武汉大学遥感院4D生产实习报告.doc

实 习 报 告 实习名称： 4D产品生产实习 班 级: 学 号： 姓 名: 实习地点： 实习指导教师: 实习基地指导教师: 实习时间： 武汉大学遥感信息工程学院一、 实习的目的与意义1、 巩固对4D产品概念的认识与了解；1.14D产品的简述及其应用数字高程模型（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。2、 在进行4D产品生产的同时也可以认识目前世面上主流的摄影测量与遥感的生产系统，进一步认识数字摄影测量工作站；3、 将理论联系实际，将所学的理论知识应用到实践活动中，进一步加深并巩固所学习的理论知识；4、 通过4D产品的生产实习，分析其在国民经济建设方面的应用及其发展趋势；为今后的工作和学习打下更加坚实的基础。2、4D产品主要生产方法及其应用 （1）4D产品主要生产方法1. 数字高程模型的生产主要是用数字摄影测量方法，这是数据采集最常用最有效的方法之一。利用附有的自动记录装置接口的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统, 进行人工、半自动或全自动的量测来获取数据。数字正射影像图可以利用全数字摄影测量系统, 恢复航摄时的摄影姿态, 建立立体模型,在系统中对进行检测、编辑和生成, 最后制作出精度较高的DOM。 数字线划地图可以利用全野外数字测量和GPS测量。全野外数字测量利用电子手簿、便携机或掌上电脑与全站仪相连, 测量结果直接以数字形式存储, 不需要经过内业数字化处理。GPS测量采用实时动态GPS测量系统, 用两台或更多台GPS接收机来协同工作, 将一台接收机作为基站, 放在已知点上, 其他接收机对空间目标测量, 采集的数据存放便携电脑或掌上电脑中。数字栅格地图是通过一张纸质或其他质地的模拟地形图, 由扫描仪扫描生成二维阵列影像, 同时对每一系统的灰度或分色进行量化, 再经二值化处理、图形定向、几何校正即形成一幅数字栅格地图, 需要经过图形扫描、图幅定向、几何校正，色彩纠正等几个步骤。（2）4D产品的主要应用数字高程模型DEM的应用是十分广泛的。在测绘上可用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，生成正射影像、立体景观图，立体地图修测和地图的修测；在各种工程项目中，可用于计算面积、体积、制作各种剖面图和进行线路的设计；在军事上，可用于飞行体的导航、通讯、战略计划等；在遥感中，可用于辅助分类；在环境与规划方面，可用于土地利用现状分析、规划设计和水灾险情预测等。数字正射影像DOM在城市规划和管理中的基本应用有：将数字正射影像图作为城市规划和管理的正式地形图种类；以影像图为背景，用来高速和控制规划管理信息如道路红线、用地红线等；编制各种类型的影像挂图，为领导及各部门的管理、决策、宣传提供直观与相对现势的参考材料；建立数字正射影像图数据库，在规划管理信息系统中应用。数字栅格地图DRG可应用于数字线划图的数据采集、评价和更新，还可与数字正射影像图、数字高程模型等数据集成使用，派生出新的可视信息，从而提取、更新地图数据，绘制纸质地图和作新的地图归档形式。数字线划地图DLG作为矢量数据集，主要供地理信息系统作空间检索、空间分析之用。二、实习基地参观学习参观实习的主要内容参观实习分为两次：第一次，实习主要是听实习老师介绍湖北省第二测绘院的基本情况，讲解4D产品的作业流程。结合理论知识介绍DLG、DEM、DOM的制作方法，介绍编图及其建库的过程。与单位领导及其员工进行面对面的交流。参观该单位的生产机房；第二次，上机实习DLG、DEM、DOM的制作方法，亲自动手操作仪器。体会与感想本次参观实习，了解了生产单位的工作环境，常使用的软件，如VirtuoZo。生产单位一般使用手轮脚盘操作，不同于学校的鼠标操作，前者精度更高一些。熟练使用手轮脚盘操作需要一定的时间，一般说来，快则一个月，慢则三个月至半年，基本上都能够熟练。内业数据处理是一种重复性的劳动，需要耐心，仔细，这样才能做好！通过实习，对以后的工作有了一定感性的认识，基本清楚了将来的工作内容，认识到现在应该充分利用空余时间，多接触专业软件，方便以后工作。这次实习给我最大的体会是测绘产品的生产是一项非常繁琐而细致的工作，作为一名测绘工作者，不仅应该有娴熟的操作技能，而且应该有着负责而平和的心态，立志于将毕身精力献给国家的测绘事业。三、4D产品生产1.Hammer测区1）测区与资料分析测区分析：Hammer测区一半较平坦，分布着工业区和居民区，有少部分海拔不高的丘林地带，覆盖植被较多。一半是环形山地，山上植被较少，多为裸露的山地地貌，有明显的盘山公路，山势较陡。资料分析：航高为3000米，摄影主距152.72mm，扫描影像像素大小为0.05mm，摄影比例尺为1：5000，有2条航带，每条航带3张航片，总共6张航片，航片的清晰度比较满意。2）用户要求：DEM透视图图片一幅：比例尺为1：5000，要求精度：DEM内定向拼接中误差小于0.01mm，相对定向拼接中误差小于0.010mm ，绝对定向点和高程拼接中误差均小于0.3m，匹配窗口及间隔为9，DEM格网间隔为10m，正射影像分辨率 0.1mm，等高线间隔 5m，DEM拼接中误差差限为2，大于3倍中误差的点所占的比率小于1。DOM图片一幅，比例尺为1：5000，检查每个模型的接边处，保证影象无或很少变形及扭曲等错误。DLG图片一幅，比例尺为1：1000。3）实施过程DEM： 模型定向与核线影像生成创建新模型自动内定向自动相对定向绝对定向生成核线影像 影像匹配及匹配后的编辑自动影像匹配匹配结果的编辑 生成单模型的DEM生成数字高程模型DEM显示单模型DEM (检查DEM) DEM修正 多模型的DEM拼接设置多模型拼接区域及参数DEM拼接及误差检查DOM：数字正射影像的制作是基于DEM的数据，采用反解法进行数字微分纠正而制作。其过程也是全自动化的。当DEM建立后，可进行正射影像的制作。在系统主菜单中，选择产品生成正射影像项，自动制作当前模型的正射影像，屏幕显示计算提示界面，计算完毕后，自动生成当前模型的正射影像。多模型DEM拼接后，才能在拼接区域内进行多张正射影像的镶嵌。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，设置镶嵌项目。然后在系统主菜单中，选择菜单镶嵌自动镶嵌项，系统自动进行影像镶嵌计算，完成多个正射影像的拼接。显示测区正射影像：在系统主菜单中，选择菜单显示显示影象项，屏幕弹出显示影像界面，对于每个模型的接边处应仔细检查，影象有无变形及扭曲等错误。4)技术路线 使用全数字摄影测量工作站生产, 采用的硬件设备及软件程序： VirtuoZo5)依照的技术规范与标准 内定向精度:中误差 0.005mm相对定向精度:每点残差 0.020mm ; 中误差 0.010mm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 匹配窗口及间隔为 9DEM格网间隔为10m正射影像分辨率 0.1mm等高线间隔 5m成图比例尺 1:5000 1：5000图廓整饰规范模型拼接精度:中误差小于 2.0m; 大于三倍中误差的点不超过百分之一6)生产流程框图在此次实习中DEM的制作用到了两种方法，一种是自动相关获取DEM，一种是人工构建DEM的方式。生产流程框图如下。数据准备模型定向影像自动匹配匹配编辑自动生成DEMDEM拼接数据准备模型定向创建矢量文件人工方法加高程点和等高线矢量文件编辑运用DEMMaker内插DEM图1 自动影像匹配获取DEM的流程框图 图2 人工构TIN内插DEM流程框图7)质量分析在应用LPS生成DEM和DOM的过程中，为了提高精度，在采集控制点时，尽量使其点位精确；在空三解算时，尽量使控制点在图上分布均匀；最后还在Terrain Editor中对TIN数据进行了编辑。由最终的质量报告可以看出，精度还是比较理想的。每个控制点的平面及高程残差均小于0.3米，残差最大的是1155点，它的X坐标残差达到了0.2499，其他各点的残差都很小。X,Y,Z坐标的中误差分别为为0.1400、0.1033、0.0899，都小于0.3米。最后生成的外方位元素结果也比较精确。2.咸宁测区1）测区与资料分析测区分析：咸宁测区较为平坦，有较多的田地、陡坎，也有很多房屋。2) 用户所要求的产品分析利用该测区要生成的产品有DRG和DLG。3）实施过程DLG的制作过程如下：先建一个测图文件，设置图廓范围，载入立体模型，熟悉工作窗口内的各种工具，接着测绘地物，最后进行地物的编辑。测绘的具体步骤是：输入地物属性码进入量测状态根据需要选择线型或辅助测图功能对地物进行量测。DRG的制作过程如下： 进入图廓整饰界面 选择当前要生成的地图文件 建立图廓文件 确定图幅的输出文件名及路径并设置参数 生成图幅DOM产品文件并显示结果 生成图幅DRG产品文件并显示结果 退出廓整饰界面DRG数字栅格图的纠正：第一步：格式转换，当影像h50-108-21.tif是单色位图时，需要进行256色格式转换第二步：运行GeoImager第三步：查找新图号，在GeoImager主界面，选择制图旧图号转换新图号项，输入当前旧图号名，ok后程序显示新图号。可将新图号名复制拷贝。第四步：几何纠正 第五步：成果检查数据准备模型定向，创建立体模型立体测绘地物编辑、注记整饰输出DLG的生产流程图DRG的生产流程图4)技术路线使用全数字摄影测量工作站生产, 采用的硬件设备及软件程序： VirtuoZo5)依照的技术规范与标准 利用VirtuoZo 生产DLG的技术规范与标准和Hammer测区的大致相同，只是最后在图廓整饰中，它使用的是1：1000的图廓整饰规范。6)质量分析在生产DLG的过程中，为了提高质量，主要是采用了编辑方法，查错纠错。最后生成的产品地物表示正确，精度基本满足要求。根据实习基地老师指导，我主要的问题是高程点没打好。一是少点，在有些路交叉的地方没有打高程点，在山上有些画了等高线的地方仍需打高程点；二是每个格网里分布不够均匀，虽然数量满足要求，但有些地方多，有些地方少。3.成果展示手工数字摄影测量生成的DEM拼接后的DEMDOMDLGDRG三、LPS数字摄影测量系统的应用Leica Photogrammetry Suite-LPS是徕卡公司最新推出的数字摄影测量及遥感处理软件系列。LPS为影像处理及摄影测量提供了高精度及高效能的生产工具、它可以处理各种航天（最常用的包括卫星影像QuickBird、IKONOS、SPOT5及LANDSAT等等）及航空（扫描航片、ADS40数字影像）的各类传感器影像定向及空三加密，处理各种数字影像格式，黑白、彩色、多光谱及高光谱等各类数字影像。LPS的应用还包括矢量数据采集、数字地模生成、正射影像镶嵌及遥感处理，它是第一套集遥感与摄影测量在单一工作平台的软件系列。LPS制作DOM的全过程如下：LPS数字摄影测量系统制作DOM具体制作过程如下：首先创建工程文件，选择相机类型，设置投影参数，输入相片参数，创建相机参数，导入外方为元素；其次数据处理，内定向，人工选择一个点后，自动完成内定向。建立金字塔影像，加载控制点文件，并在图上刺出相应的点！一般说来，选择6个均匀分布的点作为控制点，其他的设为检查点。同名点自动匹配，三角测量，直接进行空三解算，再接着生成TIN数据；最后制作正摄影像，正摄影像拼接。拼接结束后，一般还要对影像进行匀光，消除接边缝隙等操作！LPS与VirtuoZo系统的比较：LPS是EADARS中的一个模块，其在摄影处理的全过程中都运用了较新的技术与方法，界面新颖美观，操作方便，但由于其推出的时间不久，在很多方面还不是很成熟，系统也存在很多漏洞，与VirtuoZo相比较，由于VirtuoZo发展的时间较长，LPS在用户市场方面，对用户的了解程度都还不及VirtuoZo，有许多方面还需要作很大的改进。相信不久的将来，LPS将成为一个非常强大的摄影测量生产工作站。四、实习体会本次为期一个月的实习对我来讲收获是非常大的，也产生了非常多的体会。了解了4D产品的基本生产流程，对各产品有了感性认识，认识到它们有不同的制作方法，从而出现不同表现形式。强化了专业技能，加强了立体切准训练。现已基本切准立体，并能较为熟练采集等高线；掌握图廓整饰中各项参数的意义及其设置方式等等基本的技能；我觉得要想成为一名优秀的遥感测绘工作者，不仅要把测绘当成一门学科来学习，更要把它当成一种技能来熟悉掌握。同时本次实习对我本人