设计、航线设计、通讯设计、监控设计、数据处理等各个层面，对航空摄影的原理、方法及相关参数进行了深入探讨和简要总结。项目进行了自动驾驶实验、超视距飞行实验、控制飞行实验、发动机空中停车紧急处理实验、干扰实验等常规实验，完成了数百平方公里摄影任务，实现了无人机摄影测量一体化的整合集成。应用结果表明，该系统具有“三高一低”的重要特性（高机动性、高分辨率、高度集成、低成本），而且更加适应城市规模化测绘生产需要。 关键词：无人机IMU DGPS数字摄影测量系统研制 分类号：TP965 Headquater 作者简介：郑团结（1975-）男，博士生,主要从事摄影测量和3S集成方向的研究. 作者简介：王小平（1959-）男，高级工程师，主要从事航测无人机研制应用研究. The Design and Application of Digital Photographic System Based On The Unmanned Aircraft Zheng Tuanjie Wang Xiaoping Tang Jian （the General Staff Surveying and Mapping Master Station,xi’an,710054? Xi’an Dadi Surveying and Mapping Company，xi’an,710054） Abstract：Digital photographic systems based on the unmanned aircraft was designed and manufacture for performing the cyber surveying and mapping,the project consists of airframe design,course line design, communication system design,control system design,data processing system design,this paper made a deeper research into the theory and the method of photography,and draw some conclusions of it.the project conduct a a whole set of test such as automatic guide,transcend sight flying,control flying,motor deadman's emergency handle,constructive interference,be successful in fulfilling the aerial photography over large areas,achieved integration photographic based on the unmanned aircraft.The application declared,the system has three merits, it’s mobile activity is higher,it’s resolution is better,it’s integration is better?and it is performing the cyber surveying and mapping. Keywords：Unmanned Aircraft?IMU?DGPS?Digital Photographic System 引言 3S技术、计算机技术、自动控制技术、数字通信技术的不断发展促使摄影测量的手段和方法推陈出新，数字摄影测量的技术成熟之后，其发展方向必然是高度集成、高度机动而面向大众，无人机摄影测量系统 ]2,1[ 的开发和应用不但丰富着“数字地球”的资源空间，而且改善着测绘科学的装备结构。 一、系统概述 无人机摄影测量系统是具有GPS导航、自动测姿测速、远程数控及监测的无人机低空定时摄影系统，系统以无人驾驶飞行器为飞行平台，以高分辨率数字遥感设备为机载传感器，以获取低空高分辨率遥感数据为应用目标，主要用于地理数据的快速获取和处理。该系统利用单反数码相机、GPS、自动测姿测速设备、数传电台获取“数字城市”必需的影像数据、摄站坐标、摄影姿态；利用相关设备和程序实现影像纠正参数的初始标准化；利用数字摄影测量软硬件进行影像纠正拼接。从而为制作正射影像、地面模型或基于影像的城市测绘提供最简捷、最可靠、最直观的应用数据。
嘉鱼市国土资源局航空摄影测量及DEM、DOM、DLG生产项目 技术文件 [航空摄影部分] 武大吉奥信息技术有限公司 2009年10月
目录 1 航摄技术文件 (3) 1.1技术说明 (3) 1.1.1 含惯导的ADS40技术路线 (3) 1.1.2 不含惯导的DMC技术路线 (4) 1.1.3 传统彩色胶片相机技术路线 (5) 1.1.4 作业流程 (6) 1.2技术方案 (7) 1.2.1 主要工作内容 (7) 1.2.2 技术依据 (7) 1.2.3 测区概况 (8) 1.2.4 成图规格 (10) 1.2.5 航空摄影 (10)
1航摄技术文件 1.1技术说明 1.1.1含惯导的ADS40技术路线 ADS40是由全球著名的摄影测量公司徕卡公司开发的线阵列推扫式摄影系统，它高度集成了高精度全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（IMU），其中高精度全球定位系统与地面基站GPS或精密星历数据联合解算后能够以2HZ频率提供高精度绝对坐标，具有长时低频高精度特点；惯性测量单元能够以200HZ频率记录航摄仪相对位置和高精度姿态数据，具有短时高频高精度的特点，两者紧密集成能够有效补偿彼此的系统误差，利用ADS40进行航空摄影，可以为每条扫描线产生准确的外方位元素。而利用摄影测量技术成图的关键技术是如何获取精确的影像外方位元素以恢复摄影时的立体状态，使用ADS40航摄系统进行航摄，一方面可以直接获取高清晰、高品质、高分辨率、多光谱数字航摄影像，另一方面能够获取每一条扫描影像的外方位元素，这样在影像后处理过程中只需结合精密卫星星历或GPS同步观测数据就能够得到准确的外方位元素，从而恢复整条航带摄影时的立体构像；空三加密处理时只需要在加密分区四角和中心加测像片控制点就可以保证影像空三加密精度，大大减少外业像控点数量，同时ADS40基高比较大，高程量测精度高，也可以成倍地减少外业高程控制点测量工作，有效缩短成图周期。4 采用ADS40实施航摄的总体技术步骤包括资料收集和空域申请、POS 辅助航空摄影、像片控制测量、航摄内业四个部分。 首先，根据合同要求收集测区必要的控制，地形图分幅图名，市行政划分，主要交通干线等资料以及航空摄影空域申请资料，再根据空域申请
当代摄影测量作业 1.摄影测量的“3个”基本关系？各有什么难点？ 摄影测量的射影空间中的基本几何关系式包括：物像之间的共线条件关系式、物像之间的直接关系式、像像之间的共面条件关系式。 （1）射影空间中物像之间的共线条件方程式， 在欧氏空间下的共线条件方程是一个非线性方程。同时在实践中广泛采用它的主要困难在于,这种方法将导致庞大的法方程系。 （2）物像之间的直接关系式 如果再把物方射影坐标系的单位点E和另外一个未知点a的射影坐标以及它们所对应的像点坐标代入式中，并整理得到矩阵形式为: 该关系式建立了物点与像点射影坐标之间的直接关系，它不包含任何中间参数，在求解物点的摄影坐标时非常有用。 （3）像像之间的共面条件关系式 利用射影坐标与欧氏坐标之间的转换关系，把以上欧氏坐标用射影坐标代换，并经过整理得:
该形式就是射影空间中同名点之间的共面条件关系式。 2.大幅面航空数码相机制造有什么难点？现有的解决方案有哪些？ 各有什么优缺点？ 制造大幅面阵航空数码相机最主要的困难是大幅面的面阵列CCD的制造比较困难，对于面阵 CCD 传感器，由于受生产技术的制约——CCD 芯片的面积越大，成本越高，出现“坏点”的机率就会越大，制造较大面积的 CCD 芯片存在的难点是“坏点”问题。随着 CCD 面积的增大，这些因素很大程度上制约了大面阵 CCD 图像传感器的发展。所以生产像幅为230 X 230 mm2的大幅面的面阵CCD相机还有困难。 解决方的方案有：面阵CCD拼接 面阵CCD拼接的技术方案主要有两类：外拼接和内拼接。从成像视场的角度分析，外拼接主要是指外视场分光的方法，外视场分光是由多个光学系统组成，每个光学系统有一个或多个CCD器件独立成像，分别占据视场的一部分, 共同组成整个大视场。内拼接是指所有 CCD 共用一套镜头系统，其实现途径有两种：一种是 CCD 器件直接拼接，顾名思义就是 CCD 器件在机械上首尾搭接。另一种是通过光学系统分光的方法进行光学拼接。这种 CCD 拼接在实现形式上也有两种：光路分光和光束分光。光路分光是通过棱镜将光路分成多路，把镜头系统的一个像面分成独立的几个子像面，从而达到拼接的目的。光束分光是一种两次成像的分光系统，将第一次成像像面上的光束分成多束，再通过光纤分束或透镜分束等方法将各束光分别成像在第二像面上，从而达到分光的目的。由于普通 CCD 器件的光敏面以外的边缘以及引脚的影响，直接拼接时 CCD 器件之间会产生缝隙，实现难度比较大；虽然市场上已有一些可供拼接的CCD 器件出现,这些CCD 器件的引脚都做在一侧,光敏面以外的边缘也很小,但是直接拼接实现起来仍十分困难,无法达到无缝拼接的目的。 随着计算机和 CCD 技术的发展，航空数码相机必将成为高分辨率、高精度航空遥感以及无控制航测的主要技术手段，航空数字影像也必将成为大比例尺地理空间信息获取的重要数据源。随着数字航空遥感的进一步发展，航空数码相机必将在信息化测绘中发挥重要作用。 3.分析比较航空面阵、航空线阵、航天线阵空中三角测量的异同？
《数字摄影测量学》 实 习 报 告 学院： 班级： 姓名： 学号： 日期：
一、实验的意义和目的 本次实习是基于全数字摄影测量系统VirtuoZo平台，制作数字高程模型、数字正射影像、数字线划图等数字产品。是将理论知识与实际生产相结合的过程。通过对VirtuoZo的应用实习，熟悉该系统的基本功能及操作特点，掌握DEM、DOM、DLG产品制作过程。 二、实习内容 1、学习VirtuoZo摄影测量系统； 2、2_Hammer测区数据准备：参数录入； 3、模型定向：内定向、相对定向、绝对定向、核线影像生成； 4、2_Hammer测区2个模型的影象匹配； 5、产品生成（DEM、DOM、等高线） 三、操作步骤 1.启动VirtuoZo 正确安装VirtuoZo 之后，即可以运行程序。 在Windows 中启动VirtuoZo 有以下几种方法： 在桌面启动VirtuoZo的快捷方式。 依次单击选项“开始” > “程序” >Supresoft > VirtuoZo > VirtuoZo，即可调用VirtuoZo软件。 在Windows系统的资源管理器中，找到VirtuoZo安装目录，在bin子目录下找到VirtuoZo.exe文件，双击鼠标即可实现调用。 2.新建测区 （1）选择文件> 新建/打开测区新建一个测区。 （2）在弹出的打开参数对话框中文件名栏填入测区名hammer，单击打开。（3）单击主目录一栏右侧的按钮，选择测区目录，例如Hammer文件夹，确定后如图所示。按照默认设置即可，单击保存。 3.创建相机参数和像控点文件 创建相机参数文件： （1）选择主界面下的设置>相机参数来设置相机参数。
数字摄影测量学(专升本)阶段性作业1 单选题(共40分) 说明:（） 1. 数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的产品不同，其中，数字摄影测量的产品是 _____。(4分) (A) 模拟产品 (B) 数字产品 (C) 模拟产品或数字产品 (D) 以上都不是 您的回答：C 2. 数字摄影测量的基本范畴还是确定被摄对象的几何与物理属性，即量测与 _____。(4分) (A) 理解（识别） (B) 生成DTM (C) 生成正射影像图 (D) 影像数字化测图 您的回答：A 3. 计算机辅助测图的数据采集过程中，第一个步骤是像片的 _____。(4分) (A) 定向 (B) 相对定向 (C) 外定向 (D) 绝对定向 您的回答：A 4. 按地形图图式对地物进行编码，可分两种方式进行。其中，只需要 3位数字的编码方式是_____，其缺点是使用不方便，使软件设计复杂。(4分) (A) 顺序编码 (B) 按类别编码 (C) 按地物编码 (D) 按地貌编码 您的回答：A 5. 量测的数据即每一点的三维坐标是数字测图数据的主体。对量测的每一点要填写坐标表，在填写时，除了最主要的内容——点的X，Y，Z坐标之外，还必须填写其_____，供编辑与绘图时检索用。(4分) (A) 链接指针 (B) 属性码 (C) 首点检索指针
(D) 公共检索指针 您的回答：A 6. 模型之间的接边及相邻物体有公共边或点的情况，均要用到 _____功能，避免出现模型之间“线头”的交错，或者本应重合的点不重合。(4分) (A) 直角化处理 (B) 吻接 (C) 复制（拷贝） (D) 直角点的自动增补 您的回答：B 7. 在数据输出之前，需对所采集的数据进行必要的处理，主要包括建立数字地面模型与 _____。(4分) (A) 生产数字地图的数据编辑 (B) 建立数字正射影像 (C) 生产地形数据库 (D) 栅格影像数据的矢量化处理 您的回答：A 8. 机助测图的数据编辑任务有图形编辑与 _____两类。(4分) (A) 地物编辑 (B) 字符编辑 (C) 属性编辑 (D) 地形图图式编辑 您的回答：B 9. 计算机辅助测图的数据输出的两个重要方面是数据库和 _____。(4分) (A) 生成DEM (B) 生成数字化地图 (C) 屏幕 (D) 栅格影像 您的回答：C 10. 在计算机辅助测图的数据处理中，无论是联机还是脱机的编辑，机助测图数据编辑应包括插入、修改 任意一点和_____等必须的功能以便对已记录的信息作修改。(4分) (A) 复制 (B) 删除 (C) 剪切 (D) 镜像 您的回答：B 多选题(共18分)
一、单项选择题（共80 题，每题1 分，每题的备选项中，只有1 个最符合题意） 1、使用N台（N>3）GPS接收机进行同步观测所获得的GPS边中，独立的GPS边的数量是（）。 A.N B.N-1 C.N(N+1)/2 D.N(N-1)/2 2、我国现行的大地原点、水准原点分别位于（）。 A.北京、浙江坎门 B.北京、山东青岛 C.山西泾阳、浙江坎门 D.陕西泾阳、山东青岛 3、大地水准面精化工作中，A、B级GPS观测应采用（）定位模式。 A.静态相对 B.快速静态相对 C.准动态相对 D.绝对 4、为求定GPS点在某一参考坐标系中的坐标，应与该参考坐标系中的原有控制点联测，联测的点数不得少于（）个点。 A.1 B.2 C.3 D.4） 5、地面上任意一点的正常高为该点沿（）的距离。 A.垂线至似大地水准面 B.法线至似大地水准面 C.垂线至大地水准面 D.法线至大地水准面 6、GPS的大地高H、正常高h和高程异常ζ三者之间正确的关系是（）。 A.ζ=H-h B.ζ 数字摄影测量学作业题参考答案 绪论 P6 3：概念在P3，组成：图0-1 5：任务：数字摄影测量的基本范畴还是确定被摄对象的几何与物理属性，即量测与理解。即不仅要自动测定目标点的三维坐标，还要自动确定目标点的纹理。 现状：处理数字影像或数字化影像、自动化和半自动化作业 面临的若干典型问题…… 第一篇 计算机辅助测图与数字地面模型 第一章 计算机辅助测图的数据采集 15页 2：P8-9。 1）像片的定向：内定向、相对定向、绝对定向/光束法一步定向 2）输入基本参数：测图比例尺、图幅的图廓点坐标等 3）输入/选择地物属性码，依次采集各点 4）量测同一类地物中的其它各地物 5）量测新的地物，方法同上3、4。 6）必要时，联机编辑。 3：便于管理、输入、显示、输出等。 1）键盘输入 2）菜单输入 仪器面板输入 数字化菜单仪输入 屏幕菜单 3）音响输入 4：略 第二章 计算机辅助测图的数据处理 19页 1：建立DTM与生产数字地图的数据编辑（图形编辑、字符编辑），目的是保证所测数据的图形表示和注记都正确、符合规范要求。 4：略1、键盘命令2、功能键3、菜单式交互 12：图形编辑：复制、删除、修改、自动闭合、捕捉、平行化、直角化等。字符编辑：中英文注记、字库、符号库。 第三章 计算机辅助测图的数据输出33页 1：1）输出至数据库2）应用数控绘图仪，将所获取的数字地图以传统的方式展给在图纸上(或屏幕上)。 图形输出主要功能为P21： ·图板定向； ·绘图廓与公里格网； ·绘制各种独立制图符旱，如三角点等； ·绘制各种类型的线，如虚线、点划线等； ·曲线拟合与光滑； ·绘已知线的平行线； ·进行闭合区域内的符号填充，如晕线、植被符号、地貌符号等； ·各种方位、不同型号的中、西文及数字注记。 7：图板定向的目的是建立空间坐标系(大地坐标系)与绘图坐标系之间的变换关系。过程即坐标转换的过程。 9：符号库的建立有两种方式。 一种是早期使用较多的子程序库，即对每一符号编制一个子程序，全部符号子程序构成一个程序库。执行简单、占存储空间大。 另一种是由绘图命令串与命令解释执行程序组成。算法复杂点、占存储空间少点、执行需指定参数。如一个铁路的符号命令参数串可设计为： 绘曲线；绘平行线，宽度；分段，间隔；垂线，长度；填充。 11：1）图板定向； 2）绘图廓与公里格网； 3）绘制各种独立制图符号，如三角点等； 4）绘制各种类型的线，如虚线、点划线等； 5）曲线拟合与光滑； 6）绘已知线的平行线； 7）进行闭合区域内的符号填充，如晕线、植被符号、地貌符号等； 8）裁剪 9）各种方位、不同型号的中、西文及数字注记。 第四章 数字地面模型的建立 61页 2略P35-36：1、规则格点（格网） DEM2、不规则三角网 DEM3、Grid-TIN混合形式的DEM 1 前言 1.1主要工作内容 （1）获取增城市市域范围内约1650平方公里真彩数码航片。 （2）沿增从高速、北三环高速和广河高速公路测绘面积约216平方公里1：2000数字线划图（DLG）。 （3）中心城区62平方公里1：2000数字线划图（DLG）修测。 （4）广汕路以北第一期测绘302平方公里1：2000数字线划图（DLG）。 （5）广汕路以北第二期测绘498平方公里1：2000数字线划图（DLG）。 （6）广汕路以南650平方公里数字正射影像图（DOM）生产。 1.2 技术依据 表1 技术依据 1.3 测区概况 增城市地理位置十分优越。位于珠江三角洲东北部。因地处连接香港、深圳、广州三个大都市的中部，被称之为“黄金走廊”。 全市地形北高南低，北部山地面积约占全市面积的8.3%；丘陵主要分布在中部，约占全市面积的35.1%，低丘和台地集中在中南部，约占全市面积的23.2％；南部是广阔而典型的三角洲平原，加上河谷平原，约占全市面积的33.4%。航摄范围以行政境界为基础采用满图幅方式进行外扩设计。 1.4 气候状况 增城市气候温和，土地肥沃，风调雨顺，全年平均气温为22.2度，年降雨量1869mm。 4～9月为雨季，占年降雨量的85％，10～3月为干季，占雨量的15％。受地形影响，降雨量北多南少；北部正果最多年降雨量3049.1mm，南部石滩最少年降雨量只有877mm。夏季常有台风侵入，年平均2次，最多年达7次，也有无台风的年份，风力最大可达11级，对南部地区影响较大。 图1 增城市航摄范围示意图 1.5 飞行平台、航摄仪及摄影基地 飞行平台：运5 航摄仪：SWDC-4 机场：广州白云机场 1.6 SWDC-4数码航摄仪简介 本次航空摄影测量项目拟采用国产SWDC-4真彩数码航空摄影仪实施。 1.6.1 SWDC-4数码航空摄影仪 国产SWDC-4数码航空摄影仪是中国测绘科学研究院与河南理工大学共同研发成功新一代航摄仪。本项目的产品是传统航摄仪的更新换代产品和国外同类产品的替代产 六、侧绘、遥感 全数字化摄影测量系统VirtuoZo项 目简介： VirtuoZo是我校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。经过近二十年的奋斗，VirtuoZo的核心技术处于国际领先水平，目前已研制开发了工作站、微机两大类。其主要功能为从输人的数字地面模型制作带等高线的正射影象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。 VirtuoZo工作站版本由澳大利亚VirtuoZo System公司与香港中威图形有限公司代理在世界市场上销售，已有40余套销售到美国、日本、澳大利亚等国家和地区，国内销售已超过10套，已推广到广东国土局、山东测绘局等单位。VirtuoZo 微机版本商品化工作基本完成，即将推向国内市场。 近景摄影测量技术项目 简介： 该技术可用不同摄影方式（包括多重摄影）、不同摄影机、不同控制点布局和不同精度要求等进行多种近景摄影测量，有国内当前近景摄影测量解析处理最完整的软件系统，能广泛应用于工业、农业、水利、建筑、医学、生物、考古、刑侦等领域。 先后完成了矿区危崖产状、水轮机叶片、奶牛形体等20多项工程，特别是完成了香港志莲寺的整体搬迁重建工程的结构设计与安装施工监理。 连续运行卫星定位导航服务系 统 是利用GNSS卫星导航定位技术，在一个城市、一个地区或一个国家根据需求按一定距离建立长年连续运行的一个或若干个固定GNSS参考站，利用计算机、数据通信设备和互联网络（LAN/WAN）技术将各个参考站与数据中心组成网络，由数据中心从参考站采集数据，利用参考站网软件进行处理，然后向各种用户自动地发布不同类型的卫星导航原始数据、各种类型RTK改正数据等组成的一个网络系统。这个系统能够全年365天，每天24小时连续不断地运行，全面取代常规大地测量控制网，全天候地支持各种类型的GNSS测量、定位、变形监测和放样作业。用户只需一台GNSS接收机，进行野外作业，即可进行毫米级、厘米级、分米级、米级的准实时、实时的快速定位、事后定位或导航定位。 提供GPS原始数据，为城市市政建设、资源管理、精细农业、环境监测、车辆自动定位导航、地理信息系统和市政管理等服务，满足地籍测量、建筑放样和施工控制、港口和受限制水道的精密导航、线路道路测量、高精度资产管理、地形测量和工程测量、油气勘探等行业用户需求。 80 构成国家的新型大地测量动态框架体系和构成城市地区新一代动态参考站网体系。 进行天气预报、电离层变化分析、雷电侦测等工作，为战备后勤保障起到重要作用。 提供GPS原始数据，为城市市政建设、资源管理、精细农业、环境监测、车辆自动定位导航、地理信息系统和市政管理等服务，满足地籍测量、建筑放样和施工控制、港口和受限制水道的精密导航、线路道路测量、高精度资产管理、地形测量和工程测量、油气勘探等行业用户需求。 构成国家的新型大地测量动态框架体系和构成城市地区新一代动态参考站网体系。 文章编号:049420911(2005)1120041202中图分类号:P204 文献标识码:B 数字航空摄影测量的相机检校 张建霞1,2,3,王留召2,3,4,刘先林3,李天子2,3,郭 辉2,3 (1.西安科技大学,陕西西安710054;2.河南理工大学,河南焦作454001;3.中国测绘科学研究院, 北京100039;4.昆明理工大学,云南昆明690053) C amera C alibration for Digital Air Survey ZH ANGJian 2xia ,W ANGLiu 2zhao ,LI U X ian 2lin ,LI T ian 2zi ,G UO Hui 摘要:介绍数字航空摄影测量中数字相机检校的理论与方法,主要包括检校场的建立、检校的数学模型及解算和检校结果的验证 等内容。通过实例验证与分析得出结论,为数字航空摄影测量系统研究的后续工作提供基础性的保证。 关键词:数字影像;相机检校;检校参数;航空摄影测量 收稿日期:2005204205 基金项目:河南省科技攻关资助项目(0524220043) 作者简介:张建霞(19752),男,江苏淮安人,讲师,主要从事摄影测量教学和研究工作。 一、引 言 目前国内航空摄影测量仍然大量使用进口的模拟航空摄影相机,不仅价格昂贵,要使用胶片,还要用昂贵的仪器进行胶片影像数字化,而且胶片动态 范围小(6～7bit ),航摄质量低,测图周期长,影响整个行业进步。另外,近几年国家每年有1亿多元的航空摄影任务,以国家、集体,甚至个人等形式的航摄队伍,都难以完成,只有发展新的数字航空摄影测量系统,才能适应这一需要。航空摄影用数字相机是数字航空摄影测量的关键设备,而数字相机不是专门为摄影测量设计的,是非量测相机,其内方位元素无法直接测定,也存在较大的光学畸变差。因此,数字相机的严格检校是数字航空摄影测量的基础性工作之一。 二、数字相机检校 1.数字相机及其检校 数字相机是由传统相机演变而来,仍使用传统的光学系统,只是图像信息的载体发生了变化,在原有胶片的位置换上了CC D 芯片。景物光信号通过CC D 转换为电信号,再由模数转换形成数字影像。 数字相机检校的目的是恢复影像光束的正确形状,即通过检校获取影像的内方位元素和各项畸变系数。 2.数字相机检校内容及误差来源分析 数字相机的检校内容包括主点位置(x 0,y 0)的测定;主距(f )的测定;光学畸变系数的测定。数字相机的误差由光学误差、电学误差和机械误差组成。 光学误差主要是指光学畸变误差,即指相机物镜系 统制作、装配引起的像点偏离其理想位置的点位误差,它分为径向畸变差和偏心畸变差两类;电学误差主要包括行同步误差、场同步误差和采样误差;机械误差是指从光学镜头摄取的影像转化到数字化阵列影像所产生的误差,主要由以下两个因素引起:①扫描阵列不平行于光学影像,致使数字化影像相对于光学影像有旋转;②每个阵列元素尺寸不同而产生不均匀变形。 3.数字相机检校的数学模型 本检校是一种基于空间后方交会的检校方法。它以共线方程为基础,以像点坐标作为观测值,解求相机内外方位元素、畸变系数以及其他附加参数的检校方法。顾及改正项的共线方程式为(x -x 0)+Δx = -f a 1(X -X S )+ b 1(Y -Y S )+ c 1(Z -Z S )a 3(X -X S )+b 3(Y -Y S )+c 3(Z -Z S ) (y -y 0)+Δy = -f a 2(X -X S )+ b 2(Y -Y S )+ c 2(Z -Z S ) a 3(X -X S )+ b 3(Y -Y S )+ c 3(Z -Z S ) (1)以像点坐标为观测值,可列出误差方程式 V =AX E +BX I +CX AD -L (2)式中,X E 表示影像外方位元素;X I 表示影像内方位 元素;X AD 表示一些附加参数,主要包括光学畸变改正项。 三、检校实例 1.概 述 本次数字相机检校的数学模型解算引进了墨尔 1 42005年 第11期 测 绘 通 报数字摄影测量学作业题答案
航空摄影测量设计书(增城市范本)
全数字化摄影测量系统VirtuoZo项目简介
数字航空摄影测量的相机检校
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