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数字摄影测量生产的相关问题分析与探讨学院： 武汉大学遥感院 专业： 航测 学号： 200753173060 姓名： 王世玉 指导老师姓名： 郑顺义 30目 录摘要1第1章 摄影测量学的发展阶段及现状11.1 摄影测量学的发展阶段11.2 数字摄影测量的定义11.3 数字摄影测量的特点21.4 摄影测量学的现状2第2章 全数字摄影测量的生产流程及技术要点42.1 定向建模42.1.1 生产流程42.1.2 技术要点52.2 数字线划图（DLG）62.2.1 生产流程62.2.2 测图数据导出AutoCAD的数据以*.dxf格式为主72.3 数字高程模型（DEM）72.3.1 生产流程72.3.2 技术要点82.4 数字正射影像（DOM）92.4.1 生产流程92.4.2 技术要点102.4.3 参数设置102.5 总结10第3章 DEM和DOM的生产和质量控制123.1 生产中影响DEM质量的因素及如何提高DEM的精度123.2 DOM的生产模式133.3 生产中影响DOM质量的因素及如何提高DOM的精度13第4章 全数字摄影测量成果的要求与检查144.1 DEM的要求与检查144.1.1 总体要求144.1.2 精度控制及检查方法154.1.3 DEM的精度测定154.1.4 影响DEM精度的因素164.2 DOM的要求与检查164.2.1 总体要求174.2.2 质量控制与检查方法184.2.3 DOM的精度测定194.2.4 影响DOM质量的因素194.2.5 DOM质量控制的原则204.3 DLG的要求与检查204.3.1 总体要求214.3.2 质量控制与检查方法244.3.3 DLG的精度测定244.3.4 影响DLG质量的因素244.4 DRG的要求与检查254.4.1总体要求254.4.2 质量分析274.4.3 检查方法28第5章 结论29参考文献30摘 要本文是作者基于多年来采用JX-4全数字摄影测量系统生产的经验，阐述了利用JX-4全数字摄影测量工作站制作3D的生产流程，对生产过程中的定向建模、矢量测图、DEM编辑与创建、DOM参数设置等问题进行了讨论，并结合生产实践简要的分析了如何提高DEM和DOM的精度，希望能对大家有所帮助。关键字：全数字摄影测量系统、生产流程、DEM、DOM、质量控制第1章 摄影测量的发展阶段及现状1.1 摄影测量学的发展阶段摄影测量学历史悠久，它从19世纪中叶发展至今已经历了三个阶段。即从模拟摄影测量阶段开始，经过解析摄影测量阶段的发展,现在已经进入到数字摄影测量阶段。数字摄影测量包括计算机辅助测图与影像数字化测图两方面的内容，随着计算机技术的发展和性能的提高以及全数字摄影测量工作站的功能完善，数字摄影测量的应用领域已远远的超出传统的摄影测量范围。表1.1：摄影测量三个阶段的特点发展阶段原始资料投影方式使用仪器操作方式产品模拟摄影测量航摄像片机械投影光学投影模拟测图仪作业员手工操作模拟产品解析摄影测量航摄像片数字投影解析测图仪作业员+机助测图模拟产品数字产品数字摄影测量数字影像数字化影像数字投影计算机自动操作+作业员干预数字产品+模拟输出现在数字摄影测量的基础理论已经成熟，并且生产设备全数字摄影测量工作站已经被广泛地应用于实际生产之中。不论国内、外都已停止了模拟测图仪、解析测图仪等传统的精密立体测图仪的生产，全数字摄影测量工作站正在逐步的替代航空摄影测量内业使用的传统测图仪，在不久的将来模拟测图仪、解析测图仪会被逐渐的停止使用并最终淘汰。1.2 数字摄影测量的定义数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论和方法，提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。我国著名摄影测量学者王之卓教授称为全数字摄影测量 (All Digital Photogeammetry或Full Digital Photogeammetry)；在美国等国家称为软拷贝摄影测量（Softcopy Photogrammetry）。这种定义认为：全数字摄影测量处理的信息是数字化的。它不仅可以是数字化像片而且更主要的是数字影像（如SPOT影像）。全数字摄影测量处理的过程是数字化的、自动化的。它以计算机自动化操作为主，作业人员人工干预为辅。全数字摄影测量处理的结果是数字化的。全数字摄影测量的成果是数字产品，传统的产品只是该数字产品的模拟输出。另一种广义的数字摄影测量定义则只强调其中间数据记录及最终产品是数字形式的，即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量分支学科。这种定义的数字摄影测量包括计算机辅助测图（数字测图）与影像数字化测图。1.3 数字摄影测量的特点数字摄影测量与模拟、解析摄影测量相比较的最大特点在于它最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测，因而它所使用的仪器将只是通用计算机及其相应的外部设备，特别是在当代，工作站以及高档次的多媒体计算机的发展为数字摄影测量的发展提供了越来越可靠的硬件设备。其次，全数字摄影测量工作站用户界面友好，具有多种数据接口，可方便的与其他软件交换、共享信息，成为GIS系统获取地理信息的数据源。另外，全数字摄影测量工作站系统的高自动化，模糊了专业间的界限，使非航测专业人员通过短期培训就可以完成数字测图，对作业人员的摄影测量专业知识要求降低，对全数字摄影测量工作站的普及提供了有利条件。为原来不具备从事航空摄影测量工作的单位参与到数字摄影测量来提供了基础。1.4 摄影测量学的现状二十世纪末，由于计算机办公自动化、国际互连网的普遍使用以及信息产业的迅速发展，传统的地图已不能满足需要，全社会向测绘工作者提出了更高的要求：采用多种形式的空间数据提供基础地理信息。特别是数字化的基础地理信息。由于地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上是根据地理信息系统提供的数据进行资源管理、环境规划和应急反应。社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加从而导致地理信息系统应用的扩大和深化。利用传统地图经过数字化后生产的电子地图或数字化地图，由于受生产周期、精度的影响不能从根本上满足需要，只能在一定的时期内应急。而随着计算机技术及其应用的发展以及数字影像处理、影像匹配、模式识别、人工智能、地理信息系统、专家系统和计算机视觉等学科的不断发展，数字摄影测量能够在短时期内完成高精度基础地理信息数据的生产与更新。我国的数字摄影测量无论在基础理论的研究还是在应用软件的开发方面都处在世界的前沿，在国际上；国产的全数字摄影测量工作站凭借先进的技术出现在世界各地，其中数字摄影测量工作站JX-4A DPW及其数字化测绘技术体系关键技术集成及产业化项目获2001年度国家科学技术进步一等奖；VirtuoZo摄影测量系统已成为国际测量界公认的三大品牌之一。在国内，仅有少数单位因科研生产的需要少量的进口了国外产的全数字摄影测量工作站。国产的全数字摄影测量工作站与进口的同类产品相比在性能上无太大的差别，其操作方法更符合我国测绘工作人员的作业习惯而成果格式更符合国家标准的要求。国产的全数字摄影测量工作站凭借其优惠的价格、良好的售后服务（包括能够根据用户的需求及时修改与完善相应的功能），赢得了国内的测量单位的信任。同时它为用户节约了成本、提高了效益，使得国内的测量单位普遍都在使用国产全数字摄影测量工作站，国产全数字摄影测量工作站已经牢牢的占领和控制着国内市场。测绘仪器设备从模拟时代的90%进口变成了数字时代的90%国产化并批量出口，推动了测绘行业与国际接轨。第2章 全数字摄影测量的生产流程及技术要点首先我们来了解JX-4全数字摄影测量工作站制作3D的生产流程以及技术要点。定向建模1无空三导入数据2JX-4空三数据导入3其他系统空三数据导入向量测图量测向量创建DEM创建DOMDEM镶嵌DLG编辑DOM镶嵌 图1：利用JX-4制作3D产品的流程图2.1 定向建模2.1.1 生产流程定向建模的精度是影响整个产品精度的关键。定向建模的工作流程,如图2所示：用黑白影像数据建立立体像对进行手工或自动内定向相对定向核线重采样绝对定向裁切核线影像立体模型建成图2：定向建模的工作流程定向建模有3种空三方式:1)无空三加密成果导入数据，直接在像对上定向建模；2)JX-4空三数据导入；3)其它系统如VirtuoZo、HELEVA、ImageStation等数字化空三结果导入。前两种形式的定向建模过程都可采用批处理来完成。2.1.2技术要点1.扫描数据要求扫描像元大小不大于0.025mm，影像数据格式为TIFF格式，扫描影像反差适中，航片框标清晰，影像直方图覆盖在0255之间，基本呈正态分布。2.定向建模的精度保证一是引入已有的空三成果，内定向的框标坐标一定要与空三加密的框标坐标一致。为使核线质量更好以利于相关性匹配，进行相对定向时选中“空三导入后做自动定向”的参数功能。二是做空三加密和测图若不是同一个作业员，空三导入后应该再观测一次大地控制点并且再计算一次大地定向以消除人差。3.工作区划定与核线影像的裁切要重视工作边划定和核线影像的裁切。定向完成后必须要对工作区进行划定，工作区范围会影响每个像对的正射影像镶嵌的重叠度。JX-4全数字摄影测量的镶嵌过程能达到无缝拼接，这是原手工镶嵌所无法达到的。影像裁切只能进行一次，若已切过一次就不允许再切。如果确实需要重新裁切，就必须再做一次核线重采样，并且重新绝对定向和计算，原有的可用数据将全部丢失。出现此种情况需从重采核线影像开始返工或者另建该像对的模型，补做裂缝处的正射影像。通过一段时间探索，以110000国际分幅标准图幅为例，可认为在图幅中间的像对工作区的划定最好以像控点间连线为边为宜，切记注意像对间采用同名像控点，以此保证相邻像对间有重叠部分，又可避免重叠度过大或重叠度不足。在图幅边缘可参照地形图划定工作边,避免影像裁切过大,增加不必要的编辑工作量。如果不是用控制点划定工作边界，也不是自动划定工作边界，那么一定要立体切准自定义的工作边界点。如果不是立体照准自定义工作边界点，会导致裂缝或映射的图形误差。2.2 数字线划图（DLG）数字线划图(DLG)也称向量测图。2.2.1 生产流程在定向建模完成之后，可直接进入向量测图模块进行测图。其工艺流程，如图3所示。定向建模立体测图JX-4 VTR数据格式导入编辑软件赋属性、数据编辑数据转换成EOO格式，用于建库符号化，数据转换为DWG格式绘图输出DLG图3：数字线划图的生产流程向量测图模块中，系统提供了具有开放式的1500、11000、12000、15000、110000共5种比例尺的符号库及其相应的动作设计文件、AutoCAD的查找表、层控文件，用户可根据需要定义测区的AutoCAD的查找表、增加或修改层控文件、自行创建符号库。在向量测图模块中，图廓及内外整饰自动生成,已测向量能够实时显示(放大、缩小、编辑等)和映射至立体，具有联机编辑、实时符号化功能，利用测图模块提供的这些工具可以很方便地进行测图和编辑，实现测图、编辑一体化。在测图前必须在用户目录下建立一个向量文件夹，专门用来存放向量文件，若没有此文件夹，容易造成向量数据的丢失，同时在开始测图前要检查符号库是否与所测比例尺相对应。若原始影像是彩色，则可在批处理菜单中生成彩色核线影像，在向量测图中采用彩色和黑白核线影像交替测图，产生DLG产品。同时本系统可对原有的栅格地图进行修测。首先依据公里网线、图廓角点对栅格图像进行纠正，在向量测图中再将纠正半自动矢量跟踪得到三维矢量，变化的地物进行重测，从而完成修测任务。2.2.2 测图数据导出AutoCAD的数据以*.dxf格式为主一般用户要求DLG最终产品的数据格式是AutoCAD的通用格式*.dwg。实践证明，向量测图中只能以二维格式输出*.dxf才可在AutoCAD中解释出线型和符号，三维格式导出只存在各种地形要素的母线，无法进行线型和符号解释，但若需要把*.dxf文件返调回JX-4，二维的*.dxf需要该测区的平均地面高程调整Z值才可恢复立体。三维格式的*.dxf返回JX-4恢复立体较容易，这是测图数据以二维和三维形式导出值得注意的区别之处。不管是二维或三维形式导出AutoCAD的*.dxf文件，有些面状符号，如房屋晕线在AutoCAD中有可能解释不出来，可采用面状符号层导出为CorelDRAW的*.dxf再到AutoCAD中插入此面状符号。2.3 数字高程模型（DEM）2.3.1 生产流程DEM可由单模型获取，也可由批处理直接生成。创建DEM及镶嵌工作流程，见图4。向量测图创建DEM核线特征匹配内插物方DEM垂直搜索（物方相关）物方DEM立体编辑图4：数字高程模型的生产流程创建DEM前，首先对每个像对先量测特征点线，通过3种形式形成所需的特征线：导入外部特征点线(*.dxf)；向量测图导出的特征线；直接采集特征点线。在进行影像相关匹配前，必须进行预处理。对山头洼地鞍部等地形特征点和山脊线山谷线断裂线面状水域线等地形特征线进行立体三维数据采集。凡地形变换处，均应采集特征点线；同图幅的DEM与等高线需要保持一致。其高程偏差不大于1个等高距；DEM图幅拼接处的同名点高程必须一致；达不到预定高程精度的区域应划定为高程推测区；静止水域的DEM格网点高程一致,流动水域的上下游DEM格网点高程应梯度下降，关系合理。2.3.2 技术要点技术要点主要包括:1)由于TIN的编辑成果不能回到向量中去，所以对于预处理之后提取出的特征线向量如果想编辑的话，只能在向量模块下编辑，而不能用编TIN来实现。特征线向量应另存一个文件，以免影响原来的向量。2)要对地图向量做预处理变为特征线向量的原因有：原有的向量中有可能有完全重合的点(因为采用捕捉命令)；相交的线在相交处无节点；立体相交(如高架桥与路)的两条线等不合理的地图向量导致构TIN失败。并且预处理不能完全排除失败的情况，这时还需要人工对向量进行编辑。3)DEM有渐进采集能减少立体编辑工作量的原因有：由于粗格网(经立体编辑过)的参加能够改善下一级核线特征匹配的初值，使得下一级核线特征匹配的结果更可靠，使得下一级立体编辑工作量减少；有很多地形(如馒头山、一面坡)的破碎程度不大，完全可以用中密度或低密度的立体编辑后的DEM,直接插出最终DEM。4)每次迭代的DEM间隔要为最终DEM间隔的整数倍，以11万为例，若最终间隔为12. 5 m，则前面的DEM间隔为25 m、50 m、100 m等。5)像方DEM编辑要点和编辑命令“”、“C”、“Z”的运用DEM和DOM产品创建过程中，最重要也最繁琐的工作量是在编辑像方相关过程，需要耐心和认真对待。进行此项作业时，可先不必采集太多的特征点线，编辑像方相关点时，对相关不好的地方加测特征线并使用局部相关命令“C”，效果明显，适时地运用3点置平命令“”可快速地对相关点编辑，尤其是房屋区，每个编辑块可分多个三角形采用“”命令编辑，但要慎用“Z”命令，它是整块置平命令，平地可用之进行编辑。在物方DEM检查时，如发现水域整体平面抬高或是平面非水平，这是由于在测特征线时高程没切准水面引起的，可采用删除像方该水域区的特征线，重新切准水面勾绘水域特征线，采用新特征线导入，重新创建物方DEM即解决水面置平问题。其它类似情况的非相关区域也可采纳这种做法或补充特征点再重建物方DEM。6)慎重对待再次创建像方DEM像方编辑完毕后应慎重对待再次创建像方DEM，一旦执行重新创建，则前面编辑工作将前功尽弃。2.4 数字正射影像（DOM）2.4.1 生产流程DOM可由单模型获取，也可由批处理直接生成。创建DOM及镶嵌工作流程，见图5。数字影像定向，建立立体模型，获取DEM影像数字微分纠正/辐射校正/色彩调整/影像镶嵌矩形裁切影像梯形裁切影像数据转换，获取建库叠加图廓及地名 绘图输出DOM图5：数字正射影像的生产流程2.4.2 技术要点为了更好的让向量与DOM进行套合，一般需要首先利用已有的向量，如道路、河流等参与构TIN，并在将建筑物层关掉的情况下进行构TIN，然后利用TIN来纠正DOM。DOM镶嵌需要返回到JX-4主菜单下选择“处理”下的“DEM和DOM拼接”。正射影像分为黑白正射影像和彩色正射影像。先创建每个像对的左、右黑白正射影像，合并左右黑白正射影像后，选择镶嵌线对黑白正射影像进行镶嵌即生成黑白DOM产品。创建彩色正射影像前，则要先把原始彩色影像分解成R、G、B 三波段，创建R、G、B三波段的黑白正射影像，在镶嵌时选黑白正射影像，再对三波段的黑白正射影像合成，形成彩色正射影像DOM产品。2.4.3 参数设置DOM镶嵌时平滑半径参数可设置20200，200的值虽能明显改善平滑效果，但镶嵌线两边的地物影像却很模糊。参数过小时，虽然镶嵌线两侧影像清晰，但平滑效果差。所以一般宜采用50100的中值平滑半径参数。若镶嵌线两边影像反差太大，可借助JX - 4提供的Imageshop或Photoshop软件对正射影像进行处理。2.5 总结通过对全数字摄影测量系统的生产流程的探讨，得出如下几点体会：1)根据不同生产任务制定不同的作业方案。国家基础测绘项目要求提供3D产品和建库数据，而一般的高速公路规划图只要求提供DLG产品。针对不同的需要和不同的要求，以及测区的不同情况，采取与之相适应的作业方法，可以取到事半功倍的效果。例如在地势平坦(如江苏地区)，等高距1m，等高线稀少的测区，如果采用DEM自动生成等高线，需要花较多的时间进行DEM相关匹配的编辑，采用手轮摇测的方法比较可行。而在山区(如贵阳测区)，均为大山地形，地物少，等高线密集，若用手抡摇测等高线，速度慢且线形不易修整圆滑，采用在测图模块中测出计曲线导出特征线，再用各项工作特征线直接创建DEM，自动内插生成等高线，等高线匹配不好的地形，则再回到测图模块中采用修测曲线功能进行修测。2)原始影像质量的好坏是影响正射影像质量的关键。要获得质量好的原始影像，航摄底片的扫描是关键。一张23cm23cm像幅航片若以有25精度扫描约为80MB，一幅11万图幅约为1012个像对镶嵌而成，要整体调整影像几乎不可能。根据以往作业经验，提出以下几点建议：应结合航摄底片质量、地形类别、产品要求确定扫描精度；准确定制整个测区的高光、暗调处的R、G、B值初值范围；以低分辨率快速扫描几张不同航线的底片定制彩色基调(因为通常不同航线色彩差异较大)；条件适合时，设定参数进行批扫描也可统一彩色基调。3)有效利用计算机空间。全数字摄影测量的数据存储容量巨大，制作一张110 000标准分幅的正射影像和线划图存储量极大。减少数据占用盘有以下方法：在做完一个像对或工程用户产品即可使用完工命令，执行了该命令后可删除许多中间文件，需要修测和补测时，可通过重建模型进行修测和补测，提高安全性和可靠性。影像占用数据盘很大，25扫描黑白影像存储容量约为80MB像幅，25扫描彩色影像存储容量约为245MB像幅,做完绝对定向后，如果只要生产DLG产品，则后序的操作都在核线影像上进行，若确认定向建模精度达标,工作边划定、影像裁切无误，以后无须重做核线采样，那么就可以删除原始黑白影像释放硬盘空间。第3章 DEM和DOM的生产和质量控制近年来，我单位承担了各类比例尺的DEM和DOM的开发和生产项目，现在结合生产中的实际情况，来简要分析一下DEM和DOM生产中存在的主要技术问题以及如何提高DEM和DOM的精度。我单位目前主要采用以下两种DEM的生产模式：一种是北京四维公司的JX4DPW工作站，其生成方式分为影象匹配生成DEM和采集特征线构TIN生成DEM两种；另一种就是采用地形图扫描再进行矢量化来生成DEM。对于第一种生产模式存在的主要技术问题有:平地和丘陵地DEM生产质量较难控制；特别是树林密集地区，大面积阴影区，山形陡峭，悬崖峭壁处DEM存在局部失真变形，构TIN生成DEM的方法需要大量的特征线和特征点去控制，工作量大，精度也很难达到高要求；对于第二种生产模式存在的主要技术问题有：扫描底图本身的质量及扫描变形，矢量化的精度，矢量化曲线生成DEM时引起精度损失，DEM反生成等高线存在与原图的套合差异。3.1 生产中影响DEM质量的因素及如何提高DEM的精度1.影象匹配生成DEM(1)航摄比例尺及影像质量。因为数字摄影测量系统直接处理的对象是影像的最基本单元“像素”，所以航摄比例尺的选取和航摄影像的质量在DEM的生产中起很关键的作用。这一点经常被人们所忽视。一般我们在选取成图比例与航摄比例时是依据传统模拟测图时的观念，认为两者之间的比例关系是13.5到15，但在利用数字摄影测量系统生成DEM时应考虑到地形类别，如山地高程中误差是平地的三倍以上，结合我单位110000DEM的生产经验，我们认为对于平地和丘陵地若采用航测工艺生产DEM，则航摄比例尺应选取在125000以内，而山地和高山地航摄比例尺可选在135000左右。图像质量越好对数字影像的匹配及编辑越有利，DEM精度也越容易控制。(2)影像匹配效果(初值点的多少及精度)当大地定向结束后，数字摄影测量系统一般均提供匹配前的预处理过程，以提高自动匹配的精度。所以对于平坦地区，森林密集地区，大面积阴影区，山形陡峭，悬崖峭壁区，均需进行人工加点加线加面的预处理。(3)象方立体编辑(或等视差曲线的编辑)。象方立体编辑是对DEM的生产质量起关键作用的一步。对于检查，最关键的是DEM的生产基本单元“象对”不能出现接边问题，而接边的主要问题在于接边出现台阶。它产生的根源在于绝对定向和立体编辑，所以在定向和编辑时应保持相邻模型的切点一致性和编辑方法的一致性。2.采集特征线构TIN生成DEM(1)采集特征线应注意的问题采集特征线时，高程要严格切准地面，特征线节点均匀，不能交叉，坎上、坎下，节点对称，对于地形复杂区域，如果格网点和特征线还不能准确反映地形地貌，视情况可适当采集特征点，如山头、谷底等；有流向的河流水面特征线采集与一般特征线相同，但采集高程要与河流流向一致，不能出现忽高忽低现象，而对于湖、水塘则要锁定高程进行特征线的采集；而且对于与邻幅的DEM则要进行特征线的接边。(2)DEM检查修改的便利性对于检查出的问题，哪里DEM与地面切不准，或与地表的复杂程度控制不够时，则可以在矢量测图里修改特征线,添加特征点进行控制，从而提高DEM的生产精度。3.2 DOM的生产模式（我单位）我单位目前DOM的生产模式主要有2种：一种是利用数字摄影测量系统JX-4工作站；另一种是利用已有DEM,结合控制成果，进行影像的单片微分纠正。这里主要对第一种生产模式进行简要分析。3.3 生产中影响DOM质量的因素及如何提高DOM的精度1.用数字摄影测量系统生成DOM的精度分析。用数字摄影测量系统生成DOM时，影响其精度的因素主要有：航摄比例尺及航摄质量、航片扫描质量、控制点(含加密点)精度、DEM的平面精度等。DOM精度由于受DEM精度的影响，所以上面提到的提高DEM精度的方法对于DOM的生产也是基本通用的。但DOM区别于DEM的地方主是对航摄的要求上，DOM要求航摄与成图的比例4-6倍为易。如生产12000的正射影像，航摄比例尺应选在110000左右最佳，并采用长焦距相机摄影。原因是航摄比例尺越小，焦距越长，地面上建筑物的投影差越小，越有利于DOM的模型接边。2.生产中存在的主要技术问题(1)森林密集地区，大面积阴影区，山形陡峭，悬崖峭壁处DOM存在局部影像“滑坡”现象，失去原有影像纹理，这一现象是由于DEM与影像的局部不一致性造成的。如悬崖峭壁处的影像由于受摄影角度的影响，影像变化很大，而DEM是一定的，所以影像有滑坡现象产生，解决“滑坡”现象的方法目前采用了局部修补的方法。(2)各类比例尺的正射影像图存在接边问题的处理。影像图接边问题的处理一般放在影像入库前进行统一处理，包括色彩接边处理，能够接边的前提条件是影像必须有足够的重叠度第4章 全数字摄影测量成果的要求与检查下面依据国家测绘局制订的一系列的基础标准、产品标准、数据生产技术标准以及管理标准，根据自己多年的经验并结合微机数字摄影测量工作站JX-4A DPW的功能和特点对全数字摄影测量的常见成果(DEM、DOM、DLG、DRG)的质量检查过程中常用方法予以总结和介绍：4.1 DEM的要求与检查数字地面模型（Digital Terrain Model,简称DTM）是描述地面特征性的空间分布的有序数值阵列。在一般情况下，地面特性是高程Z，它的空间分布由X、Y水平坐标系统来描述，也可以用经度、纬度来描述海拔的分布，这种地面特性为高程或海拔高程的DTM也称为数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）。最常用的数字地面模型有：规则格网（GRID）、不规则格网（TIN）、以及数字等值线图。JX-4A DPW成果采用规则格网（GRID）形式；中间过程采用混合模型即规则格网（GRID）+不规则格网（TIN），并且可输出多种数据格式。另外，JX-4A DPW还可以利用混合模型内插等高线，其精度符合DLG生产的要求。4.1.1 总体要求：1基本要求1）DEM的范围以及是否有漏洞；2）像对（图幅）的接边；如台阶；3）DEM是否存在其他异常；如飞点；4）DEM的格式。2.质量元素表4.1：数字高程模型产品质量元素一级质量元素二级质量元素基本要求上交资料的完整性 数据命名 数据格式数学精度数学基础 高程精度 接边精度 格网精度附件质量文档资料的正确、 完整性 、 元数据的正确 、 完整性3.缺陷分类表4.2：数字高程模型(DEM)产品缺陷分类严重缺陷重缺陷轻缺陷基本要求a. 图名或图号错b. 数据格式不正确a. 数据文件不全，造成无法使用a. 不属于前两类缺陷的其他缺陷。数据精度a. DEM坐标系错b. DEM裁切范围小于规定要求c. DEM格网间距大于规定要求d. DEM有效范围缺数据e. DEM格网点粗差（误差大于3倍中误差）f. DEM高程中误差超限a. DEM接边误差超限b. DEM格网点粗差（误差大于1倍小于等于3倍中误差）a. 不属于前两类缺陷的其他问题附件质量a. 缺文档簿、元数据等文档b. 元数据项数不符合规定要求c. 元数据中高程系错d. 元数据或文档簿中大地坐标系错e. 元数据或文档簿中图廓经纬度错f. 元数据或文档簿中图号错g. 元数据项排列顺序错a. 不属于前两类缺陷的其他问题4.1.2 精度控制及检查方法1、利用JX4A DPW在立体下逐个检查像对（图幅）的DEM与立体的套合，要求DEM切准地面、断面光滑、无异常折角、无台阶。特别注意像对（图幅）的接边地带。由于受到投影差的影响，在高山地区以及比高较大的陡崖、陡坎处DEM断面线可能会出现交叉。2、利用Tindem模块生成等高线，检查DEM与地貌形态的表示。如果有地形图对照检查，则效果更好。要特别检查负向地貌的合理性。3、利用JXViewer模块（或AutoCAD）观察DEM立体晕渲效果，检查像对（图幅）的接边后的情况，特别注意像对（图幅）接边地带的台阶和异常。4、利用接边精度检查、统计重叠区域的DEM精度。5、将DEM输出成DXF格式，可利用AutoCAD通过对矢量图形的检查来检查DEM的范围，以及DEM是否存在漏洞和断点。6、将DEM输出成文本格式，可利用笔记本或记事本打开文本文件。通过对无数据区标识符（-99999）的搜索来检查DEM的范围，以及DEM是否存在漏洞和断点。7、利用DEM精度检测模块或其他软件和方法进行DEM精度检测。4.1.3 DEM的精度测定数字摄影测量工作站JX-4A DPW已提供了DEM精度检测模块，利用此功能时首先形成外部检查点文件*.CHK（格式与控制点文件格式相同）点击DEM镶嵌下的DEM精度检查后程序要求输入检查文件名和DEM文件名，确认后程序就自动生成精度检查报告 *CRF(在图幅目录下)。4.1.4 影响DEM精度的因素影响DEM质量的因素很多，下面仅根据数字摄影测量工作站的特点进行讨论：1）影像质量：包括航摄比例尺、影像清晰度等。摄影比例尺越大，影像越清晰则匹配效果越好，立体越清楚，DEM精度也就越高。2）影像分辨率：数字摄影测量工作站在像片移动时按象元移动。最小移动单位是象元，决定象元大小的因素是影像分辨率。为提高数字摄影测量工作站高程的分解力可以采取提高扫描影像分辨率；放大观测；降低航高，提高摄影比例尺。3）DEM间距：DEM间距决定DEM反映地貌特征的真实程度。DEM间距越小则反映地貌局部特征越细，工作量越大。一般情况下，中、小比例尺采用12.5米、25米的DEM间距；5米、10米甚至1米的DEM间距用于大比例尺测图和工程制图。4.2 DOM的要求与检查数字正射影像图（Digital Otherphoto Map, 简称DOM），是根据数字高程模型对中心投影的航摄、遥感影像进行纠正处理、消除了投影差的垂直投影的影像地图。常见的用于制作数字正射影像图的资料有：1）黑白航空像片：是航空摄影测量使用的基本资料，具有几何变形小、像片倾角小、空间分辨率高的特点。我国大部分地区都有黑白航空像片资料。大、中城市甚至有多套不同年代的黑白航空像片资料，是进行城市演变、动态检测时不可多得的、宝贵的历史资料。陕西省第五测绘工程院于1999年就分别利用1956年、1980年、1992年的黑白航空像片采取数字摄影测量的方法进行了西安市土地利用动态检测，取得了大量的数据成果并制作出各种分析图表。2）彩色航空像片：能较好的显示景物的天然色彩，而且具有较高的空间分辨率。加之人眼对彩色影像的分辨率是黑白影像的十几倍甚至几十倍，特别适合于制作大比例尺的城市数字正射影像图。我国部分大、中城市已开展了此项工作。但是由于蓝波光在穿过大气时被严重散射，使彩色影像的色调存在着不饱和，偏蓝绿色波谱分辨率下降等缺陷。3）卫星遥感影像：由于SPOT图像具有较TM图像高的多的分辨率，加之相邻轨道的倾斜扫描且可保持较大的重叠度，可进行立体观察的特点，用其替代航空像片用于小比例尺城市测绘。由于一般的大城市都可用一张影像所覆盖，所以弥补了航空像片需要拼接、调色、色调不一致的缺陷，加之其图像的数字化特征，因此便于计算机的存储、分析、建模、信息自动提取乃至建立城市地理信息系统等。我国已开展小比例尺卫星遥感影像数字正射影像图的制作，随着卫星遥感影像分辨率的提高（目前商用卫星遥感影像分辨率已达0.614米），卫星遥感影像的应用前景更加广阔。数字摄影测量工作站JX-4A DPW采用TIFF格式存储数字正射影像图。4.2.1 总体要求：1基本要求1）影像范围满足要求；影像分辨率正确；2）图幅内影象无变形、扭曲。无大面积模糊；3）图幅内部与图幅四周影像接边无错位；4）影像整体清晰、纹理清楚、色调柔和、反差适中、无明显接痕（黑白）；5）影像整体清晰、纹理清楚、色彩逼真、饱和、鲜明、无明显接痕（彩色）。6）图外整饰符合规范要求；完整、正确。2质量元素表4.3：数字正射影像图产品质量元素一级质量元素二级质量元素位置精度平面精度 接边精度数学基础的正确性数据质量文件命名的正确性、规范性数据组织和数据格式的正确性、规范性存储数据的介质和规格的正确性影像质量影像是否清晰、纹理是否清楚影像亮度、反差是否适中影像分辨率是否正确影像镶嵌处是否有重影、模糊、纹理断列等现象影像是否存在躁声、云影等缺陷附件质量文档簿的正确性、完整性元数据文件的正确性、完整性上交资料的完整性3缺陷分类表4.4：数字正射影像图(DOM)产品缺陷分类严重缺陷重缺陷轻缺陷基本要求数据记录格式不符合规定数学精度空间定位参数系统采纳错误图幅范围不符合要求地物点对最近野外控制点的平面位置中误差超限图廓点、控制点、公里格网交点坐标值与理论值不符图幅接边误差超限地物点平面位置误差超限影像质量a.影像地面分辨率不是1mb. 影像上因清晰度极差、纹理不清楚、云层遮盖、噪声等致使图幅内重要地物要素完全损失，面积超过15%，一般地区影像损失面积超过30%c. 彩色影像色彩严重失真d. 影像重影面积超过15%或影像模糊面积超过30%a. 影像上因清晰度极差、纹理不清楚、云层遮盖、噪声等致使图幅内重要地物要素完全损失，面积超过5%小于15%，一般地区影像损失面积超过10%小于30%b. 影像重影面积超过5%小于15%c. 影像模糊面积超过10%小于30%a. 影像镶嵌处有明显的灰度变化b. 影像上因清晰度极差、纹理不清楚、有大量云块、噪声等致使图幅内重要地物要素完全损失，面积未超过5%；一般地区影像损失面积未超过10%c. 影像上有重影面积未超过5%影像较模糊面积未超过10%附件质量a. 上交资料缺少元数据、文档簿或影像信息文件中的任何一个a. 需归档的文档不齐全b. 元数据文件中主要项目像图名、图号、比例尺、坐标系、分辨率等错、漏1处，其他项每三处记为一个c. 文档簿主要项目错、漏1处，其他项每两处记为一个a. 元数据文件中除主要项目的其他项目错、漏1处b. 文档簿次要项目错漏1处4.2.2 质量控制与检查方法由于数字正射影像DOM采用栅格格式存储，其检查一般情况下是利用计算机屏幕进行，因而要特别注意到计算机对数据模拟显示时的特点。不论采用何种软件，都应选用1：1或相当于实际像素的显示窗口进行检查。1、按像对检查每个像对的有效范围内正射影象有无变形、扭曲、模糊。特别注意线状地物，地貌和规则地物及其边缘。如公路、铁路、桥梁、房屋等。对于像对内部应严格检查，像对边缘考虑接边重叠可适当放松。2、以图幅为单位检查图幅内部有无变形、扭曲、模糊、错位现象以及与图幅四周影象接边无错位现象。对于变形、扭曲、模糊、错位现象应查找原因并根据具体情况进行修改。当变形、扭曲、模糊、错位现象未超限时可利用Photoshop进行适当修整。3、以图幅（有时用户也要求以测区）为单位检查图幅内部影象色彩（色调）拼接。利用Photoshop进行适当调整，使其整体色调柔和、反差适中、无明显接痕（黑白）；整体色彩逼真、饱和、鲜明、无明显接痕（彩色）。4、以图幅为单位检查与图幅四周影象接边（包括影象的重叠带）。要求接边带（包括影象的重叠带）尽量采用完全相同的像对和影象。最好采用能够将DOM的*.tif格式转换成为带有大地坐标的格式后利用软件自动拼接，同时检查其数学精度。5、利用拼图、接边检查重叠区域的DOM是否一致。4.2.3 DOM的精度测定数字摄影测量工作站JX-4A DPW已提供DOM精度检测模块,完成正射影像后，可以将其导入至测图模块中并且把用于检查正射影像精度的检查点也导入至测图模块中然后观察各检查点的差异，并统计精度。由于此时立体模型与正射影像之间的对应关系已经建立，即使在没有“检查点文件”的情况下也可以通过立体照准象对内的明显地物点，并观察图形窗口内光标与正射影像上明显地物点位置差异来统计精度。DOM的最终成果是不带有采用大地坐标的格式*.tif。最好采用能够将DOM的*.tif格式转换成为带有大地坐标的格式，在软件进行格式转换后再进行DOM精度测定。1、利用控制（检查）点直接计算DOM的中误差。控制（检查）点的获取可按照DEM的精度测定时的方法同时进行。2、利用特征点、线、面的格式转换，如*.dxf可以在AutoCAD中将DOM成果作为位图检查其套合精度。3、利用收集到的（包括用户提供的印刷图）或同期测绘的地形图（包括栅格和矢量数据），根据数据、资料的特点采用不同的手段和方法进行套合检查。如矢量数据可利用AutoCAD；栅格数据可利用Photoshop等。4.2.4 影响DOM质量的因素1原始影像质量：包括摄影比例尺，影像的分辨率、清晰度等，对于彩色数字正射影像图而言摄影季节尤其重要。不同摄影季节的彩色影像效果差距很大，没有良好的原始影像很难作出满意的数字正射影像图。另外对原始影像的化学处理和摄影时的光照条件、气象条件、摄影器的稳定性以及数字化扫描对DOM质量也有很大的影响。2DEM数据质量：采用数字摄影测量与采用单片微分纠正制作数字正射影像图最大的区别在于：数字摄影测量可以根据需要对用于制作数字正射影像图的DEM进行修整、编辑。实践证明用于制作数字正射影像图的DEM和用于生成等高线的DEM是不同的。只有采用合适的DEM才能制作出满意的数字正射影像图。3摄影处理的条件：包括摄影处理时的温度、药水、显影、定影及水洗时间等。4拼接线的选择：拼接线一般情况下尽可能的采用人工选择。一条选择适当的拼接线不仅能使数字正射影像图的图面美观、减少后期处理的工作量，而且能够弥补一定的像对间拼接误差。有关拼接线的选择原则将在后面予以介绍。5第三方软件：尽管数字摄影测量系统提供了一定的数字影像的增强、处理功能，但由于受作业习惯的影响，目前大多数作业人员采用第三方软件（如Photoshop）进行数字正射影像图的后期修改、调色。在后期修改、调色过程中，第三方软件的使用对数字正射影像图的图面质量（图像增强）有很好的作用，但是，在修改的同时也影响到数字正射影像图的数学精度。4.2.5 DOM质量控制的原则由于DOM的特殊性，在实际生产、检查过程有诸多的不确定因素造成产品质量难以有统一标准，包含一定的主观因素。但应遵守以下原则：1明确数学精度、图面效果之间的关系。即在一定数学精度的前提下争取较好的图面效果；为了取得满意的图面效果可以在一定精度范围内降低产品的数学精度。2根据用户、项目设计书的要求保证整个测区、每一图幅或同一图幅内个航线之间的色调一致无明显拼接痕迹。3无论何种情况下都应保证主要地物（如道路、桥梁、居民地）无明显的变形、扭曲、模糊现象，同时拼接良好。4对于模糊现象的处理要尽量杜绝严重模糊即拉花；允许少量的小面积轻度模糊现象存在，可以作为技术问题记入相应的文件之中。5图幅间的影像拼接要采用同一影像保证拼接效果或根据用户、项目设计书的要求进行。6对于因原始影像的折痕、划痕、脏点、脱膜等现象引起的产品缺陷要尽量修改，至少要作到不影响图面的美观和判读。或根据用户、项目设计书的要求进行。7对于因原始影像上大面积的云影、阴影、水体反光、脱膜等现象引起的产品缺陷也要通过对不同原始影像的选择尽量弥补使其影响最小。同时记入相应的文件之中，或根据用户、项目设计书的要求进行。4.3 DLG的要求与检查数字线划图（Digital Line Graphic, 简称DLG）是地形图上基础要素信息的矢量格式数据集，其中保存着要素的空间关系和相关的属性信息。全面地描述了地表目标。数字线划图按内容分为：核心要素；全要素两种。数字线划图按用途分为：地图数据；与GIS建库数据。其中：1地图数据：只作为地形图的模拟输出时使用，只要满足地形图成图的各种图式、规范的要求。具体要求按照相应比例尺的航空摄影测量规范（内业），参照模拟（解析）测图的规定执行。数字摄影测量成果一般只作为过程数据，当作为成果数据达不到地图的要求时须采用其他软件（如AutoCAD）进行编辑。2GIS建库数据：与地图数据比较，由于地图数据考虑到地形图模拟输出的图面表示，而现行的各种图式、规范不能完全满足GIS数据建库的需要，另外，作为GIS建库数据需要更多的属性信息以及建立拓扑关系，因此GIS数据建库需要采用新的数据形式。数字摄影测量工作站JX-4A DPW采用VTR格式存储数字线划图。并可根据需要转换成DXF、TXT等格式。4.3.1 总体要求：矢量数据其最基本的要求是要满足地形图的模拟输出和GIS数据建库两项任务。数字摄影测量成果一般只作为过程数据，成果数据还须采用其他软件（如AutoCAD、ARCINFO等）进行编辑，因此，无论其将来的用途如何要求基本一致，下面对各种要求予以总结。1基本要求1）矢量数据的范围是否满足要求；2）矢量数据的要素分类与代码是否正确；属性是否正确；拓扑关系是否建立；3）同一属性的矢量数据是否连接完整、是否有重线；4）