4D产品生产实习.doc

4D产品生产实习实 习 报 告班级学号 姓 名 实习指导教师 实习基地指导教师 2007年4月2日4D产品生产实习第一部分：实习的意义和要求 本次实习是通过环境及软件模块的操作特点，了解实习工作流程，从而能对4d产品生产实习有个整体概念，了解4d的基本概念，了解VirtuoZo NT系统的运行，4d产品生产实习是一个综合性很强的实习，它是对四年本科所学摄影测量及相关专业的综合应用。该实习在数字摄影测量实习的基础上进行，应用VirtuoZo NT系统来完成。不仅要求掌握4d生本产的基原理与方法，而且强调摄影测量的专业技能（立体观测），制作出符合生产要求的4d产品。第二部分：实习内容一） 基地参观实习1内容月日下午到湖北省测绘局参观。主要了解的是测绘工作中4D产品的生产，主要是数据采集和编辑。地图的数据采集是在立体环境下对地物、地貌的三维数据采集，该环节是在数字摄影测量的软件下进行，地图编辑是在AOTOCAD下进行，包括对地图的编辑和整饰。另外还有测绘局所做的一部分工程项目。2体会与感想这次实习让我们把所学的知识和实际得生产联系起来，业让我们了解到学习中的局限，比如实际操作太少等。参观之前我们在画等高线，普遍的毛病是立体切不准，想要切准再画，结果等高线就不像样，而测绘局的人在这方面就很熟练。其次是我们所做实习缺少细节方面的考虑。比如什么样的地物画什么样的线，地类与地类之间界线问题。这些问题出于我们对测量规范不了解，对实习生产要求不了解。以后工作时要认真学习。二） 4D产品生产1内容和概念：4D产品是指数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规则的格网系列。根据不同的高程精度，可分为不同类型。为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据；数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点；数字线划地图（Digital Elevation Model，缩写DLG）是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标；数字栅格地图（Digital Raster Graphic，缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理，彩色地形图还应经色彩校正，使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格地图在内容上、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。这次4D产品的生产是在VirtuoZo NT系统下完成的，此系统是基于WindowsNT的全数字摄影测量系统，利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。从原始资料、中间成果及最后产品等都是以数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需的三维信息、各种信息系统数据库所需的空间信息。VirtuoZo NT不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。2资料分析及生产流程(1) 测区与资料分析测区分析：测区为一矿区，以山地为主，植被较少。资料分析：航摄机为RC30，航高3000米，摄影比例尺1：15000， 2条航带，共6张航片，影像较清晰。(2)用户所要求的产品分析：要求生产DEM，DOM，DLG，DRG，成图比例尺5000,产品为数字形式。生产精度要求为：1) 内定向精度：中误差 0.005mm；2) 相对定向精度：每点残差 0.020mm，中误差 0.010mm；3) 绝对定向精度：每点平面及高程残差 0.3m，平面及高程中误差 0.3m；4) 匹配窗口及间隔为 9；5) DEM格网间隔为10m；6) 正射影像分辨率 0.1mm；7) 等高线间隔 5m；8) 模型拼接精度：中误差小于 2.0m，大于三倍中误差的点不超过。(3) 依照的技术规范与标准。依照相关的国家标准。 生产流程框图图片13具体生产过程(1) 创建新测区，设置测区参数文件，包括影像分辩率，摄影比例尺，DEM间隔，成图比例尺，航带数，影像类型，等高线间隔。(2) 相机参数文件的数据录入，需要说明的是，相机要旋转，因此各框标的值也要相应变化；(3) 地面控制点文件的数据录入。(4) 原始影像的数据格式转换，转换后的影像在测区下的Images目录下。转换时注意不同行带是否旋转。(5) 创建模型并进行定向。在系统主菜单中，选择文件打开模型项，屏幕显示打开或创建一个模型 文件对话框，输入当前模型名即157-156，进入模型参数界面，设置相应参数并保存。然后选择处理定向内定向项，程序读入左影像数据后，屏幕显示建立框标模板界面，显示左影像内定向结果。如果定向结果不好，可以人工调整，使十字丝对准框标中心。直到精度达到生产要求，然后用同样的方法进行右影像的内定向。内定向完成后进行相对定向，在系统主菜单中，选择处理定向相对定向项，系统读入当前模型的左右影像数据，屏幕显示相对定向界面。单击鼠标右键，弹出菜单，选择“自动相对定向”，程序将自动寻找同名点，进行相对定向。完成后，影像上显示相对定向点（红十字丝）。检查定向结果，如果误差过大，可以进行微调或删除，直至满足精度要求。(6) 控制点选择。在相对定向界面下，按控制点的真实位置，在影像上依次量测。量测完后进行精度检查，可以进行微调和删除非控制点，使精度符合要求。(7) 绝对定向。在影像上右击鼠标，选择“绝对定向普通方式”，随即在定向结果窗中显示绝对定向的中误差及每个控制点的定向误差。另弹出控制点微调窗，窗中显示当前控制点的坐标，且设置了立体下的微调按钮。通过微调调整控制点位置，使控制点位置准确，并使定向精度达到要求。(8) 生成核线影像。右击鼠标，选择自定义最大作业区，然后选择“生成核线影像非水平影像”，程序依次对左、右影像进行核线重采样，生成模型的核线影像。完成后，右键单击，保存，退出。然后如此重复59，完成4个模型的建立、内定向、相对定向和绝对定向的操作。模型质量报告如下：图片2(9) 匹配预处理。对匹配可能出错的地方进行预处理，增加匹配的点、线或者面。例如，房屋的匹配是地基而不是房顶，所以应该是地基平面，这就需要预置一个平面，其高程可以由基周围的点推算出出，而不是房屋顶端。有树林的地方要切准到地面，而不是树梢，对于其他工矿设备也应该是地面而不是设备的表面。处理完后保存退出。(10) 影像匹配以及匹配结果编辑。预处理完成后，就可以进行影像匹配。这时程序会把预处理的结果一起进行匹配处理。匹配自动进行，不需人工干预。匹配完成后，选择“匹配结果的编辑”，根据等视差曲线（立体观察）发现粗差，并对不可靠区域进行编辑，达到最基本的精度要求。匹配后的编辑是影像匹配的后处理工作，是一个交互式的人工干预过程。编辑的方法有平滑、内插和拟合等。目前，在影像匹配中，尚有一些区域（例：水面、人工建筑、森林等）计算机难以识别，将出现不可靠匹配点（没有匹配在地面上），这将影响数字高程模型DEM的精度。因此,对这些区域进行人工干预是必要的。一般需要编辑的情况有以下几种：1）由于影像中常有大片纹理不清淅的影像，如河流、沙漠、雪山等地方出现大片匹配不好的点，则需要进行编辑。2）由于影像的不连续、被遮盖及阴影等原因，使得匹配点没切准地面，则需要进行编辑。3）城市的人工建筑物、山区的树林等，使得匹配点不是地面上的点，而是物体表面上的点，则需要进行编辑。4）大面积平地、沟渠及比较破碎的地貌需要进行编辑。编辑后保存退出。按如此程序依次完成所有模型的匹配及编辑工作。(11) 编辑完成后，依次生成单模型的DEM、正摄影像、等高线、等高线和正摄影像的叠合等产品。在系统主菜单中，选择：产品生成DEM生成DEM（M）项，屏幕显示计算提示界面，计算完毕后，即建立了当前模型的DEM，然后依次可以生成正摄影像、等高线、等高线和正摄影像的叠合。(12) 显示产品。在系统主菜单中，选择显示立体显示透示显示项，进入显示界面，屏幕显示当前模型的DEM。通过缩放，旋转等显示功能，从不同角度观看地面立体模型。还可选择菜单设置中的各项，来加强对DEM的显示，观察地面立体模型是否与真实地形相符(如河流、DEM边缘等)，是否存在粗差(例如，水面凸凹不平，模型边缘有深坑或尖峰等等)。如有粗差应进行修正，可重新进入影像匹配后的编辑模块对有粗差的区域编辑后，再生成DEM。选择显示正摄影像，可以显示当前模型的正摄影像。依次可以显示等高线等高线和正摄影像的叠合。(13) 多模型的拼接。当所有的模型都生成相关产品后可以进行模型拼接。在系统主菜单中，选择菜单镶嵌设置项，屏幕弹出拼接与镶嵌参数设置对话框。设置拼接选项，选择拼接范围，输入拼接后的名称及路径。可以进行预览，看设置的范围是否合理，然后可以单击确定完成设置。镶嵌的界面中可以选择等高线，DEM，正摄影像等选项，使相关产品都进行拼接。设置完成后，在系统主菜单中，选择镶嵌自动拼接项，进入DEM和其他产品的拼接计算，屏幕弹出拼接进展显示条。当拼接完成后，将显示拼接中误差、总点数、误差分布统计及误差分布图。其中中误差限差要小于2米，大于三倍中误差的部分要小于1%。退出后进行镶嵌，即可得到拼接的DEM，及正射影像(设置选项中选中)。拼接完成后，要检查拼接精度及中误差是否符合规范要求。主要检查红色接边处（大于三倍中误差的点），一般原因是两个模型的边缘有错误的匹配点，进入匹配编辑对精度不好的进行重新检查编辑，重新生成DEM和相关产品然后进行拼接工作，直到满足精度要求。 DEM拼接显示 图片3 拼接的DOM如下：图片4（14） 制作DEM还可以运用DEM Maker 功能内插DEM首先在IGS测图界面下装载模型生成矢量文件。采集等高线，特征线和高程点，如图：图片5(1) 在 VirtuoZo 主界面中单击产品生成 DEMDEMMaker 菜单项；(2) 新建ftr 的特征文件；(3) 引入已有的矢量文件，即引入通过IGS测图得到的矢量文件，在矢量窗口引入该地区已有的矢量文件“*.xyz”，单击文件参数菜单项，在设置作业区对话框中单击引入地图参数按钮，引入一个已经存在的图廓参数；(4) 层转换。由于DEMMaker 只能识别其中几个固定的层，所以要进行图层转换；(5) 单击创建 DEM 对象图标，创建一个 DEM 对象。系统弹出 DEM 参数设置对话框，在 DEM 参数设置对话框中设置 DEM 参数，包括：DEM 范围和 DEM 格网间距5*5。设置之后单击自动规划按钮，系统会将设定的参数值应用到整个格网上（屏幕上显示蓝色框）；(6) 创建 DEM 数据。单击创建 DEM 数据图标，系统根据定义的 DEM 范围创建 DEM 格网点数据。(7) 定义构网区域。选择定义构网区域，然后切换到编辑状态，量测该区域范围线。(8) 三角网内插 DEM 格网。(9) 输出 DEM。单击导出DEM 菜单项，即可输出 DEM 产品。(10) 显示内插的DEM透视图。选择显示立体显示透示显示项，进入显示界面，屏幕显示的是当前模型的DEM，选择文件打开DEMMaker内插的DEM文件。生成的DEM透视图如下：图片6（15）利用IGS测图生成DLG。 实习步骤：模型定向生成核线进入测图界面新建或打开测图文件 装入立体模型界面调整与功能设置地物的测绘与编辑文字注记。 这一部分做的是咸宁地区的一幅线画图。建立矢量文件和装载立体模型后，依据外业调绘图片进行测图。测图时要根据调绘结果选择相应地物层以及相应的表示符号，依次对建筑物、工矿设备、交通、管线、池塘和梯田、等高线和高程点、植被进行测量。测量时注意切准地物，高程点分布均匀合理，测图完成后在矢量文件上加文字注记。DLG如下图：图片8 （16） 生成DRG。DRG是在图廓整饰模块中进行。图廓整饰即是对当前要生成的图幅，加上内外图廓线、公里格网、标注公里数或径纬度、接合图表、图幅名称、比例尺和各种文字说明等，生成图廓参数文件（*.mf）。将图廓参数文件（*.mf）和某正射影像图（*.com）或某数字线划地图(*.xyz)一起进行处理，既生成了正射影像图幅产品文件或DRG(*.map)。图廓整饰必须按照国家标准的图式规范要求（或用户要求）进行。在系统主菜单中，选择工具图廓整饰项，屏幕显示图廓整饰主界面。然后就可以进行各项参数设置及标注的录入。设置好各项参数后可以执行输出，显示输出的DRG，看是否符合要求，如果不符合，可以进行相应得改正再执行输出，最终得到符合要求的DRG。DGR结果如下图：图8完成DRG后，4D产品的生产结束。（17）数字栅格地图精纠正(1) 数据准备。在PhotoShop中将TIF格式影像转换BMP，并在画图程序中存储为256色位图。(2) 运行GeoImager，打开文件。(3) 查找新图号。在GeoImager主界面，选择制图旧图号转换新图号项，拷贝新图号。(4) 几何纠正1） 选择DRG（R）DRG控制点选取.，输入新图号，确定四个角的点坐标，输入GCP间隔。2）选择DRG（R）控制点精确定位. 打开当前BMP二值图象文件项自动弹出GCP精确定位对话框。再选择装入.项，选择当前*.gcp文件，屏幕显示当前点的图像，用鼠标在数字地形图上对准当前点，再选择 下一个 按扭，点的对准方法同前。对每个清晰的格网点，要依依精确对准。完成后按 保存 按扭，在点击关闭。3）选择DRG（R）GCP分块纠正.项，重采样间隔（米）输入1，按GCP文件扭，打开BMP二值图像*.gcp文件；4）在纠正范围行，选择根据图号确定，选择计算残差按扭，屏幕显示计算残差窗，执行完成，系统自动生成*.txt文件如h50-108-21-1.txt。5）选择 纠正 按扭，屏幕弹出另存文件名对话框，输入新文件名(如h50-108-21-2.bmp),此图为纠正后的成果。系统自动生成*.dom几何纠正参数文件。h50-108-21-2.txt文件为几何纠正的残差报告。6）在GeoImager主界面，选择文件打开，查看纠正后的图像。纠正后的地图如下：图9三)质量报告及分析模型定向精度分为内定向精度，相对定向精度和绝对定向精度。质量报告如图：根据质量报告，定向精度为内定向信息： (E:PRSO32200332590083156-155) 左原始影像 ( E:PRSO32200332590083Images01-156_50mic.vz )：起点坐标 行数 X 列数： 2528.865 2563.179 x0 X y0 ： 0.000 0.000RMS: Mx = 0.002 My = 0.002 残差: 点号 dx dy 1 0.001 0.001 2 -0.001 0.001 3 0.004 0.002 4 0.000 0.001 5 0.001 -0.001 6 -0.002 -0.001 7 -0.003 -0.003 8 0.000 0.001右原始影像 ( E:PRSO32200332590083Images01-155_50mic.vz )：起点坐标 行数 X 列数： 2558.703 2559.873 x0 X y0 ： 0.000 0.000 RMS: Mx = 0.003 My = 0.002 残差: 点号 dx dy 1 -0.003 0.000 2 0.003 0.002 3 -0.001 -0.001 4 -0.001 0.001 5 -0.002 0.001 6 -0.002 -0.004 7 0.000 0.003 8 0.005 -0.002由质量报告可以看出内定向精度达到质量要求。内定向精度为：0.005 相对定向信息：(D:200332590083156-155) RMS:Mq = 0.009000相对定向精度要求为：0.01 所以相对定向精度也符合要求 绝对定向信息： (D:200332590083156-155)RMS:mx = 0.113662 my = 0.126846 mxy = 0.170320 mz = 0.186789绝对定向精度要求为：中误差0.3 符合精度要求质量报告中还有匹配精度,DEM精度等,由于前面的精度都比较好,所以这些精度都达到了要求,其他模型的也按照精度要求进行调整,使各项都满足精度要求.在各种精度中,前面操作的精度都会影响后面的精度,所以每做一步都应该严格按照精度要求来完成,如果精度达不到要求,应进行前面操作的复查,看是否精度超标而影响后面操作的精度,如内定向的精度就会影响到相对定向和绝对定向的精度,而模型的定向精度又会影响到影像匹配,以及生成的DEM。定向的时候要注意选点尽量分布均匀，