第十一章数字摄影测量系统

全数字摄影测量系统(VirtuoZo)数字化成图过程摘要：随着社会的进步，计算机技术和数字图像处理技术的发展，使人类社会已经进入了数字化信息时代。

摄影测量已由原先的模拟摄影测量和解析摄影测量，发展到今天的数字摄影测量。

全数字摄影测量系统（virtuozo）不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。

关键词： virtuozo、空中三角测量、数字地面高程模型dem中图分类号：g623.58 文献标识码：a 文章编号：随着信息技术和计算机技术的迅猛发展，数字摄影测量已取代传统的模拟摄影测量和解析摄影测量，使摄影测量进入数字化时代。

全数字摄影测量系统（virtuozo）全是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。

由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。

从原始资料、中间成果到最后产品都是数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需的三维信息、各种信息系统数据库所需的空间信息。

国家测绘局对各省级测绘局向数字化规模生产的转轨实施资金、技术上的大力扶持政策，有力地推动数字摄影测量系统在各地方局的推广应用，数字摄影测量系统的应用使得传统摄影测量生产发生了深刻的变革。

一、数字摄影测量系统的组成数字摄影测量系统主要由两部分组成：一部分是影象获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分）是一台计算机、数字摄影测量软件及其它外围设备。

virtuozo全数字摄影测量系统由以下几个部分组成：高精度影象扫描仪。

sgi o2工作站（virtuozo unix工作站版本）512mb内存，mips r5000，rev2.1的cpu，主机速度200mhz，2l”彩色立体显示器，高档微（virtuozo nt版本）512mb内存，cpu为pⅱ－mmx300，21”彩色立体显示器，24bit真彩色（分辨率为1280×1024），20gb硬盘。

全数字摄影测量系统VirtuoZo “全数字摄影测量系统VirtuoZo”使用操作指南时间:2009-5-20 17:18:33 点击:352“全数字摄影测量系统VirtuoZo”使用操作指南双击快捷图标或运行 Bin 目录下的可执行程序 VirtuoZoNT.exe。

屏幕将显示系统主界面，界面上方是菜单条，中央为工作区，下方为状态条。

一、设置测图区域单击“文件:打开测区”菜单项，系统弹出对话框，让用户输入(或选择)测区文件名。

若用户输入的测区文件 <测区文件名>.blk 不存在，系统弹出设置测区对话框，如图。

对话框中各参数的具体填写方法请参见参数设置说明。

参数输入成功后，系统将自动建立该新测区。

以后的操作均对此测区进行。

若输入的测区文件<测区文件名>.blk 已经存在，则系统打开该测区。

以后系统的操作均对此测区进行。

按照教员提供的参数设置测区相关文件。

1、测区目录和文件包括:主目录:输入测区所在的目录。

此项在测区建立后变灰，用户不能再进行修改。

控制点文件:输入控制点文件名。

可直接输入控制点文件名，或单击文本框右侧的文件查找按钮，选择已建立的当前测区的控制点文件。

加密点文件:输入模型控制点文件名。

可直接输入模型控制点文件名，或单击文本框右侧的文件查找按钮，选择已建立的模型控制点文件。

模型控制点通常就是空中三角测量平差解算出来的加密点。

相机检校文件:输入相机检校文件名。

建议根据使用的相机类型命名，如RC10.cmr。

2、基本参数摄影比例:摄影比例尺分母。

航带数:测区的航带数目。

影像类型:原始的影像类型有六种。

它们依次是量测相机、非量测相机、卫星影像、IKONOS 影像、QuickBird 影像和可量测数码相机。

3、缺省测区参数设置包括:DEM 格网间隔:设置 DEM 格网间隔，间隔的单位与控制点单位相同。

等高线间距:设置等高线间距，其单位与控制点单位相同。

DEM 旋转:设置 DEM旋转或不旋转。

摄影测量学：摄影测量学是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。

数字摄影测量：数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。

空中三角测量：是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。

内方位元素：描述摄影中心与相片之间相互位置关系的参数空间后方交会：利用航摄像片上三个以上不在一条直线上的控制点按共线方程计算该像片外方位元素的方法空间前方交会（立体像对前方交会）：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法。

像点位移：一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移。

数字影像重采样:由于数字影响是个规则的灰度格序列，当对数字影像进行处理时，所求得的点位恰好落在原始像片上像素中心，要获得该点灰度值，就要在原采样基础上再一次采样。

内定向：根据像片的框标和相应的摄影机检定参数，恢复像片与摄影机的相关位置，即建立像片坐标系。

外方位元素：用于描述摄影中心的空间坐标值和姿态的参数。

内方位元素：用来表示摄影中心与像片之间相关位臵的参数，即摄影中心到像片的垂距(主距)f及像主点o在像框标坐标系中的坐标x0，y0,。

内方位元素确定摄影时光束的形状。

绝对定向元素：确定相对定向所建立的几何模型比例尺和恢复模型空间方位的元素。

像主点：像片主光轴与像平面的交点。

主合点：地面上一组平行于摄影方向线的光束在像片上的构像。

金字塔影像：对二维影像进行低通滤波，并逐渐增大采样间隔，形成的影像像素依此减少的影像序列。

影像匹配：通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。

数字摄影测量学复习总结第一章绪论1.摄影测量的三个发展阶段及其特点是什么？答：P3的表1-12.什么是数字摄影测量？它的组成部分有哪些，各有什么特点？答：p4页组成部分：计算机辅助测图、影像数字化测图（混合数字摄影测量、全数字摄影测量（通用数字摄影测量、实时数字摄影测量））3.简述数字摄影测量的新进展与发展趋势。

答：p6的五点第二章数字影像获取的预处理基础1.什么是数字影像？其频域表达有什么用处？答：p12的定义频域表达的用处：（1）变换后的能量大部分都集中于低频谱段，有利于后续图像的压缩存储、快速传输，减少运算时间提高效率；（2）可对信号不同频率成分的能量的表达更直观，有利于影像分解和影像处理。

2.分析离散数字图像卷积的直观背景，并说明数字滤波的计算过程。

答：直观背景：p17数字滤波的计算过程：略3.如何确定数字影像的采样间隔？答：采样定理：（由频率域推导而来）当采样间隔能使在函数g(x)中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，根据采样数据可完全恢复原函数g（x）。

4.采样函数有哪些性质？有哪些直观解释？答：略5.怎样对影像的灰度进行量化？答：影像的灰度概念p20怎样对影像的灰度量化p216.航空数字影像获取系统有哪些特点？叙述3种航空数字影像获取系统的结构与性质。

答：数字航摄仪的特点p22叙述3种航空数字影像获取系统的结构与性质：ADS\DMC\UCD\SWDC\VisionMap A37.什么是数字影像重采样？常用的数字影像重采样方法有哪些？各有哪些优缺点？答：（1）影像内插和重采样的概念p17（2）常用的采样方法p18（最近邻内插法、双线性内插法和双三次卷积法）（3）优缺点：p20表2-1第三章数字影像解析基础1.什么是数字影像内定向？为什么要数字影像内定向？答：概念及目的P383.什么是单像空间后方交会？计算过程主要有哪几步？答：概念：p394.什么是共面条件方程？利用它可以解决摄影测量中哪些问题？答：p43解决的问题有：像对的相对定向与解析空中三角测量。

数字摄影测量定义一：基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。

数字摄影测量定义二：基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝影像、数字影像或数字化影像）提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。

数字摄影测量的基本范畴：确定被摄定对象的几何和物理属性，即量测和理解。

计算机辅助测图：以计算机及其输入、输出设备为主要制图工具实现从影像中提取地图信息及其转换、传输、存储、处理和显示。

一个完全的机助测图系统包括数据采集、数据处理和数据输出三部分。

数据采集主要过程：1）像片的定向，在解析测图仪上要进行解析内定向、相对定向和绝对定向或一步定向，在机助的立体坐标仪也要经过上诉定向。

2）像片定向后，要输入一些基本参数，如测图比例尺、图幅的图廓点坐标、测图窗口参数。

3）为了形成最终形式的库存数据，必须给不同的坐标（地物）以不同的属性代码（特征码），因而从测量每一个地物之前必须要输入属性码。

4）逐点量测地物上的每一个应记录点，或对地物、地貌（等高线等）进行跟踪，由系统确定点的记录与否。

5）当发现错误时进行联机编辑，包括删除、修改、增补等功能，不过联机编辑不宜过多以免降低测图仪利用效率。

6）所测数据以图形方式显示在计算机屏幕上，以便监测量测结果的正确与否。

为快速确定需要编辑的地物，在数据采集时要建立屏幕检索表（作用）。

数字地面模型（DTM ）：是地形表 面形态多种信息（地形、环境、土地利用、人口分布等）的一 种数字化表示。

数字表面模型（DSM ）：包含了地表建筑物、桥 梁和树木等高度的数字高程模型数字高程模型DEM ：一个地理信息数据库的基本内核，若只考虑DTM 的地形分量，则为DEM 。

表示区域D 上的三维数字向量序列。

}{n i Z Y X V i i i i ...2,1),,,(==其中，（X,Y)是平面坐标,Z 是D Y X i i ∈),(点对应的高程。

数字摄影测量学备课教案第一章：概述1.1 教学目标了解数字摄影测量学的定义、发展历程和应用领域。

理解数字摄影测量系统的基本组成和工作原理。

1.2 教学内容数字摄影测量学的定义和发展历程。

数字摄影测量系统的组成，包括相机、控制装置、数据处理软件等。

数字摄影测量的工作原理和特点。

1.3 教学方法采用讲授和互动讨论相结合的方式，介绍数字摄影测量学的基本概念。

通过实物展示和图像演示，帮助学生理解数字摄影测量系统的工作原理。

1.4 教学评估进行课堂讨论，评估学生对数字摄影测量学的理解程度。

布置课后作业，要求学生绘制数字摄影测量系统的组成示意图。

第二章：数字相机和图像传感器2.1 教学目标了解数字相机的基本组成和功能。

理解图像传感器的类型和工作原理。

2.2 教学内容数字相机的基本组成，包括镜头、传感器、图像处理器等。

不同类型的图像传感器，如CCD、CMOS等。

图像传感器的工作原理和性能指标。

2.3 教学方法通过实物展示和图像演示，介绍数字相机的基本组成。

采用案例分析和讨论，深入研究图像传感器的工作原理和性能。

2.4 教学评估进行课堂讨论，评估学生对数字相机和图像传感器的理解程度。

布置课后作业，要求学生分析不同类型图像传感器的性能差异。

第三章：数字图像处理基础3.1 教学目标了解数字图像处理的基本概念和目的。

掌握数字图像处理的基本操作和技术。

3.2 教学内容数字图像处理的基本概念和目的，包括图像增强、复原、压缩等。

数字图像处理的基本操作，如图像采样、量化、滤波等。

常用的数字图像处理技术，如直方图均衡化、边缘检测等。

3.3 教学方法通过案例分析和互动讨论，介绍数字图像处理的基本概念和技术。

使用图像处理软件进行实际操作，帮助学生掌握数字图像处理的方法。

3.4 教学评估进行课堂讨论，评估学生对数字图像处理的理解程度。

布置课后作业，要求学生利用图像处理软件进行实际操作。

第四章：数字摄影测量原理4.1 教学目标了解数字摄影测量的基本原理和方法。

摄影测量系统摄影测量系统是一种用于测量和分析地物和地形的工具，利用摄影机和相关软件技术对地面进行高精度的测量和分析。

摄影测量系统已经被广泛应用于地理信息系统、测绘工程、城市规划、土地利用等领域，其应用范围越来越广泛，成为现代测绘与地理信息科学的重要组成部分。

摄影测量系统主要包括摄影测量仪、数字相机、图像处理软件以及相关配套设备。

摄影测量仪是摄影测量系统的核心部件，它通过测量摄影机的姿态和位姿，获取摄影机与地面目标的空间关系，然后通过图像处理软件对相片进行处理和分析，得到地面地物和地形的几何信息。

数字相机是摄影测量系统的改进之一，相较于传统的相机，数字相机能够提供更高分辨率的图像，更准确的颜色信息和更好的图像稳定性。

摄影测量系统的工作原理是基于摄影测量原理，包括单片影像的内方位元素测量和外方位元素测量。

内方位元素测量是指通过摄影机的焦距、主点坐标和畸变参数等参数，确定相片中各个点在影像坐标系下的位置。

外方位元素测量是指通过对同一地物在不同影像上的投影坐标进行测量，确定摄影机在空间坐标系下的位置和方位。

在摄影测量系统中，图像处理软件起着至关重要的作用。

图像处理软件能够对摄影测量仪获取的相片进行校正、畸变校正、匹配、投影等操作，从而获取地面地物的几何信息。

图像处理软件也支持立体视觉和三维模型的生成，为地物注释、测量和分析提供了强大的功能。

摄影测量系统的应用非常广泛。

在测绘工程中，摄影测量系统可以用于获取地形高程数据、地物分布信息以及地物三维建模等。

在城市规划中，摄影测量系统可以用于提供城市地标和建筑物的高度、轮廓和立面信息，以及道路和水域等的分布情况。

在土地利用和环境保护中，摄影测量系统可以用于监测和分析土地利用的变化、植被的生长与退化情况等。

此外，摄影测量系统还可以应用于地质勘探、交通规划、遥感影像分析等领域。

虽然摄影测量系统在测量和分析地物地理信息方面具有很大的优势，但也存在一些挑战和限制。

首先，摄影测量系统的高精度和高分辨率要求较高的硬件设备和软件支持，成本较高。

当代数字摄影测量系统调查报告学院：测绘学院专业：测绘工程班级：2011级10 班学号：2011301610406姓名：龚珣2012-5-30 至 2012-5-5目录1、国内1.1、单机1.1.1、Virtuzo NT1.1.2、JX-4G1.2、集群1.2.1、Map Matrix1.2.2、数字摄影测量格网（DPGrid）1.2.3、JX-51.2.4、GEOWAY CIPS2、国外2.1、单机2.1.1、Inpho2.1.2、像素工厂（Pixel Factory）2.1.3、ImageStation SSK2.1.4、LPS2.2、集群2.2.1、1.1.1、VirtuoZo NTVirtuoZo NT 系统是适普软件有限公司与武汉大学遥感学院共同研制的全数字摄影测量系统，属世界同类产品的五大名牌之一。

此系统是基于WindowsNT 的全数字摄影测量系统，利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业.VirtuoZo NT 基本软件有：·解算定向参数·自动空中三角测量·核线影像重采样·影像匹配·生成数字高程模型·制作数字正射影像·生成等高线·制作景观图、DEM 透视图·等高线叠加正射影像·基于数字影像的机助量测·文字注记·图廓整饰1.1.2、JX-4GJX-4G数字摄影测量工作站（DPS）是结合生产单位的作业经验开发的一套半自动化的微机数字摄影测量工作站，主要用于各种比例尺的数字高程模型“DEM”、数字正射影像“DOM”、数字线划图“DLG”生产，是一套实用性强，人机交互功能好，有很强的产品质量控制的数字摄影测量工作站。

一、实用性1、可视化:矢量（包括线型和符号）、DEM和TIN，可映射到立体屏幕上栅格地图可映射到立体屏幕上城市三维数据可在立体屏幕上显示二维屏幕可同时进行矢量、DEM、TIN和DOM的迭加、显示和编辑影像漫游、图形漫游、测标漫游，实现了方便的实时立体编辑命令2、自动化：自动内定向、相对定向半自动绝对定向高可靠性的自动匹配由特征点和特征线生成TIN和DEM由TIN内插等高线3、交互性：DEM立体编辑TIN 立体编辑等高线立体编辑三维城市数据立体编辑超过100条的矢量编辑命令4、速度与精度：实现高速全图像平滑漫游高精度、高密度的特征点、线的自动提取高效率高精度的DEM生成生成的等高线形态与地形很吻合由TIN生成高质量正射影像可以和矢量精确套合地球曲率的改正使得小比例尺(如1：10万航片测图)定向精度提高5、便利性：利用二次大地定向的功能，可以实现先内业后外业的作业方式利用第二原始影像功能，可以导入旧的空三数据利用DEM（或TIN）自动将二维数据转换为三维数据，或经少量立体观测使二维房屋数据加入高程坐标变成三维房屋数据手轮立体测图与鼠标立体测图的快捷切换二、兼容性1、多种影像处理：传统航空照片（最大分辨率12μm）立体IKONOS立体SPOT5立体WORLDVIEW立体Geoeye立体IRS-P5立体QUICKBIRD立体ADEOS立体RADAR资源三号近景ADS40/80、DMC、UCD、SWDC等数码相机影像2、可完成多种任务：矢量测图、DEM、TIN、DOM、三维城市3、输出格式：矢量—DGN, DXF, shapefile(ARC GIS), ASC和JX4DEM—ASC，DXF 和JX4(中国国家标准)TIN—JX4, ASC 和DXFDOM—Tiff 和TFW4、与下列三种软件实时联机：Microstation(95/SE/J/V8)Auto CAD(2000/2002)ARCGIS 8.3/9.0/9.35、多种空三数据导入：Pat-B/LH/ImageStation/JX4/Vz/SSk等6、利用下列数据直接建立模型：外方位元素、矩阵7、利用现有数据：在测图时引用或参考已有矢量从已有向量中提取有关的层作为特征线辅助相关并生成TIN利用已有矢量或DEM生成正射影像8、自主设计层控文件9、通过设计action文件实现测图组合命令三、技术优势1．双屏幕显示，图形和立体独立显示于两个不同的显示器上，使得视场增大，立体感强，影像清晰、稳定，便于进行立体判读。