摄影测量实习报告

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摄影测量基础

一、单模型定向

1、影像内定向

内方位元素是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数，即摄影中心S到像片的垂距（主距）f及像主点o在框标坐标中的坐标x0、y0。

仪器下的坐标系转换到框标坐标系，即将量测坐标转换到框标坐标系的过程即为内定向过程。

转换关系式为：

a0+a1x+a2y=Xb0+b1x+b2y=Y

在模拟测图仪上的定向：我们人工在测图仪上安置有关数据，例如安置摄影机主距，且像片安放在测图仪像片盘上时，使像片主点与测图仪像片盘主点重合等。2、相对定向

确定一个立体像对两像片的相对位置称为相对定向。完成相对定向的唯一标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交。所有同名像点的投影光线交点的集合构成了地面几何模型。

此次实验我们做的是连续像对的相对定向。1、

选择像空间辅助坐标系。在VirtuoZoNT软件中调选入两张连续的像片，以左片的像空间坐标系作为本像对的像空间辅助坐标系（或称以左片为基准）。

2、

由于左像片的像空间坐标即为像空间辅助坐标系，则S1在该坐标系的坐标为：Us1=Vs1=Ws1=0，像片的三个角元素也为零。右像片中，S2在S1-U1V1W1中的坐标为：Us2=bu，Vs2=bv，Ws2=bw，还有三个角元素。bu、bv、bw为基线分量。其中bu只影像相对定向后建立模型的大小而不影响模型的建立，因此，相对定向元素就只有bv、bw及另外三个角元素。

3、

VirtuoZoNT软件中已经设定了相对定向元素解求的算法。所以我们操作人员只需按下相关按钮便完成连续像对的相对定向。

3、绝对定向摄影测量学实习报告

相对定向后，所建立的模型是在所选定的像空间辅助坐标系中，且模型比例尺也是未知的，要把模型纳入地面摄影测量坐标系D-XYZ中，此时需借助已知地面控制点来进行两个坐标系的转换，即借助地面控制点进行模型的旋转、平移和缩放。此过程即为绝对定向。

绝对定向元素有模型缩放因子（1个）、两个坐标轴系的三个转角和坐标原点的三个平移量，及共有七个参数。

1、

在软件中完成相对定向后，根据地面已知点在左右像片中选择同名像点作为绝对定向的控制点。

2、

根据已知地面控制点的坐标，按照绝对定向元素的误差方程式解求该模型的绝对定向元素。

3、

按绝对定向公式，将所有待定点的坐标纳入地面摄影测量坐标中。在软件中按下相关绝对定向算法的按钮即完成绝对定向工作。

二、数字产品生成

1、数字线划图（DLG）

数字线划地图(DLG,DigitalLineGraphic)：是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集，且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。

在数字测图中，最为常见的产品就是数字线划图，外业测绘最终成果一般就是DLG。该产品较全面地描述地表现象，目视效果与同比例尺一致但色彩更为丰富。本产品满足各种空间分析要求,可随机地进行数据选取和显示,与其他信息叠加,可进行空间分析、决策。其中部分地形核心要素可作为数字正射影像地形图中的线划地形要素。

数字线划地图(DLG)数据量小，便于分层，能快速的生成专题地图，所以也称作矢量专题信息DTI（DigitalThematicInformation）。此数据能满足地理信息系统进行各种空间分析要求。可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。数字线划地图(DLG)的技术特征为：地图地理内容、分幅、投影、精度、坐标系统与同比例尺地形图一致。图形输出为矢量格式，任意缩放均不变形。

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生产技术：

原始资料主要采用：外业数据采集、航片、高分辨率卫片、地形图等。制作方法：

1、

数字摄影测量、三维跟踪立体测图。目前，国产的数字摄影测量软件VintuoZo系统和JX-4C才DPW系统都具有相应的矢量图系统，而且它们的精度指标都较高。其中VintuoZo系统有工作站版和NT版两种，而JX-4CDPW系统只有NT版一种。

2、

解析或机助数字化测图。这种方法是在解析测图仪或模拟器上对航片和高分辨率卫片进行立体测图，来获得DLG数据。用这种方法还需使用GIS或CAD等图形处理软件，对获得的数据进行编辑，最终产生成果数据。

3、

对现有的地形图扫描，人机交互将其要素矢量化。目前常用的国内外矢量化软件或GIS和CAD软件中利用矢量化功能将扫描影像进行矢量化后转入相应的系统中。

4、

在新制作的数字正射影像图上，人工跟踪框架要素数字化。屏幕上跟踪：可以使用CAD或GIS及VirtuoZo软件将正射影像图按一定的比例插入工作区中，然后在图上进行相应要素采集。

5、

野外实测地图。

2、数字高程模型（DEM）

数字高程模型(DigitalElevationModel),简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(DigitalTerrainModel，简称DTM)的一个分支。一般认为,DTM是一个用于表示地面特征的空间分布的数据阵列，其最常用的是用一系列地面点的平面坐标X、Y及该点的地面高程Z或属性组成的数据阵列。而DEM则是地面形态只用点的高程Z来表示，其相应的平面坐标X、Y可由起始原点推算而无需记录。

DTM是栅格数据模型的一种。它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格网的点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得。

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DEM建立的主要过程：1、

按一定的数据采集方法，在测区内采集一定数量的离散点的平面位置和高程，这些点成为控制点。

2、

以这些控制点为网络框架，用某种数学模型拟合，内插大量的高程点，以便可获得符合要求的DEM。

（1）建立DEM的方法有多种，其从数据源及采集方式讲有：

1、直接从地面测量,例如用GPS、全站仪、野外测量等。

2、根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取,如立体坐标仪观测

及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等。

3、从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描

仪半自动采集。

（2）然后通过内插生成DEM。DEM内插方法很多,主要有整体内插、分块

内插和逐点内插三种。

1、整体内插的拟合模型是由研究区内所有采样点的观测值建立的。2、分块内插是把参考空间分成若干大小相同的块，对各分块使用不同

的函数。

3、逐点内插是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据

点，数据点的范围随待插位置的变化而变化，因此又称移动拟合法。其中逐点内插是最为常用的方法。其主要有规则网络结构（GRID）和不规则三角网(TIN)两种算法。目前常用的算法是TIN，在TIN基础上通过线性和双线性内插建立DEM模型。

用规则方格网高程数据记录地表起伏的优点：（X，Y）位置信息可隐含，无需全部作为原始数据存储由于是规则网高程数据，以后在数据处理方面比较容易。缺点：数据采集较麻烦，因为网格点不是特征点，一些微地形可能没有记录。

TIN结构数据的优点：能以不同层次的分辨率来描述地表形态。与格网数据模型相比,TIN模型在某一特定分辩率下能用更少的空间和时间更精确地表示更加复杂的表面.特别当地形包含有大量特征如断裂线、构造线时，TIN模型能更好地顾及这些特征。

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3、数字正射影像（DOM）

数字正射影像（DigitalOrthophotoMap简称DOM)）是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片或遥感影像（单色／彩色），经逐个象元进行辐射改正、微分纠正，再按影像镶嵌，根据地形图图幅范围剪裁生成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓整饰等形式填加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储的影像数据库。

正射影像具有几何精度、数学精度和影像特征，信息量大，内容丰富，直观逼真、现实性强等优点。正射影像是指将中心投影的像片，经过纠正处理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影误差和传感器等误差产生的像点位移的影像。

由于获取制作正射影像的数据源不同，以及技术条件和设备的差异，所以数字正射影像图的制作方法有多种：

1、

全数字摄影测量方法

该方法通过数字摄影测量系统实现，即对数字影像对进行内定向、相对定向和绝对定向后，形成DEM，按照反解法做单元数字微分纠正，将单片正射影像进行镶嵌，最后按图廓线裁剪得到一幅数字正射影像图，并进行地名注记、公里格网和图廓整饰等。经过修改即绘制得到DOM产品。2、

单片数字微分纠正

若一个区域已经有DEM数据以及像片控制成果，便可直接使用该成果数据进行DOM制作。其主要流程是对航摄负片进行扫描后，根据控制点坐标进行数字影像内定向，再由DEM成果做数字微分纠正，其余后续工作同上法。3、

正射影像图扫描

如果已经有光学投影制作的正射影像图，可直接对其进行影像扫描数字化，再经几何纠正便能获取数字正射影像数据。几何纠正是直接针对扫描图像变换进行数字模拟，扫描图像的总体变形可以看作是平移、缩放、旋转、仿射、偏扭以及弯曲等基本变形的综合作用结果。经过这些处理后便得到DOM数字正射影像图。

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三、实习总结

此次实验课，我们主要运用的软件是VirtuoZoNT。此软件中已有较为成熟的内定向、相对定向、绝对定向以及DLG、DEM、DOM等产品生成的各种算法。所以，做这些实验之时，其关键在于我们是否对这些所有实验理论有一定的认识和了解。一旦我们熟悉理论知识后，学习软件的操作便成为简单问题了。

通过摄影测量实习，将课本理论知识与相关软件实践操作相结合的练习与学习，使我进一步理解和熟悉了摄影测量的整个相关流程。通过熟悉产品生成步骤，及对生成结果的分析，我们更易于接受教材上抽象的理论知识，加上平时学习时将各知识点罗列框架，使得摄影测量学在自己脑海中显现出清晰的知识体系轮廓，这些对现在学习、将来研究都存在着很大的现实意义。

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一、实习目的与要求

本次实习是在摄影测量的教学基础上，理论实际相联系的动手操作实习，是我们在学习测量专业的一个重要的实习环节。一方面是培养我们的实践操作能力和运用软件解算数据的能力，另一方面培养我们在今后遇到问题应该如何去解决的能力，通过实习发现自己在实践动手方面的不足并想办法解决，为以后的工作实践打下扎实的基础。使我们熟练地掌握摄影测量及遥感的原理，信息获取的途径，数字处理系统和应用处理方法。并进一步巩固和深化理论知识，使理论与实践相结合。切实加强我们大家的实践动手能力，提高大家对这门新技术的认识和把握，全面培养我们的应用能了、创新能力和探索精神。

二、实习地点

桂林市雁山区大埠乡

桂林理工大学博文管理学院机房

三、实习用具

小比例尺航片两张、画图板一个、透明纸两张、铅笔、橡皮；电子计算机、ENVI遥感图像处理系统、编程软件（MATLAB、VisualBasic）

四、实习任务与要求

掌握航片调绘的方法步骤

掌握使用编程软件设计解算移动曲面法数字高程模型内插子程序掌握使用编程软件设计解算空间后方交会掌握使用ENVI遥感图像处理系统处理遥感影像

五、实习步骤

航片调绘

本次实习的遥感图像调绘主要判读航片测区地物属性，在透明纸上勾出边界，必要时进行清绘。

在进行野外调绘之前，将调绘航片平放在画图板上，然后再将比调绘图稍大一些的透明纸盖于调绘航片上，用胶带粘好，连同调绘航片用夹子固定于画图板。

第一天先将测区走过一遍，确定绘图边界，确定调绘路线，并对测区的情况有一个大致的了解。比较实际测区和航片的差别，并知道那些地方的地物是发生了变化的，以便于以后的判读调绘工作进行。

接下来的两天根据预定路线进行测区航片的地物判读和属性的标注。一般按照由远及近、从总貌到碎部、边走边判，远看近判的原则进行

调绘时的注意事项：

即地物地貌的调绘要连续进行，避免调绘不连贯和遗漏。当地理名称注记过密时，可适当取舍。

调绘工作应按照国家标准的地形图图式进行，说明性质的注记应采用“简注表”，不得任意命名。

调绘要按照实地情况严格进行，不得伪造、篡改。

在调绘好的透明纸上，图名注于调绘片正上方，调绘者姓名及调绘日期等信息在调绘航片的右下角。

编辑移动曲面法数字高程模型内插子程序

要求利用二次曲面拟合法：Z=Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F，

根据已知坐标（Xn,Yn,Zn）和待求点的平面坐标（Xn,Yn）,求出待求点的高程P。解算步骤：

读入已知点的坐标，建立以待定点为原点的局部坐标系；建立误差方程式：v=Xi2A+XiYiB+Yi2C+XiD+YiE+F-Zi

组成法方程，解算六个系数：X=(MTPM)1MTPZ,其中pi=1/di2。编辑空间后方交会程序

要求一直摄影机主距f四个控制点的像点坐标与相应的地面坐标，利用共线

方程的线性化形式，计算近似垂直摄影情况下像片的外方位元素。

解算步骤：

获取已知数据：m,x0,y0,f,Xtp,Ytp,Ztp；量测控制点像点坐标：x，y；确定未知数初值；

组成误差方程式：若P=I，X=(ATA)1ATL；解求外方位元素改正数、外方位元素的近似值；检查迭代是否收敛，是否需要重复计算。使用ENVI系统处理遥感影像

主要要求学会使用ENVI系统对遥感影像进行监督分类和非监督分类监督分类

制作分类模版：打开一幅遥感影像，在影像窗口打开Overlay-Regionofinterest，在Zoom窗口依次绘制可识别地物类别的区域；

监督分类：Classification-Supervised-MinimumDistance；

监督分类后处理：Classification-postClassificationClumpclasses。非监督分类

打开一幅遥感影像，单击主菜单Classification-Unsupervised-Isodata，得到非监督分类的结果；

点击Classification-postClassification-Combineclasses合并相同或相似类别进行监督分类后处理

六、实习心得

摄影测量是一门专业的测绘学科，也是一门应用很广的学科，随着遥感技术的不断发展，这门学科正从几何学向信息科学发展。它的

发展及运用对我们测绘来说是很有帮助的。而摄影测量实习则可以提高我们对摄影测量知识的理解，加强我们的实际运用能力。因此学校安排了三周的摄影测量实习，这对提升我们的摄影测量实际操作能力是很有帮助的。

此次实习分四个板块，分别是全数字立体测图；数字摄影测量的编程；遥感影像自动分类；像片的判读与调绘等。全数字立体测图是利用计算机代替解析测图仪、用数字影像代替模拟像片、用数字光标代替光学光标，直接在计算机上进行数字化测图的作业方法。这个实习要求我们学会使用ENVY软件构建立体模型，制作测区的DEM、DOM和等高线图，同时熟练使用交互式数字影像测图系统在立体影像上量测不同类地物，并时行地物数据采集及编辑，生成数字测图文件，按标准的制图符号将之输出为矢量地形图。数字摄影测量的编程则要求我们学习使用Matlab进行摄影测量编程，掌握移动曲面法数字高程模型内插子程序的设计方法和空间后方交会程序的设计方法。遥感影像自动分类则是让我们了解并掌握督与非督分类的过程和方法，并利用监督分类结果制作一幅影像地图。像片的判读与调绘则是让我们利用学过的几类常用遥感影像的判读技术与方法，完成航空像片或彩红外片的判读和外业调绘工作，掌握全野外调绘的基本技能。

为使学生明确本次实习的总体任务及每一实习项目具体的作业程序、作业方法，指导教师在各项实习内容开展之前进行集中讲解，做到任务明确、过程清晰；实习过程中，分组指导和定期集中讨论相

结合，启发学生解决作业中出现的实际问题。本次实习不仅使学生理论知识得到巩固、操作能力得到加强，同时也使学生运用知识的能力得到提高。

在航片调绘实习过程中不免出现些错误和困难，但是我们都没有因此而放弃。我个人觉得在实习过程中细心是非常必要的，例如在选择界点时，一不小心就有可能将航片像点中的界点找错。还有在航片调绘清绘时，如果我们不细心，在没有记住航片中现在有所改变的地方，我们的成果就会因我们的粗心大意而失去意义。所以我认为养成一个细心严谨的态度是非常必要的，这将减少一些不必要的错误和损失。其实，我觉得本次实习没有什么特别困难的地方，只要大家能够做到认真细心，我们的实习就会很顺利。

在全数字立体测图实习过程中让我深深体会到，理论指导实践这一真理。在本次全数字立体测图实习过程中，我发现我们要做的工作其实很简单，只要点击有关的按钮，计算机就自动帮我们完成要做的工作了。但是，如果我们没有扎实的基础知识，就无法正常并顺利地操作计算机去完成我们要的指令操作。当我们再次遇到类似的问题时就无法解决了。对于我们来说，如果只有理论知识，而实践操作为零，那也只是纸上谈兵；但是指挥操作，不懂理论知识，那也不能独立完成工作。所以，我们要好好学习理论知识，这样才能指导实践，加强我们的动手能力。将来毕业了，才能是个合格的测绘工作人员。

摄影测量实习只有三周，但是在这三周中我们学到了很多东西。比如刚开始的像片的判读与调绘，虽然我们刚开始时要天天去野外调

绘踏勘，可能有点辛苦，但也让我们学会了在野外如何建立判读标志，根据判读任务拟订判读编辑指示或技术补充指示；这室内判读收集调查判读样片资料，对那些难于识别和需要判读而不常见的地物，拍摄地面立体照片，建立作业区的判读标志库，对复杂地物提出誊建议预测，根据预测做好人员分工和组织工作等。这些东西都是我们平时在课堂上所不能学到和理解到的。在地理要素的调绘中，让我们学会了认真与仔细，因为调绘片上表示的各项地理要素一定要齐全，综合取舍要合理；在图面上的各种数字注记要齐全；位置要恰当。所有的这些都有助于我们养成做事认真负责的态度。

在这次实习中，我们学到了很多课堂上学不到的东西，也让我们了解了摄影测量的应用及以后的发展状况，让我们知道了摄影测量的重要性及对我们将来工作的重要性。同时这次实习也让我们对以后的测绘方式有了全新的了解与认识，增长了我们的知识及见解，也让我们对测绘工作有了更深刻的理解。

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