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攝影測量實習報告

網(wǎng)站:公文素材庫 | 時間:2019-05-28 17:07:57 | 移動端:攝影測量實習報告

攝影測量實習報告

攝影測量基礎

一、單模型定向

1、影像內定向

內方位元素是描述攝影中心與像片之間相關位置的參數(shù),包括三個參數(shù),即攝影中心S到像片的垂距(主距)f及像主點o在框標坐標中的坐標x0、y0。

儀器下的坐標系轉換到框標坐標系,即將量測坐標轉換到框標坐標系的過程即為內定向過程。

轉換關系式為:

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

在模擬測圖儀上的定向:我們人工在測圖儀上安置有關數(shù)據(jù),例如安置攝影機主距,且像片安放在測圖儀像片盤上時,使像片主點與測圖儀像片盤主點重合等。2、相對定向

確定一個立體像對兩像片的相對位置稱為相對定向。完成相對定向的唯一標準是兩像片上同名像點的投影光線對對相交。所有同名像點的投影光線交點的集合構成了地面幾何模型。

此次實驗我們做的是連續(xù)像對的相對定向。1、

選擇像空間輔助坐標系。在VirtuoZoNT軟件中調選入兩張連續(xù)的像片,以左片的像空間坐標系作為本像對的像空間輔助坐標系(或稱以左片為基準)。

2、

由于左像片的像空間坐標即為像空間輔助坐標系,則S1在該坐標系的坐標為:Us1=Vs1=Ws1=0,像片的三個角元素也為零。右像片中,S2在S1-U1V1W1中的坐標為:Us2=bu,Vs2=bv,Ws2=bw,還有三個角元素。bu、bv、bw為基線分量。其中bu只影像相對定向后建立模型的大小而不影響模型的建立,因此,相對定向元素就只有bv、bw及另外三個角元素。

3、

VirtuoZoNT軟件中已經(jīng)設定了相對定向元素解求的算法。所以我們操作人員只需按下相關按鈕便完成連續(xù)像對的相對定向。

3、絕對定向攝影測量學實習報告

相對定向后,所建立的模型是在所選定的像空間輔助坐標系中,且模型比例尺也是未知的,要把模型納入地面攝影測量坐標系D-XYZ中,此時需借助已知地面控制點來進行兩個坐標系的轉換,即借助地面控制點進行模型的旋轉、平移和縮放。此過程即為絕對定向。

絕對定向元素有模型縮放因子(1個)、兩個坐標軸系的三個轉角和坐標原點的三個平移量,及共有七個參數(shù)。

1、

在軟件中完成相對定向后,根據(jù)地面已知點在左右像片中選擇同名像點作為絕對定向的控制點。

2、

根據(jù)已知地面控制點的坐標,按照絕對定向元素的誤差方程式解求該模型的絕對定向元素。

3、

按絕對定向公式,將所有待定點的坐標納入地面攝影測量坐標中。在軟件中按下相關絕對定向算法的按鈕即完成絕對定向工作。

二、數(shù)字產(chǎn)品生成

1、數(shù)字線劃圖(DLG)

數(shù)字線劃地圖(DLG,DigitalLineGraphic):是與現(xiàn)有線劃基本一致的各地圖要素的矢量數(shù)據(jù)集,且保存各要素間的空間關系和相關的屬性信息。

在數(shù)字測圖中,最為常見的產(chǎn)品就是數(shù)字線劃圖,外業(yè)測繪最終成果一般就是DLG。該產(chǎn)品較全面地描述地表現(xiàn)象,目視效果與同比例尺一致但色彩更為豐富。本產(chǎn)品滿足各種空間分析要求,可隨機地進行數(shù)據(jù)選取和顯示,與其他信息疊加,可進行空間分析、決策。其中部分地形核心要素可作為數(shù)字正射影像地形圖中的線劃地形要素。

數(shù)字線劃地圖(DLG)數(shù)據(jù)量小,便于分層,能快速的生成專題地圖,所以也稱作矢量專題信息DTI(DigitalThematicInformation)。此數(shù)據(jù)能滿足地理信息系統(tǒng)進行各種空間分析要求?呻S機地進行數(shù)據(jù)選取和顯示,與其他幾種產(chǎn)品疊加,便于分析、決策。數(shù)字線劃地圖(DLG)的技術特征為:地圖地理內容、分幅、投影、精度、坐標系統(tǒng)與同比例尺地形圖一致。圖形輸出為矢量格式,任意縮放均不變形。

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生產(chǎn)技術:

原始資料主要采用:外業(yè)數(shù)據(jù)采集、航片、高分辨率衛(wèi)片、地形圖等。制作方法:

1、

數(shù)字攝影測量、三維跟蹤立體測圖。目前,國產(chǎn)的數(shù)字攝影測量軟件VintuoZo系統(tǒng)和JX-4C才DPW系統(tǒng)都具有相應的矢量圖系統(tǒng),而且它們的精度指標都較高。其中VintuoZo系統(tǒng)有工作站版和NT版兩種,而JX-4CDPW系統(tǒng)只有NT版一種。

2、

解析或機助數(shù)字化測圖。這種方法是在解析測圖儀或模擬器上對航片和高分辨率衛(wèi)片進行立體測圖,來獲得DLG數(shù)據(jù)。用這種方法還需使用GIS或CAD等圖形處理軟件,對獲得的數(shù)據(jù)進行編輯,最終產(chǎn)生成果數(shù)據(jù)。

3、

對現(xiàn)有的地形圖掃描,人機交互將其要素矢量化。目前常用的國內外矢量化軟件或GIS和CAD軟件中利用矢量化功能將掃描影像進行矢量化后轉入相應的系統(tǒng)中。

4、

在新制作的數(shù)字正射影像圖上,人工跟蹤框架要素數(shù)字化。屏幕上跟蹤:可以使用CAD或GIS及VirtuoZo軟件將正射影像圖按一定的比例插入工作區(qū)中,然后在圖上進行相應要素采集。

5、

野外實測地圖。

2、數(shù)字高程模型(DEM)

數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel),簡稱DEM。它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型,是數(shù)字地形模型(DigitalTerrainModel,簡稱DTM)的一個分支。一般認為,DTM是一個用于表示地面特征的空間分布的數(shù)據(jù)陣列,其最常用的是用一系列地面點的平面坐標X、Y及該點的地面高程Z或屬性組成的數(shù)據(jù)陣列。而DEM則是地面形態(tài)只用點的高程Z來表示,其相應的平面坐標X、Y可由起始原點推算而無需記錄。

DTM是柵格數(shù)據(jù)模型的一種。它與圖像的柵格表示形式的區(qū)別主要是:圖像是用一個點代表整個像元的屬性,而在DTM中,格網(wǎng)的點只表示點的屬性,點與點之間的屬性可以通過內插計算獲得。

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DEM建立的主要過程:1、

按一定的數(shù)據(jù)采集方法,在測區(qū)內采集一定數(shù)量的離散點的平面位置和高程,這些點成為控制點。

2、

以這些控制點為網(wǎng)絡框架,用某種數(shù)學模型擬合,內插大量的高程點,以便可獲得符合要求的DEM。

(1)建立DEM的方法有多種,其從數(shù)據(jù)源及采集方式講有:

1、直接從地面測量,例如用GPS、全站儀、野外測量等。

2、根據(jù)航空或航天影像,通過攝影測量途徑獲取,如立體坐標儀觀測

及空三加密法、解析測圖、數(shù)字攝影測量等等。

3、從現(xiàn)有地形圖上采集,如格網(wǎng)讀點法、數(shù)字化儀手扶跟蹤及掃描

儀半自動采集。

(2)然后通過內插生成DEM。DEM內插方法很多,主要有整體內插、分塊

內插和逐點內插三種。

1、整體內插的擬合模型是由研究區(qū)內所有采樣點的觀測值建立的。2、分塊內插是把參考空間分成若干大小相同的塊,對各分塊使用不同

的函數(shù)。

3、逐點內插是以待插點為中心,定義一個局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)

點,數(shù)據(jù)點的范圍隨待插位置的變化而變化,因此又稱移動擬合法。其中逐點內插是最為常用的方法。其主要有規(guī)則網(wǎng)絡結構(GRID)和不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)兩種算法。目前常用的算法是TIN,在TIN基礎上通過線性和雙線性內插建立DEM模型。

用規(guī)則方格網(wǎng)高程數(shù)據(jù)記錄地表起伏的優(yōu)點:(X,Y)位置信息可隱含,無需全部作為原始數(shù)據(jù)存儲由于是規(guī)則網(wǎng)高程數(shù)據(jù),以后在數(shù)據(jù)處理方面比較容易。缺點:數(shù)據(jù)采集較麻煩,因為網(wǎng)格點不是特征點,一些微地形可能沒有記錄。

TIN結構數(shù)據(jù)的優(yōu)點:能以不同層次的分辨率來描述地表形態(tài)。與格網(wǎng)數(shù)據(jù)模型相比,TIN模型在某一特定分辯率下能用更少的空間和時間更精確地表示更加復雜的表面.特別當?shù)匦伟写罅刻卣魅鐢嗔丫、構造線時,TIN模型能更好地顧及這些特征。

4

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3、數(shù)字正射影像(DOM)

數(shù)字正射影像(DigitalOrthophotoMap簡稱DOM))是利用數(shù)字高程模型對掃描處理的數(shù)字化的航空像片或遙感影像(單色/彩色),經(jīng)逐個象元進行輻射改正、微分糾正,再按影像鑲嵌,根據(jù)地形圖圖幅范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù),并將地形要素的信息以符號、線畫、注記、公里格網(wǎng)、圖廓整飾等形式填加到該影像平面上,形成以柵格數(shù)據(jù)形式存儲的影像數(shù)據(jù)庫。

正射影像具有幾何精度、數(shù)學精度和影像特征,信息量大,內容豐富,直觀逼真、現(xiàn)實性強等優(yōu)點。正射影像是指將中心投影的像片,經(jīng)過糾正處理,在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影誤差和傳感器等誤差產(chǎn)生的像點位移的影像。

由于獲取制作正射影像的數(shù)據(jù)源不同,以及技術條件和設備的差異,所以數(shù)字正射影像圖的制作方法有多種:

1、

全數(shù)字攝影測量方法

該方法通過數(shù)字攝影測量系統(tǒng)實現(xiàn),即對數(shù)字影像對進行內定向、相對定向和絕對定向后,形成DEM,按照反解法做單元數(shù)字微分糾正,將單片正射影像進行鑲嵌,最后按圖廓線裁剪得到一幅數(shù)字正射影像圖,并進行地名注記、公里格網(wǎng)和圖廓整飾等。經(jīng)過修改即繪制得到DOM產(chǎn)品。2、

單片數(shù)字微分糾正

若一個區(qū)域已經(jīng)有DEM數(shù)據(jù)以及像片控制成果,便可直接使用該成果數(shù)據(jù)進行DOM制作。其主要流程是對航攝負片進行掃描后,根據(jù)控制點坐標進行數(shù)字影像內定向,再由DEM成果做數(shù)字微分糾正,其余后續(xù)工作同上法。3、

正射影像圖掃描

如果已經(jīng)有光學投影制作的正射影像圖,可直接對其進行影像掃描數(shù)字化,再經(jīng)幾何糾正便能獲取數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)。幾何糾正是直接針對掃描圖像變換進行數(shù)字模擬,掃描圖像的總體變形可以看作是平移、縮放、旋轉、仿射、偏扭以及彎曲等基本變形的綜合作用結果。經(jīng)過這些處理后便得到DOM數(shù)字正射影像圖。

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三、實習總結

此次實驗課,我們主要運用的軟件是VirtuoZoNT。此軟件中已有較為成熟的內定向、相對定向、絕對定向以及DLG、DEM、DOM等產(chǎn)品生成的各種算法。所以,做這些實驗之時,其關鍵在于我們是否對這些所有實驗理論有一定的認識和了解。一旦我們熟悉理論知識后,學習軟件的操作便成為簡單問題了。

通過攝影測量實習,將課本理論知識與相關軟件實踐操作相結合的練習與學習,使我進一步理解和熟悉了攝影測量的整個相關流程。通過熟悉產(chǎn)品生成步驟,及對生成結果的分析,我們更易于接受教材上抽象的理論知識,加上平時學習時將各知識點羅列框架,使得攝影測量學在自己腦海中顯現(xiàn)出清晰的知識體系輪廓,這些對現(xiàn)在學習、將來研究都存在著很大的現(xiàn)實意義。

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一、實習目的與要求

本次實習是在攝影測量的教學基礎上,理論實際相聯(lián)系的動手操作實習,是我們在學習測量專業(yè)的一個重要的實習環(huán)節(jié)。一方面是培養(yǎng)我們的實踐操作能力和運用軟件解算數(shù)據(jù)的能力,另一方面培養(yǎng)我們在今后遇到問題應該如何去解決的能力,通過實習發(fā)現(xiàn)自己在實踐動手方面的不足并想辦法解決,為以后的工作實踐打下扎實的基礎。使我們熟練地掌握攝影測量及遙感的原理,信息獲取的途徑,數(shù)字處理系統(tǒng)和應用處理方法。并進一步鞏固和深化理論知識,使理論與實踐相結合。切實加強我們大家的實踐動手能力,提高大家對這門新技術的認識和把握,全面培養(yǎng)我們的應用能了、創(chuàng)新能力和探索精神。

二、實習地點

桂林市雁山區(qū)大埠鄉(xiāng)

桂林理工大學博文管理學院機房

三、實習用具

小比例尺航片兩張、畫圖板一個、透明紙兩張、鉛筆、橡皮;電子計算機、ENVI遙感圖像處理系統(tǒng)、編程軟件(MATLAB、VisualBasic)

四、實習任務與要求

掌握航片調繪的方法步驟

掌握使用編程軟件設計解算移動曲面法數(shù)字高程模型內插子程序掌握使用編程軟件設計解算空間后方交會掌握使用ENVI遙感圖像處理系統(tǒng)處理遙感影像

五、實習步驟

航片調繪

本次實習的遙感圖像調繪主要判讀航片測區(qū)地物屬性,在透明紙上勾出邊界,必要時進行清繪。

在進行野外調繪之前,將調繪航片平放在畫圖板上,然后再將比調繪圖稍大一些的透明紙蓋于調繪航片上,用膠帶粘好,連同調繪航片用夾子固定于畫圖板。

第一天先將測區(qū)走過一遍,確定繪圖邊界,確定調繪路線,并對測區(qū)的情況有一個大致的了解。比較實際測區(qū)和航片的差別,并知道那些地方的地物是發(fā)生了變化的,以便于以后的判讀調繪工作進行。

接下來的兩天根據(jù)預定路線進行測區(qū)航片的地物判讀和屬性的標注。一般按照由遠及近、從總貌到碎部、邊走邊判,遠看近判的原則進行

調繪時的注意事項:

即地物地貌的調繪要連續(xù)進行,避免調繪不連貫和遺漏。當?shù)乩砻Q注記過密時,可適當取舍。

調繪工作應按照國家標準的地形圖圖式進行,說明性質的注記應采用“簡注表”,不得任意命名。

調繪要按照實地情況嚴格進行,不得偽造、篡改。

在調繪好的透明紙上,圖名注于調繪片正上方,調繪者姓名及調繪日期等信息在調繪航片的右下角。

編輯移動曲面法數(shù)字高程模型內插子程序

要求利用二次曲面擬合法:Z=Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F,

根據(jù)已知坐標(Xn,Yn,Zn)和待求點的平面坐標(Xn,Yn),求出待求點的高程P。解算步驟:

讀入已知點的坐標,建立以待定點為原點的局部坐標系;建立誤差方程式:v=Xi2A+XiYiB+Yi2C+XiD+YiE+F-Zi

組成法方程,解算六個系數(shù):X=(MTPM)1MTPZ,其中pi=1/di2。編輯空間后方交會程序

要求一直攝影機主距f四個控制點的像點坐標與相應的地面坐標,利用共線

方程的線性化形式,計算近似垂直攝影情況下像片的外方位元素。

解算步驟:

獲取已知數(shù)據(jù):m,x0,y0,f,Xtp,Ytp,Ztp;量測控制點像點坐標:x,y;確定未知數(shù)初值;

組成誤差方程式:若P=I,X=(ATA)1ATL;解求外方位元素改正數(shù)、外方位元素的近似值;檢查迭代是否收斂,是否需要重復計算。使用ENVI系統(tǒng)處理遙感影像

主要要求學會使用ENVI系統(tǒng)對遙感影像進行監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類監(jiān)督分類

制作分類模版:打開一幅遙感影像,在影像窗口打開Overlay-Regionofinterest,在Zoom窗口依次繪制可識別地物類別的區(qū)域;

監(jiān)督分類:Classification-Supervised-MinimumDistance;

監(jiān)督分類后處理:Classification-postClassificationClumpclasses。非監(jiān)督分類

打開一幅遙感影像,單擊主菜單Classification-Unsupervised-Isodata,得到非監(jiān)督分類的結果;

點擊Classification-postClassification-Combineclasses合并相同或相似類別進行監(jiān)督分類后處理

六、實習心得

攝影測量是一門專業(yè)的測繪學科,也是一門應用很廣的學科,隨著遙感技術的不斷發(fā)展,這門學科正從幾何學向信息科學發(fā)展。它的

發(fā)展及運用對我們測繪來說是很有幫助的。而攝影測量實習則可以提高我們對攝影測量知識的理解,加強我們的實際運用能力。因此學校安排了三周的攝影測量實習,這對提升我們的攝影測量實際操作能力是很有幫助的。

此次實習分四個板塊,分別是全數(shù)字立體測圖;數(shù)字攝影測量的編程;遙感影像自動分類;像片的判讀與調繪等。全數(shù)字立體測圖是利用計算機代替解析測圖儀、用數(shù)字影像代替模擬像片、用數(shù)字光標代替光學光標,直接在計算機上進行數(shù)字化測圖的作業(yè)方法。這個實習要求我們學會使用ENVY軟件構建立體模型,制作測區(qū)的DEM、DOM和等高線圖,同時熟練使用交互式數(shù)字影像測圖系統(tǒng)在立體影像上量測不同類地物,并時行地物數(shù)據(jù)采集及編輯,生成數(shù)字測圖文件,按標準的制圖符號將之輸出為矢量地形圖。數(shù)字攝影測量的編程則要求我們學習使用Matlab進行攝影測量編程,掌握移動曲面法數(shù)字高程模型內插子程序的設計方法和空間后方交會程序的設計方法。遙感影像自動分類則是讓我們了解并掌握督與非督分類的過程和方法,并利用監(jiān)督分類結果制作一幅影像地圖。像片的判讀與調繪則是讓我們利用學過的幾類常用遙感影像的判讀技術與方法,完成航空像片或彩紅外片的判讀和外業(yè)調繪工作,掌握全野外調繪的基本技能。

為使學生明確本次實習的總體任務及每一實習項目具體的作業(yè)程序、作業(yè)方法,指導教師在各項實習內容開展之前進行集中講解,做到任務明確、過程清晰;實習過程中,分組指導和定期集中討論相

結合,啟發(fā)學生解決作業(yè)中出現(xiàn)的實際問題。本次實習不僅使學生理論知識得到鞏固、操作能力得到加強,同時也使學生運用知識的能力得到提高。

在航片調繪實習過程中不免出現(xiàn)些錯誤和困難,但是我們都沒有因此而放棄。我個人覺得在實習過程中細心是非常必要的,例如在選擇界點時,一不小心就有可能將航片像點中的界點找錯。還有在航片調繪清繪時,如果我們不細心,在沒有記住航片中現(xiàn)在有所改變的地方,我們的成果就會因我們的粗心大意而失去意義。所以我認為養(yǎng)成一個細心嚴謹?shù)膽B(tài)度是非常必要的,這將減少一些不必要的錯誤和損失。其實,我覺得本次實習沒有什么特別困難的地方,只要大家能夠做到認真細心,我們的實習就會很順利。

在全數(shù)字立體測圖實習過程中讓我深深體會到,理論指導實踐這一真理。在本次全數(shù)字立體測圖實習過程中,我發(fā)現(xiàn)我們要做的工作其實很簡單,只要點擊有關的按鈕,計算機就自動幫我們完成要做的工作了。但是,如果我們沒有扎實的基礎知識,就無法正常并順利地操作計算機去完成我們要的指令操作。當我們再次遇到類似的問題時就無法解決了。對于我們來說,如果只有理論知識,而實踐操作為零,那也只是紙上談兵;但是指揮操作,不懂理論知識,那也不能獨立完成工作。所以,我們要好好學習理論知識,這樣才能指導實踐,加強我們的動手能力。將來畢業(yè)了,才能是個合格的測繪工作人員。

攝影測量實習只有三周,但是在這三周中我們學到了很多東西。比如剛開始的像片的判讀與調繪,雖然我們剛開始時要天天去野外調

繪踏勘,可能有點辛苦,但也讓我們學會了在野外如何建立判讀標志,根據(jù)判讀任務擬訂判讀編輯指示或技術補充指示;這室內判讀收集調查判讀樣片資料,對那些難于識別和需要判讀而不常見的地物,拍攝地面立體照片,建立作業(yè)區(qū)的判讀標志庫,對復雜地物提出謄建議預測,根據(jù)預測做好人員分工和組織工作等。這些東西都是我們平時在課堂上所不能學到和理解到的。在地理要素的調繪中,讓我們學會了認真與仔細,因為調繪片上表示的各項地理要素一定要齊全,綜合取舍要合理;在圖面上的各種數(shù)字注記要齊全;位置要恰當。所有的這些都有助于我們養(yǎng)成做事認真負責的態(tài)度。

在這次實習中,我們學到了很多課堂上學不到的東西,也讓我們了解了攝影測量的應用及以后的發(fā)展狀況,讓我們知道了攝影測量的重要性及對我們將來工作的重要性。同時這次實習也讓我們對以后的測繪方式有了全新的了解與認識,增長了我們的知識及見解,也讓我們對測繪工作有了更深刻的理解。

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