遙感院攝影測量綜合實習報告

資料資料《攝影測量原理綜合實習》實習報告學院：遙感信息工程學院班級：1407學號：111姓名：111實習地點：325機房指導教師: 段延松王玥指導教師: 段延松王玥資料資料2017年1月14日資料資料一、實習目的本次實習是將《攝影測量原理》的課堂理論與實踐相結合，深入掌握攝影測量學的基本概念和原理，加強攝影測量學的基本技能訓練，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。實習基于全數字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo平臺，制作數字高程模型、數字正射影像、數字線劃圖等數字產品。通過對VirtuoZo的應用實習，熟悉攝影測量系統(tǒng)的的基本功能及操作特點，對生產DEM、DOM、DLG的過程有了大致的了解，對所學的知識有了更加深刻的認識。二、實習介紹1、4D產品概述[1]4D產品是指DRG（數字柵格地圖）、DLG（數字線化圖）、DEM（數字高程模型）、DOM（數字正射影像圖）。4D復合產品是將4D產品中的任意兩種或幾種產品模式，通過融合的方法生成的疊加產品。其中4種地形數據的具體意義如下：1、DRG（數字柵格地圖）數字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數字化產品?？勺鳛楸尘芭c其他空間信息相關，用于數據采集、評價與更新，與DOM、DEM集成派生出新的可視信息。2、DLG（數字線劃地圖）現有地形圖上基礎地理要素分層存儲的矢量數據集。數字線劃圖既包括空間信息也包括屬性信息，可用于建設規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個方面以及作為人口、資源、環(huán)境、交通、治安等各專業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎。3、DEM（數字高程模型）數字高程模型是以高程表達地面起伏形態(tài)的數字集合?？芍谱魍敢晥D、斷面圖，進行工程土石方計算、表面覆蓋面積統(tǒng)計，用于與高程有關的地貌形態(tài)分析、通視條件分析、洪水淹沒區(qū)分析。4、DOM（數字正射影像圖）利用航空相片、遙感影像，經象元糾正，按圖幅范圍裁切生成的影像數據。它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測性，從中可直接提取自然地理和社會經濟信息。2、4D產品生產⑵.數字高程模型的生產主要是用數字攝影測量方法，這是數據采集最常用最有效的方法之一。利用附有的自動記錄裝置接口的立體測圖儀或立體坐標儀、解析測圖儀及數字攝影測量系統(tǒng)，進行人工、半自動或全自動的量測來獲取數據。.數字正射影像圖可以利用全數字攝影測量系統(tǒng)，恢復航攝時的攝影姿態(tài)，建立立體模型,在系統(tǒng)中對進行檢測、編輯和生成，最后制作出精度較高的DOM。.數字線劃地圖可以利用全野外數字測量和GPS測量。全野外數字測量利用電子手簿、便攜機或掌上電腦與全站儀相連，測量結果直接以數字形式存儲，不需要經過內業(yè)數字化處理。GPS測量采用實時動態(tài)GPS測量系統(tǒng)，用兩臺或更多臺GPS接收機來協(xié)同工作，將一臺接收機作為基站，放在已知點上，其他接收機對空間目標測量，采集的數據存放便攜電腦或掌上電腦中。.數字柵格地圖是通過一張紙質或其他質地的模擬地形圖，由掃描儀掃描生成二維陣列影像，同時對每一系統(tǒng)的灰度或分色進行量化，再經二值化處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數字柵格地圖，需要經過圖形掃描、圖幅定向、幾何校正，色彩糾正等幾個步驟。3、4D產品的應用⑵數字高程模型DEM的應用是十分廣泛的。在測繪上可用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，生成正射影像、立體景觀圖，立體地圖修測和地圖的修測；在各種工程項目中可用于計算面積、體積、制作各種剖面圖和進行線路的設計；在軍事上，可用于飛行體的導航、通訊、戰(zhàn)略計劃等；在遙感中，可用于輔助分類；在環(huán)境與規(guī)劃方面，可用于土地利用現狀分析、規(guī)劃設計和水災險情預測等。數字正射影像DOM在城市規(guī)劃和管理中的基本應用有：將數字正射影像圖作為城市規(guī)劃和管理的正式地形圖種類；以影像圖為背景，用來高速和控制規(guī)劃管理信息如道路紅線、用地紅線等；編制各種類型的影像掛圖，為領導及各部門的管理、決策、宣傳提供直觀與相對現勢的參考材料；建立數字正射影像圖數據庫，在規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中應用。數字柵格地圖DRG可應用于數字線劃圖的數據采集、評價和更新，還可與數字正射影像圖、數字高程模型等數據集成使用，派生出新的可視信息，從而提取、更新地圖數據，繪制紙質地圖和作新的地圖歸檔形式。數字線劃地圖DLG作為矢量數據集，主要供地理信息系統(tǒng)作空間檢索、空間分析之用。三、實習內容：.DEM與DOM生產技術設計：1）測區(qū)與資料分析測區(qū)分析：生產DEM的測區(qū)數據是位于澳大利亞的一處名為Hammer的礦產，該礦產地區(qū)地形復雜，底物多樣，北部地區(qū)多為居民區(qū)的平原，有較多的樓房和道路，中部地區(qū)有一個巨大的礦坑和復雜的山地地貌，還有明顯的環(huán)山公路，是DEM的核心區(qū)域，南部為地形較緩的丘陵植被地貌。資料分析：該測區(qū)的航側圖由兩條航帶組成，每條航帶有三張圖像。航高3000米，攝影主距157.22mm，攝影比例尺為1:15000，掃描影像像素大小0.0445mm，航片的清晰度較高，沒有明顯的輻射畸變。2）實習生產產品要求：DEM要求精度內定向拼接中誤差小于0.005mm，相對定向精度:每點殘差0.020mm，中誤差0.010mm，絕對定向精度中誤差小于0.3mm，模型拼接精度中誤差小于2.0m,超過三倍中誤差的點不超過百分之一。DEM質量檢查、控制點的誤差不超過0.5m，DOM質量檢查的各控制點的中誤差不超過0.6m。3）實習技術路線：采用適普軟件有限公司與武漢大學遙感學院共同研制的全數字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo軟件進行全數字化得攝影測量生產。4）生產流程框圖。

數據準備圖1.DEM自動生成法流程圖數據準備圖2.人工法創(chuàng)建DEM實施過程DEM:.建立測區(qū)-＞設置相機-＞引入影像-＞設置控制點-＞建立模型-＞設置成果上述過程將原始航帶信息和航拍影像導入到數字攝影測量系統(tǒng)當中，然后需要對每張航帶拼接影像進行內定向、相對定向和絕對定向：.影像內定向-＞相對定向-＞絕對定向-＞選取最大核線影像-＞影像自動匹配在對四副匹配后的影像進行拼接之前，需要檢查每張影像的DEM合格情況，對于不符合地形實際的錯誤等高線進行修正。修正方法包括平滑，擬合，插值和斷面編輯。處理合格后進行DEM拼接檢查，符合要求則進行DEM拼接。以上所述的是DEM的自動生成方法，還可以在核線影像的基礎上使用手工選點，描線的方式繪制貼合地形的TIN。DOM：DOM是在經過改正且拼接好的DEM的基礎添加原始航拍影像，利用反解法進行數字微分糾而制作成的正射影像。當DEM建立完成之后，在系統(tǒng)主菜單中選擇生成DOM產品，之后會自動生成當前模型的正射影像，之后對正射影像進行拼接線生成，根據拼接線完成DOM的拼接。最后對結果進行變形糾正和勻光處理，對結果進行質量檢查，符合要求則完成DOM的制作。進入圖幅整飾生成對應區(qū)域的小范圍DOM圖幅。質量分析1）質量評定手段：.在數據準備部分要保證輸入的相機參數，航帶信息的精確性；.DEM單獨模型的內定向核絕對定向的誤差應該嚴格控制在限差之內；.DEM自動匹配后，要對整個DEM拼接結果進行精查，道路房屋處等高線要符合實際地形要求；重疊部分的大坑需要仔細用斷面糾正后平滑處理，最終拼接的精度誤差要保證在限差之內；.DOM生產中要嚴格檢查拼接線部分，對于嚴重的地形畸變需要使用相關工具改正，最終DOM質量檢查控制點的誤差保證在限差之內；2）產品質量評定：\數據項目要求精度測區(qū)精度（取平均值）內定向Mxy<0.005mmMx=0.003,My=0.005相對定向每點殘差<0.020mm;中誤差<0.010mmave_RS=0.008mm絕對定向每點Mxyz<0.3m;Mxyz<0.3m穩(wěn)定在0.221mDEM拼接Mch<2.0m三倍中誤差少于1%Mch=2.0m時，三倍中誤差為0.90%DOM檢查小于1.0mDX=0.232mDY=0.301mDXY=0.380m表1.質量評定結果一覽表3）質量分析：最終DEM檢查中，房屋地區(qū)的等高線編輯相對較好，避免了房屋被等高線穿過的問題，道路上沒有明顯的小山包核凸起。主要問題是在DEM拼接之后，拼接線附近沒有仔細檢查，造成部分拼接線附近的DEM變形嚴重，嚴重失真。此外DOM的修改仍然有瑕疵，部分模糊區(qū)域沒有進行好的修正和替換，拼接影像之間的勻光處理沒有做好，影響DOM圖幅的觀察。1.4成果圖片1）拼接精度圖一副（截屏）圖3.DEM拼接精度結果圖2）DEM渲染結果圖（拼接后）。圖4.拼接后的DEM渲染成果圖3）TIN編輯結果（在AuyoCAD中打開的透視圖）。?圖5.TIN立體顯示結果圖5）DOM圖片二幅（帶圖廓整飾）。20例撰曲）07圖6.DOM圖廓整飾成果圖.DLG的生產.實習要求：完成練習測區(qū)和考核測區(qū)的DLG各一幅。練習測區(qū)DLG應該完成主要的道路，房屋和植被，以及八條間距為5m的等高線，不要求精確圖幅范圍。考核測區(qū)給定明確的圖幅范圍，DLG跨越多幅航攝影像，需要繪制無縫DLG，地物分類精確，角點選點符合實際的坐標，等高線間距1m，從42m至61m，包括計曲線和首曲線，需要標記高程點和注記。.測區(qū)介紹：練習測區(qū)為廣東0506航片構成的測區(qū)，該測區(qū)為城郊交接地帶，地形分布豐富，具有較規(guī)則的地物塊和緩和的地形。考核測區(qū)為咸寧的一組大測區(qū)，實習中我需要完成位于7273和9190航片的但家莊地區(qū)DLG。該測區(qū)位于咸寧市的村莊區(qū)域，具有較多的耕地，林園和不規(guī)則農居，以及復雜的山地地形，在不同地塊的分界具有圍墻，陡坎，壟和斷崖等分界地貌，需要仔細地尋找和跟蹤繪制。影像總體清晰，立體效果良好。.實施過程：.新建測區(qū)文件，導入測區(qū)影像和相機參數，完成模型定向.依據測繪片和要求，確定圖幅范圍和地物類型，規(guī)劃繪測方案.使用滾輪調高程，物方測圖模式用點或線進行地物采集，對錯誤區(qū)域使用編輯操作。等高線輸入高程后鎖定，使用流線緊貼地形表面分段繪制等高線。.質量控制。在DLG的生產中，必須要保證線劃地物對于實際地形的貼合程度，由于系統(tǒng)不具有智能咬合和高程檢查的功能,因此在繪制過程中只能通過耐心的跟蹤與不斷的編輯修正來保證DLG的成圖質量。好的心態(tài)與仔細的比較DLG實習的最重要的質量保證。觀察結果的DLG,可以發(fā)現在右下角和上方各有一小塊的空缺，發(fā)生此問題的原因是在生成核線影像的時候這部分和黑色框標區(qū)域較近，在自定義拉核線的時候沒有選入，造成該部分的空缺。此外等高線由于樹木的原因沒有能很好地貼合地表，地塊在山地部分之間的分界線不如平底清晰工整。.DLG成果圖片

圖7.廣東練習測區(qū)DLG結果

圖8.咸寧考核測區(qū)DLG成果四、實習體會.實習總結本次攝影測量課程綜合實習為期兩周，以內業(yè)的軟件操作生產4D產品為實習內容，實習工作豐富充實，符合實際的測繪遙感行業(yè)的生產要求，教研組的實習教學嚴謹認真，語言風趣幽默，要求嚴格，使我熟悉攝影測量的各類產品生產流程和精度評定，鞏固了對于平差處理和攝影測量理論課程的理解。實習期間，我們實踐操作了DEM自動生產，TIN手動生產，DOM生產和DLG生產四個內容，每個內容都緊密依照攝影測量共線方程、模型定向和平差處理的理論基礎，在操作上需要運用圖像處理、計算機圖形學和測量學的相關知識，操作上需要操作人員的耐心和嚴謹。DEM的生產和編輯是第一周實習的核心和難點，前面的測區(qū)模型建立，影像導入和內外方位元素的確定過程比較簡單，但需要嚴格控制在精度范圍內，保證匹配結果的準確性。進入DEM編輯階段，主要是對四幅影像DEM在房屋，道路和山崖部分存在的錯誤進行平滑擬合糾正，在匹配的重疊區(qū)域需要用斷面編輯來修正DEM,降低拼接后的誤差到限差以下。TIN的生產以手工選高程點繪制不規(guī)則三角網為核心，要點就是選點要準確，要足夠密，使得最終的不規(guī)則三角網可以高度逼真地表達實際地形。DOM的生產是基于DEM的，其生產過程的自動化比較高，在保證精度的情況下，可以較快地生產出對應得正射影像。這部分需要主要工作的部分在DOM拼接后對于變形情況，拼接片不對應和相鄰拼接片的勻光勻色處理。DLG的生產集中在第二周，過程沒有難點，但由于測區(qū)較大，待測地物較多，需要耐心地繪制和長期的堅持。此外，DLG的繪制質量保證還需要良好的繪圖經驗和遙感圖像解譯的能力，由于測區(qū)的復雜地形和變形，對于等高線的確定和地物類型的確定都是對于我們比較困難的方面，本次實習中我在這方面有所加強，但還需要后期持續(xù)的努力。.實習建議相較于之前的實習是三周制的，本次實習為期兩周，而且和期末考試相重合，由于時間分配使得攝影測量實習的內容遭到削弱，我們主要精力投入于DEM拼接檢查過程中的精度