攝影測量學實習指導書

《攝影測量學》實習指導書成都理工大學前言實習是加強學生實踐性教學環(huán)節(jié)和進一步理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)獨立思考和動手能力的有效措施。本實習指導書是為了配合《攝影測量學》課程教學和一周課程實習編寫的實習指導書。按照課程的建設計劃和任務，本《實習指導書》主要是針對我院測繪工程專業(yè)而編寫的，因此在內容安排和選材上，除了滿足《教學大綱》規(guī)定的要求外，考慮到了學科的要求和學生的特點。另外，指導書涉及的內容及操作都是針對我院現(xiàn)有的實習條件而設計的。本書內容主要分為兩個部分。第一部分內容為攝影測量外業(yè)工作，它包括像片調繪和像控點布測；第二部分內容為攝影測量內業(yè)工作，它包括數(shù)字攝影測量系統(tǒng)數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)實習與自動空中三角測量實習。指導書對每一部分的實習內容都提出了具體的要求。編者實習基本要求一、實習的任務攝影測量實習是一項在大學三年級第6學期進行的課程實習。攝影測量實習，要求使每個學生熟練掌握攝影測量外業(yè)的基本技能和內業(yè)處理的方法。本項實習的任務，一是在提供的像對覆蓋區(qū)域內布測一定數(shù)量的控制點。二是進行像片的判讀和外業(yè)調繪工作，熟悉影像判讀標志和基本判讀方法；通過像片外業(yè)調繪，將地物與其像片影像進行對照，了解它們的關系并進行實地判讀勾繪，掌握外業(yè)調繪方法。三是通過內業(yè)操作，掌握全數(shù)字攝影測量軟件的主要模塊、功能及數(shù)字產(chǎn)品的制作工藝與流程，了解自動空中三角測量生產(chǎn)意義和基本流程。要求學生熟練掌握像控點的布設，外業(yè)調繪方法，熟悉影像判讀標志，能獨立完成全數(shù)字攝影測量生產(chǎn)作業(yè)。實習期間，要求每組及每位同學完成的基本工作量為：1.每組布設一定數(shù)量合理分布得像控點(一般為4個)，完成選點工作和測量工作；2.每組完成一定區(qū)域的外業(yè)調繪，根據(jù)像片內容認真判讀，完成像片勾繪工作；3.進行全數(shù)字攝影測量生產(chǎn)作業(yè)，每人完成1個像對的定向、數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)工作；4.根據(jù)指導教師安排，按組進行自動空中三角測量內業(yè)處理。外業(yè)實習一般按6人組成實習小組，設正、副組長各1人，負責帶領全組同學在教師指導下，完成本次實習的各項測繪任務。按照課程教學要求，本項實習總計1周，具體實習內容及時間分配如下：序號實習項目名稱實習方式實習時數(shù)安排備注1像控點布測野外1天分組實習包含實習準備及總結2室內+野外2分組實習3數(shù)字線劃圖生產(chǎn)上機1.5分班實習4自動空中三角測量內業(yè)處理上機0.5分組實習

二、實習儀器及用品1．指導教師提供校園區(qū)域打印的航空像片（一個像對：供像控點布測和像片調繪使用）；2．指導教師提供數(shù)字航空影像資料（含數(shù)字正射影像,結合調繪資料,生產(chǎn)DLG）；3．指導教師提供數(shù)字航空影像資料（含2個航帶/數(shù)字航片，控制點等資料：供數(shù)字攝影測量系統(tǒng)自動空中三角測量實習使用）；4．每組鋼卷尺和皮尺各一個；5．自備鉛筆、橡皮、三角板等室內作圖工具；三、實習基本守則1．全隊實習成員必須充分認識實習的重要意義，嚴格按照實習要求，全面完成實習任務；2．樹立安全第一的思想，自覺遵守安全規(guī)定，切實防止人身傷亡等事故的發(fā)生；3．加強組織紀律性，聽從指揮，遵守實習隊的各項規(guī)章制度；四、注意事項1.做好實習前的各項準備工作，隨著實習的進展程度，閱讀本指導書及有關教材的相應章節(jié)；2．外業(yè)作業(yè)路途中要特別注意車輛、行人，保證人身安全；3．使每人都有動手實踐的機會。成員之間應團結協(xié)作，密切配合，以確保實習任務順利完成；4．實習過程應遵守實習指導書及規(guī)范有關規(guī)定進行，杜絕弄虛作假；實習一像片控制點的布測一、實習目的掌握像控點布設的基本原理；熟悉室內選點和野外驗證的一般要求；了解像控點測量的方法。二、實習步驟1．室內布點像控點的布測應事先在室內布點，其布設應遵循以下原則：像控點距離像片邊緣大于1.5cm，距像片上達各類標志(攝影框標、攝影編號、氣泡影像和壓平線等)應大于1cm；航線兩端各對控制點，宜布設在偏離像主點不大于1.5cm，上下兩個點間左右偏離應不大于半條基線；每個單像對宜布設4個平高點，一般分布于像片重疊區(qū)的四角；像控點的編號應為五位數(shù)字（××××），前兩位為航帶號，后兩位為本航帶中的像控點序號，序號的編號應遵循奇偶與像片的上下對應的原則。2．像控點的施測

根據(jù)室內布點方案，在實地上找到像控點的位置，根據(jù)影像的特點和形狀繪制草圖，草圖繪制完成后應由另一人現(xiàn)場校核，刺點后,做好點之記。

在室外選擇像控點應十分注意避免尷尬位置，所謂尷尬位置就是高差很大的位置如房頂、塘梗等地，因其側面在照片上很有可能與平面混淆，造成內業(yè)困難；此外野外選點應在像片重疊區(qū)內選擇影像清晰的點。

像控點的控制測量最好使用4臺以上的GPS施測，其中兩臺GPS作為基站使用，另兩臺在像控點觀測，這樣該兩臺GPS任意時刻的觀測均構成一個三角形，使最終的控制網(wǎng)成為一個向量三角鎖，在其中所有的點具有多余觀測量，避免基線解算失敗時需要返工或者基線解算錯誤引起點位偏離。也可使用動態(tài)GPS測量，但應增加點數(shù)?，F(xiàn)在野外作業(yè)最好用靜態(tài)＋動態(tài)的方式啟動基站，這樣可以使流動站作業(yè)機動靈活。三、實習要求每個小組獨立完成一個像對的選點工作，包括室內設計、野外核查和測量。實習完成后提交像控點分布圖、選點資料及刺點資料。實習二像片調繪一、實驗目的掌握航空像片調繪的基本原理和方法；掌握航空像片判讀中判讀標志的建立方法；掌握航空像片調繪的步驟。二、原理和方法1．原理像片調繪為測繪地形圖，對航空像片所進行的判讀、調查和繪注工作。像片調繪是航空攝影測量工作的一部分，主要為航測內業(yè)提供調繪像片。像片調繪包括判讀、調查、繪注等項內容。判讀，是根據(jù)像片上的影像識別目標。判讀的內容主要是地物，包括獨立地物、居民地、道路、水系和植被，以及不能用等高線表示的特征地貌和土質。通常利用立體鏡、判讀儀等輔助工具或現(xiàn)地對照，識別像片上目標的位置、形狀、大小及其性質。判讀時，要根據(jù)測圖比例尺和測區(qū)特點，對地物地貌進行適當?shù)木C合取舍。調查，是實地搜集像片上沒有影像的制圖要素。內容包括調查各種地理名稱(山名、江河名、居民地名等)，量測必要的比高及其他說明注記，以及補測航攝后的新增地物和像片上影像不清晰的地物。繪注，是把經(jīng)過判讀、調查中確定選取的地物地貌和注記，用規(guī)定的符號和顏色描繪在像片上，片與片之間要接好邊，使調繪像片的內容符合地形圖的要求。2．方法像片調繪有野外調繪和室內判繪兩種方法。野外調繪一般與像片控制測量工作同時實施。先在室內描繪調繪工作邊，然后拿像片到實地對照、調查、量測，并用鉛筆將地物地貌繪注在像片上，最后在室內按規(guī)定的顏色進行著墨整飾和接邊。這種方法準確、可靠，但勞動強度大。室內判繪，首先應搜集測區(qū)有關資料，制作典型地區(qū)調繪樣片，參考調繪樣片和其他有關資料，利用判讀儀器或立體側圖儀器進行判繪，最后到實地對判繪成果進行檢核和補繪。這種方法充分利用了已有地形資料，效率高，勞動強度小。但是，只有像片的地面分辨率、判讀儀器和參考資料滿足一定條件，以及判繪者有較豐富的經(jīng)驗時，才能取得較好的室內判繪效果。3．判讀標志航空像片是在航空遙感平臺上通過攝影機所獲得的可見光和紅外光的光學攝影像片。它采用中心投影方式成像，對于沒有經(jīng)過正射糾正的像片，受中心投影的控制，其邊緣分布物體，常發(fā)生誤差和畸變。從航空像片上可以看到地物的頂部輪廓，這與日常生活中觀察目標地物的視角不同。航空像片解譯，需要利用熟悉的區(qū)域和熟悉的地物類型進行練習，掌握認識目標物頂部形態(tài)的技巧。像片的判讀標志（imageinterpretationkey）又稱解譯標志，它是指能夠反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感影像的各種特征，這些特征能幫助判讀者識別遙感影像上目標地物或現(xiàn)象。解譯標志分直接判讀標志和間接判讀標。直接判讀標志是指能夠直接反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感影像的各種特征，它包括遙感攝影像片上目標地物的大小、形狀、陰影、色調、紋理、圖型和位置及與周圍的關系等，解譯者利用直接解譯標志可以直觀地識別遙感像片上的目標地物。（１）大小（size）：指在二維空間上對目標物體尺寸或面積的測量。通過比較兩個物體的相對大小可以幫助識別它們的性質。可以根據(jù)像片的比例尺，計算目標地物的實際大小和分布規(guī)模。（２）形狀（shape）：指某一個地物的形態(tài)、結構和輪廓。地表分布的目標物體都具有一定的幾何形狀，根據(jù)像片上物體特有的形狀特征可以判斷和識別目標地物。如一些地物頂部形狀明顯，僅從形狀上就可以辨別出地物，大多數(shù)地物不能僅從頂部形狀辨別，但形狀提供了判讀的重要信息。（３）色調（tone）：指像片上物體的色彩或相對亮度。是地物反射或發(fā)射電磁波的強弱程度在像片上的表現(xiàn)。采用不同波段和使用不同感光膠片，其色調反映的意義是不同的。黑白像片上，影像色調一般劃分為７級至１０級灰階。１０級灰階分別為白、灰白、淡灰、淺灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、淺黑、黑。彩色像片的信息量高于黑白像片。在彩色像片上，不同地物可以表現(xiàn)出不同顏色的差異，也可以表現(xiàn)出色彩深淺（純度）的差異。（４）陰影（shadow）：指陽光被地物遮擋而產(chǎn)生的影子。影子在像片上表現(xiàn)為高大地物背光面形成的深色或黑色的色調。在航空像片上陰影分為本影和落影。本影是地物末被陽光直接照射到的部分在像片的構像，本影有助于獲得地物的立體感。落影是物體投影在地面上的影子在像片上的構像，落影的形狀和長度，有助于判讀地物的性質及高度。但在陰影內的地物，也會因地物反射光較少，而掩蓋或削弱了信息。（５）紋理（texture）：指通過色調或顏色變化表現(xiàn)出的細紋或細小的圖案，這種細紋或細小圖案在某一確定的圖像區(qū)域中以一定的規(guī)律重復出現(xiàn)，即表現(xiàn)為影像上色調變化的頻率。像片上的紋理可以揭示出目標地物的細部結構或內部細小的物體。目標地物的紋理特征與航空像片的比例尺有關。（６）圖型（pattern）：指目標地物以一定規(guī)律排列而成的圖形結構，是物體的空間排列。模式是一個綜合性解譯標志，它由形狀、大小、色調、紋理等影像特征組合而成的。人工地物往往具有某種特殊的模式。例如由教室、操場和跑道構成的學校，它們都具有一定的整體圖型。自然界中，一些地物也具有特定的圖型，如水系有樹枝狀、羽毛狀和格網(wǎng)狀等多種圖型，它們綜合地反映出流域內地質構造和水文特征。地物的模式揭示了不同地物之間的內在聯(lián)系，也為解譯者識別這些地物提供了依據(jù)。(7)位置及與周圍的關系：指目標地物在空間分布的地點，及相對于其它地物的關系，據(jù)此可以識別一些目標地物或現(xiàn)象。間接解譯標志是指能夠間接反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感影像的各種特征，借助它可以推斷與目標地物的屬性相關的其他現(xiàn)象。由于判讀的結果需要依據(jù)判讀人員的經(jīng)驗和知識，所以判讀熟練程度的不同，會在判讀結果上產(chǎn)生差異。因此，在判讀前通常要預先建立好判讀標志（表１）。表1航空像片上的判讀標志類型形狀色調陰影圖型紋理備注獨立地物居民地道路農(nóng)田水域………………航空像片的判讀通用的方法有兩種：（1）直接判讀：通過上述影像的判讀標志直接辨認他物并解譯內容。（2）邏輯推理與宏觀分析：在直接判讀的基礎上，分析這些影像特征所反映的地物之間的內在聯(lián)系，并在邏輯推理的基礎上，進一步對影像特征之間的關系進行宏觀規(guī)律的分析，通常要用幾張或十幾張航片結合起來進行分析。只有掌握了宏觀規(guī)律以后才能理解局部的影像特征。任何遙感影像的解譯結果都必須經(jīng)過一定的野外校核和檢查，以檢查其分類程度和制圖程度的準確性。三、實習步驟本次航空像片調繪采用室內與野外結合的調繪方法。具體工作實習步驟一般可分為準備工作（準備階段）、室內判讀與描邊、野外工作（野外調查、量測等）、室內清繪和整理。1．準備工作包括工具準備和資料準備。準備的工具包括放大鏡、透明紙和繪圖工具等。2．室內判讀與描圖在室內首先應建立航片判讀的標志，即根據(jù)已經(jīng)對研究區(qū)域的了解，識別像片上目標的位置、形狀、大小及其性質，依據(jù)主要是獨立地物、居民地、道路、水系和植被等判讀的內容，進行判讀標志的建立（見表1）。在建立判讀標志的基礎上，利用目視和放大鏡鏡進行室內判讀。進行室內判讀的原則是從整體到局部、從已知到本知、從宏觀到微觀。根據(jù)這樣的原則，進行室內判讀的順序是由水系人手，根據(jù)水系的位置和流向確定分水嶺和流域范圍，從而判讀區(qū)域內的高低地勢。之后進行平原和山地，以及林地和農(nóng)田的劃分，從而劃分出大的地貌單元。然后進行居民點和道路的判讀，將自然景觀和人文景觀劃分開。在室內判讀時，將透明紙固定在像片上，按照室內判讀結果，判讀地物類型，勾繪地物邊界，形成調查底圖（注意標注室內判讀難點和疑點），并擬定野外核查的路線。3．野外核查在實地調查各種地理名稱(江河名、街道名、居民地名等)，量測必要的比高及其他說明，將其標注在野外調查底圖上。并在野外調查底圖上補測航攝后的新增地物和像片上影像不清晰的地物。對比實地，核查室內判讀正誤，尤其注意室內判讀中難點和疑點的實地核對。4．室內清圖和整理在室內按照制圖規(guī)范（字體、大小、線型、圖例等），完成調查底圖的清繪工作，整理野外調查資料和圖件等工作。四、實驗要求每個小組獨立完成一個片區(qū)的調繪工作。內容包括：區(qū)域的判讀標志建立表；室內解譯圖（調繪底圖）；野外調查資料；調繪成果圖（清繪）。實習三基于數(shù)字攝影測量系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)字產(chǎn)品一、實習目的基于MapMatrix數(shù)字攝影測量系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)字測繪產(chǎn)品實習的目的是深入掌握攝影測量學的基礎理論以及全數(shù)字攝影測圖過程。包括掌握MapMatrix數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的主要模塊的功能、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像(DOM)、和數(shù)字線畫地圖(DLG)的制作工藝與流程。二、實習步驟（參看相關視頻文件）圖1數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像（DOM）和數(shù)字線劃圖（DLG）生產(chǎn)流程圖三、實習要求每人獨立完成兩個像對的數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)，提交實習成果（編輯拼接的DEM和DOM等）。通過實習掌握MapMatrix系統(tǒng)主界面上處理和產(chǎn)品兩個菜單項，了解數(shù)字產(chǎn)品生產(chǎn)過程。主要涉及以下幾方面內容：1.建立測區(qū)和模型操作過程2.模型定向3.核線影像生成4.影像匹配

5.DEM生成

6.數(shù)字化測圖

7.多模型DEM的拼接

8.正射影像的生成、顯示和修補

9.等高線影像的生成、顯示

10.數(shù)據(jù)輸出

11.批處理實習四自動空中三角測量一、實驗目的了解MapMatrix數(shù)字攝影測量系統(tǒng)自動空中三角測量功能；學習MapMatrix數(shù)字攝影測量系統(tǒng)自動空中三角測量一般作業(yè)流程；理解空中三角測量生產(chǎn)