近景摄影测量实习(西南交大).doc

20112012学年暑期实习 摄影测量实习报告姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师：孔 建西南交通大学地球科学与环境工程学院2012-07目录1. 实习目的12. 数据准备12.1. 航摄影像22.2. 控制点坐标22.3. 相机文件参数33. 选刺点33.1. 点位分布43.2. 点志记64. lps模块上进行解析空中三角测量114.1. 基本理论114.2. 作业流程图134.3. 标注控制点和联系点144.4. 空三解算精度144.5. 航带模型154.6. 解算数据成果155. 生成dtm、dlg、dom175.1. 生成dtm和dlg185.2. 生成dom195.3. 等高线图的编辑216.外业调绘237. 实习总结271. 实习目的数字摄影测量就是把航片或卫星影像数字化，或直接使用数字影像，在计算机中进行各种处理的一门科学技术。它主要研究地形与地物的几何物理特性，从而获得各种形式的数字产品即4d产品，即数字线化图（dlg），数字栅格图（drg），数字高程模型（dem），数字正射影像图（dom）。数字摄影测量是一门实践性很强的学科，通过理论学习和操作实践，有助于学生掌握数字摄影测量的基本原理和处理方法。通过使用软件进行数字影像处理是实现数字摄影测量实践的主要方式之一。本次实习主要进行一下内容：（1）外业调绘；（2）空三解算；（3）生成dtm、dom、dlg；（4）整饰等高线图。2. 数据准备用erdas全数字摄影测量系统中的lps模块进行数字摄影测量处理，首先需要进行原始资料的准备和检查工作。数据准备流程如下： （1）航片影像（2）控制点资料（3）相机检校文件影响空中三角测量、制作正射影像图以及测图精度的主要因素是数字影像的空间分辨率，而影像分辨率是由扫描分辨率或传感器的象素分辨率所决定的。如何选取扫描分辨率，主要从待处理区域的大小、测图精度要求与数据处理时间等方面来考虑。摄影测量所采用的扫描仪与一般的桌面扫描仪不同，前者扫描分辨率更高，扫描影像的地物位置精度更高。在测图精度要求比较低的情况下，也可以采用一般的桌面扫描仪。2.1. 航摄影像在摄影测量中，将摄影机摄取的原始航片经过扫描获得数字化影像。数字化影像可以直接导入计算机中进行相关处理及人工交互式编辑。此次实习采用的数据为一条航带共7张像片，为1991年拍摄的西部山区某公路建设的航片。影像比例尺为1:12000，相幅大小为23cm23cm，相机为wild 15/4，影像数据如下：7_74067_74077_74087_74097_74107_74117_7412图2-1 航带影像图2.2. 控制点坐标在摄影测量中，控制点资料主要是指均匀分布于整个测区范围内的地面点的物方三维坐标信息，它一般是在野外测量所得。它主要用于立体模型的绝对定向处理，可将相对定向建立的与实地相似的立体模型纳入到地面参考系中；也可用于空中三角测量。控制点可通过地面传统控制测量和 gps 测量获取。表2.2 控制点坐标表点号x(m)y(m)z(m)7406120216.5917604.87780.517406219750.1116336.281131.187409123476.0916404.93775.897409222500.8114681.49782.937412126461.5516003.04826.647412225607.2113710.68932.072.3. 相机文件参数相机检校文件主要是指出厂时设定的摄影相机的参数，主要包括相机的像主点坐标，焦距和各框标坐标。它主要用于立体模型的内定向和相对定向，以确定像点在像框标坐标系中的坐标和建立与实地相似的立体模型。像主点在像框标坐标系中的坐标：x0=0.00mm、y0=0.02mm，焦距为f=153.710mm。 表2.3 框标坐标表 单位：mm框标点号x坐标y坐标1-106.000106.0002106.000106.0003106.000-106.0004-106.000-106.0003. 选刺点进行刺点之前先要进行选点，一般拿到一张相片后按照下图进行选点，并尽量选取有明显地物特征的点，但要求选取的点不得超出图中（x轴线上）点位置5mm。图3.1 刺点示意图选准点后，便可以进行刺点，同时用圆圈将刺点标记出，按图示进行编号，并在像片背面相应位置进行诸注记解释，方便采点时能精确并很快的找到该点。3.1. 点位分布实习中，我所选点位的分布如图所示：图3.2 控制点和加密点分布图控制点和加密点在影像中的分布示意如下：图3.3 点位图1图3.4 点位图2图3.5 点位图3图3.6 点位图43.2. 点志记表3.2 点之记点号4061注释房 角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号4062注释道路分叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号4091注释道路分叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号4092注释道路分叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号4121注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号4122注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号6注释房 角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号7注释空地与树林边缘精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号8注释空地与树林边缘精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号9注释岩石角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号10注释房屋转角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号11注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号12注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号13注释房屋拐角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号14注释房屋拐角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号15注释桥梁小路出口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号16注释绿化带拐角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号17注释房 角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号18注释道路转角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号19注释房顶拐角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号20注释房 角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号21注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号22注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号23注释凸起中间精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号24注释岩石角精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号25注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-19点号26注释道路交叉口精度（t）0.3mm刺点时间2012-7-194. lps模块上进行解析空中三角测量4.1. 基本理论在数字摄影测量中，空中三角测量经常采用的方法有：航带法区域网空中三角测量，独立模型法空中三角测量和光束法区域网空中三角测量。光束法区域网空中三角测量是利用少量地面控制点，同时解求每一像片的外方位元素和加密点（或称模型连接点）地面坐标的过程。其数学模型依然是共线条件方程式。在3种空三方法中，光束法区域网空中三角测量理论最严密，精度也最高。在具体说明光束法区域网空三的解算方法之前，先理解两个重要的概念： 地面控制点（ground control point, gcp）是根据地形地物特征选择的一批要素点，其地面坐标已知。如道路交叉点、消火栓、田埂交叉点、地面测量标志等。地面控制点坐标可以通过现场测量得到，也可以从已有地图中采集。实际作业过程中，应尽量多采集一些地面控制点，以提高量测精度。 连接点（tie point, tp）是指位于多张影像重叠区域的特征点，但是其地面坐标未知，需要在空中三角测量过程中求解出来。一般说来，空中三角测量要求每张影像上要有 9 个连接点。连接点的获取可以通过软件按照一定的影像匹配算法自动获取光束法区域网空中三角测量典型布设方式：图4-1 光束法区域网空中三角测量典型布设示意图数学模型的建立：单张影像内的 1 个地面控制点可以写出 2 个方程，对于一个立体像对，1 个地面控制点可以写出下面 4 个方程： (41)其中，分别是地面控制点a在左片和右片上的像点坐标；，分别是两张影像的外方位元素，即摄站坐标。若有3个gcp，则可写出34=12个方程；若还有6个连接点，则可写出64=24个方程，故方程总数为12+24=36个。该模型中的未知数有：每张像片6个外方位元素（26=12个），连接点的地面坐标（63=18个），则未知数共个数为12+18=30个。36个方程解30个未知数，可以通过最小二乘解法求解。 4.2. 作业流程图新建项目工程、相机文件内定向外定向检查连接点点位，控制点坐标导入外控点坐标否是进行空三解算完成精度符合要求图4.2 空三解算流程图4.3. 标注控制点和联系点图4.3 lps刺点示意图4.4. 空三解算精度图4.4 lps解算精度4.5. 航带模型图4.5 lps航带图4.6. 解算数据成果表4.6.1 像点坐标观测值 单位:pix像对1(7_7406/7_7407)点号x1y1x2y2备注46014964.0002187.00046011961.0001946.000lps采集46024946.0007730.00046021430.0007548.00066166.222634.23263015.802376.98376006.9106102.31072651.2645938.59985604.9429207.48081985.5199024.41099725.5392552.53696658.3942432.754109437.4925738.634106494.4205634.830118749.3409036.550115561.2288895.270像对2(7_7407/7_7408)点号x1y1x2y2备注96658.3942432.75492554.3152297.267lps采集106494.4205634.830102708.5325537.835115561.2288895.270111593.2438820.2501211302.8323013.336127376.0752892.3281310463.0204792.521136657.4834672.4511410101.8459085.968145517.9558934.941像对3(7_7408/7_7409)点号x1y1x2y2备注127376.0752892.328122940.8752780.625lps采集136657.4834672.451132321.2134603.452145517.9558934.94114198.2258985.740159968.8592885.730155667.0342814.5151610697.2535425.162166555.5065392.1301710586.3759019.625176584.7748994.102像对4(7_7409/7_7410)点号x1y1x2y2备注40917200.2251744.59040912867.6862124.533lps采集40925976.7799021.01840921814.3519745.547155667.0342814.515151261.5603188.373166555.5065392.130162355.6085838.993176584.7748994.102172524.6079693.731189591.7382702.270185450.0523092.673199958.3755362.375195976.1255774.625209916.1148714.154206191.9279287.192像对5(7_7410/7_7411)点号x1y1x2y2备注185450.0523092.67318871.3683662.547 lps采集195976.1255774.625191471.1126466.274206191.9279287.192201820.37510354.625218950.4611202.501214650.1721753.006229152.4785967.528225065.5316572.126238502.8148698.400234491.3829565.839像对6(7_7411/7_7412)点号x1y1x2y2备注41219322.910564.67341215906.224819.574lps采集41229956.5659391.94041226306.14110131.077214650.1721753.00621859.5282035.189225065.5316572.126221116.2257049.679234491.3829565.83923372.44210308.456248885.6071297.668245298.8111554.402259452.6536223.289255799.5716669.886269219.8379807.443265407.60510602.818 表4.6.2 外方位元素表 角度单位：rad影像 xs(m)ys(m)zs(m) phiomegakappa7_740620140.637516745.51792820.69721.7553 2.7937 21.69217_740720846.619816478.86412812.57761.4804 4.1189 20.64587_740821736.313216147.32222821.84900.4347 5.4176 21.02847_740922740.094515775.79442829.9235-0.9616-6.5049-20.71827_741023698.163515414.89462823.5690-4.0542-4.3523158.95517_741124695.166515039.45152827.5316-7.5017-1.2704-22.27967_741225628.829214687.41222836.6902-7.97541.1142-22.3731表4.6.3 加密点的大地坐标值 单位：m点号xyz620622.887817798.0713877.9359720102.144116580.99011036.5681819777.152315996.74011194.9036921282.526417051.8728855.99921020979.170516315.2291773.48231120468.024615642.1440950.11021222363.725116519.5153794.09661322036.434916158.9069771.79551421422.246815383.69731221.04511523009.754816286.9733776.88511623001.842815578.1502761.31841722662.136614616.2518768.39571824008.792815966.9112765.51651923886.830215255.7097776.31482023598.147614319.3227753.05722125087.077316124.5451769.65242224702.599414883.5504772.54342324268.775614213.6893752.71952426202.803215821.9726888.7058 表4.6.4 控制点中误差 单位：m点号rxryrz4601-0.0278-0.0127-0.019646020.11690.07670.283040910.04760.0612-0.055941210.01420.0987-0.10584122-0.0198-0.1086-0.11144092-0.0316-0.1861-0.3039表4.6.5 空三加密精度 单位：mmxmymz0.05520.10490.18245. 生成dtm、dlg、dom空三解算完成后，然后进行dtm和dom的生成。由于我们处理的是一组连续像对，所以我们必须要一起生成。在实习过程中，发现在笔记本上不能生成dtm，具体原因还不清楚，所以我们一般用台式机进行dtm的生成。5.1. 生成dtm和dlg点击工具条上的，在弹出的对话框中设置如下：图5.1.1 生成dtm设置点击，进行等高线的设置，等高距设为20米：图5.1.2 生成dtm设置点击“ok”退出后，点击“run”. 生成了dtm和dlg，然后用viewer打开，其结果如下：图5.1.3 生成的dtm 图5.1.4 生成的dlg5.2. 生成dom点击工具条上的，在弹出的对话框中设置如下：图5.2.1 生成dom设置点击“ok”，生成了dom，然后用viewer打开，其结果如下：图5.2.2 生成的dom 将dlg叠加到dom上，其结果如下：图5.2.3 生成的dom 5.3. 等高线图的编辑 用arcgis将生成的等高线图（.shp文件）转换成.dwg形式的文件，然后在cass中打开编辑，编辑后的dlg和三维观察图如下：图5.3.1 编辑后的等高线图图5.3.2 等高线三维动态观察图6.外业调绘像片调绘是航测外业的主要工作内容之一，也是整个航测程图过程的一个很重要的工序。在航测内业生产中，加密点的选点、测图、成图质量的检查等，都要直接利用调绘片。如果调绘时判错了位置，用错了符号，综合取舍不当，住错了名称和数字，绘制的地形图也会出现同样的错误。所以航测外业调绘片是内业成图中建立地物、地貌、注记等内容的依据，是基础资料之一。6.1像片调绘的主要内容 （1）调查和研究地面的各种地物、地貌的性质，质量、数量特征和分布情况，依据图式的解说和规定，正确使用地形图符号显示于相片上。（2）随着成图比例尺和用途不同，正确掌握综合取舍的尺度，熟悉各要素的表示要点。（3）研究航摄像片的地物构象规律和各要素的影像特征，从而准确的判读和描绘。（4）正确调查和注记各种地理名称（属性）。6.2像片调绘的基本要求：（1）准确性：即位置准确、轮廓准确、性质准确、等级准确、方向准确、名称准确、新增地物补测准确。作业中判读准确、调查准确、量测准确。描绘准确。（2）完整性：测区资料要完整；地形图内容要完整，不应有遗漏；各种情况的接边要彻底。（3）统一性：采用图式版本要统一；全测区统一符号的表示要统一；说明注记用只要统一；还要注意调绘片和控制点布点相一致，尤其在航区交错、航片抽片处。（4）合理性：综合取舍的尺度与成图比例尺相适应；各种地物关系处理恰当，主次分明，取舍得当；并注意像片比例尺过小对综合取舍的影响。（5）准确清晰性：图面整饰清晰，符号避让正确，字迹清晰，注记明确。6.3调绘的一般方法：6.3.1调绘前的准备工作1、制定计划和方案首先应熟悉测区像片，对测区概况（如地形特点、地物分布、密度及种类等）有个初步了解。其次参考原有图及相关资料，将图廓线及主要居民地、较高级道路网在像片上判读标出或概略确定。根据测图的各种技术指标，研究测区特征；是山地还是丘陵地、平地；是树林还是荒漠；居民点的分布和复杂程度；其他各种地物地貌的特征；新增地物的情况等。进而因地制宜考虑不同地区的调绘方法和路线，制定实施计划，以地形困难和复杂程度，合理地分配时间，并绘出驻地及调绘迁站路线图，使调绘工作有计划、有秩序地进行。2、 划分调绘面积的基本要求 （1）不能有漏洞或重叠； （2）同一测区或航线统一选择隔号像片（单号片或双号片）作为调绘片。调绘面积线一般应绘在旁象重叠的中部，距像片边缘不得小于1厘米； （3）旁象重迭过小而分别布点或航向重迭过小时，调绘面积线应绘在两控制点之间，距任一控制点的距离均不应小于1厘米； （4）调绘面积线，在平坦地区一般用直线或折线；山地、丘陵地下边和右边用直线，上边和左边用曲线。6.3.2调绘线路的选择1、选择调绘路线的原则 （1）不走或少走重复路，又不出现调绘漏洞； （2）视野宽广，处处看得清； （3）便于量测和询问； （4）主要地物全能跑到，一般地区全能看到； （5）在保证成图精度的前提下，用最短的路程控制最大的调绘面积。2、调绘路线的的选择我们调绘的区域属于平坦地区，其特点如下： （1）地物稀少，通视良好的平坦地区，一般沿居民地和主要道路调绘； （2）地物复杂的平坦地区，一般走“s”形或“之”字形路线通过居民点和主要道路，并适当穿过较大空地及可能有其它地物的地区； （3）居民地分布零乱地区，可以采用“放射花形”或“梅花瓣形”路线，花瓣的幅度大小，以地区的地物所需要控制的程度决定。这种调绘路线，能严密控制测区，并避免走重复路。 （4）在水网地区，一般应打破片的界限，按河网的分割情况和桥梁、渡口的分布情况计划路线，一块块地进行调绘。尽可能沿高处的堤、埂走，以便站得高视野开阔。6.3.3调绘的一般方法和注意事项沿计划路线调绘时，应以线带面，对两侧的地物穿插进行调绘。走的过程是边判边看，边记边想，边画边写，边量边问的综合思考过程。要及时判定哪些地物可选，哪些可舍，对新增地物和疑难之处要停下来重点判读。因此，调绘过程中手、脚、脑、眼、嘴都要发动起来，把走、问、看结合好，调绘的工作效率绘更高。所有调绘的地物地貌，在透明纸上着铅时要细致、准确、清楚，使用的铅笔的硬度要适中，绘图时力度要适度，防止用力过重使像片上出现沟痕而影响清绘。走路时对所见地物要记清，停下来才能画得准，画得快。像片影像清晰，实地没变化的路、沟、塘、湖等，可以不着铅，只做记号，按影像清绘；像片影像不清晰或无影像的地物如高压线、新增地物等，必须全部