摄影测量学实验报告

1、 课间实验报告2010年2011年第 2学期实验课程： 摄影测量学 实验班级：08级地理信息系统学 生： 学 号： 指导教师： 重庆交通大学测量与空间数据处理实验室目录实验一：单像空间后方交会算法实现实验二：人眼立体相对观察实验一：单像空间后方交会算法实现一、 实验目的通过用程序设计语言（Visual C+或者C语言、C# 、VB语言）编写一个完整的单片空间后方交会程序，通过对提供的一定数量的地面控制点进行计算，运用共线方程式反求输出像片的外方位元素并评定精度。本实验的目的在于让学生深入理解单片空间后方交会的原理、方法，体会在有多余观测情况下，用最小二乘平差方法实现解求影像外方位元素的过程。通

2、过上机调试程序加强动手能力的培养，通过对实验结果的分析，增强学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。二、 实验器材1. 航片坐标量测数据，控制点成果表，航片摄影参数等： 已知航摄仪内方位元素：f=153.24，,摄影比例尺：1/50000 已知4对控制点的影像坐标和地面坐标 影像坐标地面坐标X()y()X(m)Y(m)Z(m)1-86.15-68.8936589.4125273.322195.172-53.4082.2137631.0831324.51728.693-14.78-76.6339100.9724934.982386.50410.4664.4340426.5430319.81757

3、.31 试计算近似垂直摄影情况下空间后方交回的解要求写出详细的解答过程三、 实验原理 以单幅航空影像为基础，从该影像所覆盖地面范围内若干控制点的已知地面坐标和相应点的像坐标量测值出发，根据共线条件方程，求解该影像在航空摄影时刻的外方位元素 。由于空间后方交会所采用的数学模型共线方程是非线性函数，为了方便外方位元素的求解，需要首先对共线方程进行线性化。四、 实验步骤 运用程序设计语言编写计算过程代码，其代码编写原理为：1. 运用空间后方交会的基本公式：2. 误差方程式和法方程式的建立：3. 空间后方交会的计算过程为了能够在宏观上指导我们编写程序，我们需要在草稿纸上绘出程序框图。框图如下： 输入原

4、始数据 归算像点坐标x,y 计算和确定初值Xs0,Ys0,Zs0,p0,w0,k0 组成旋转矩阵R 计算(x),(y)和lx,ly 迭 迭 逐点组成误差方程式并法化 次 数 否 所有点完否？ 小 完 于 解法方程，求未知数改正数 限 差 计算改正后的外方位元素 否 否 ？ 未知数改正数限差否？ 否 是 整理并输出计算结果输出中间结果和出错信息 正常结束 非正常结束然后按照程序框图编写程序。五、 实验结果 Xs=39795.5: Ys=27476.5: Zs=7572.69t=-0. w=0. k=-0.六、 实验体会本次实验在做之前需要做很多的准备。首先是反复地温习单片空间后方交会的理论知识和

5、原理，即利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程，反求像片的外方位元素。在本次实验中，我们要求用四个点地面控制点，用最小二乘法平差计算。编程的过程中碰到问题也是很多的，首先是矩阵求逆，转置的编法，然后是调试和大量错误的修改。最后又因为精度不够而使用别的方法。用逐点法化代替最先的大矩阵一起运算等等。受益很多。实验二：人眼立体相对观察一、 实验目的1. 学习使用立体镜对航片进行立体效果观测；2. 认识立体坐标量量测仪的操作方式；二、 实验器材德国蔡司Steko 1818 型立体坐标量测仪，立体镜，航片。三、 实验原理在建立人造立体视觉时，必须符合下列条件：1. 两张像片必须是在左、右两个位置对同

6、一个物体进行摄影而获得的。2. 分像条件：一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即左眼看左片，右眼看 右片。3. 两张像片应该做如下放置：同名像点的连线应该与基线近似平行，而且同名像点间距离应该小于眼基距（或小于扩大后的眼差距）。四、 实验步骤1. 将一对连续的航片并排放在立体镜下方，2. 两只眼睛分别观测不同的像片，找到两张像片相同的区域，进行对比观察，3. 区分通过立体镜观察的航片与现实看到的航片，有什么不同点，在这个过程中，可能要适应一段时间，将会更加清楚地看到像片的立体效果。4. 认识德国蔡司Steko 1818 型立体坐标量测仪的构成结构，及其应用操作方式，它主要由基座、总滑床、Y车架、

7、观测系统和照明系统等部件组成。五、实验结果立体镜的主要作用是使一只眼睛只看一张航片，它克服了肉眼观察立体时强制调焦与交会所引起的人眼疲劳。在实验时，体验了最简单的立体镜桥式立体镜，它是在一个桥架上安装一对低倍率的简单透镜，透镜的光轴平行，其间距约为人眼的眼基线距离，架桥的高度等于透镜焦距。观察时，像片对放在透镜的焦面上，这时像片上的物点光线，通过透镜后为一组平行光，使观察者感到物体在较远的距离，达到人眼的调焦与交会本能基本统一，便可使人感到较为自然而不致太疲劳。从理论上说，像片到物镜的距离要略大于焦距，这样对人眼在调焦与交会的统一方面更好一些，观察者会感到自然一些。在立体镜的观察中，透过此种观

8、察，航片所展示出来的是一种和实物一样的地面景物的像，三维图像，各类建筑物或群山都呈现一种立体的概貌。它使我们更加清晰地认识图形，区别地物。六、实习体会 在这个简单而实用的实验中，我们学习了立体镜的观察，并接触了许多不一样的仪器，懂得了立体观察的作用及其操作步骤。使更好地激发了我对这门课程的兴趣。之前没接触过这方面的知识，什么都是模棱两可，在这个实习之后，书本上的许多疑问都得到很好的解答，有很多概念性的东西都有了清晰的解析。所以，这个实验虽然轻松，但有许多好处。也让我知道，任何深度的知识点都是由最基础延伸出去的，懂得了规律，学习起来将更加轻松，自然。实验三：空中三角摄影测量一、 实验目的1、为了

9、减少外业工作量，提高效率，进行空中三角测量，计算出控制点的加密点；2、学习空中三角测量的原理；3、通过对VirtuoZo软件AATM模块的学习，掌握实现空中三角测量加密点的算法的原理与方法；4、通过对VirtuoZo软件PATB模块的学习，掌握区域网平差、检验并剔除粗差的原理与方法。二、实验器材VirtuoZo软件三、实验原理利用已知空间坐标的若干地面控制点及其在影像上的构像，根据摄影中心、构像点和地面三点共线原理，可以求解像片的外方位元素，进而可以确定出影像上任一目标的空中位置，利用控制点的地面坐标及其在影像上的构像同时求解外方位元素和未知像点的地面坐标，称为整体一步求解或解析空中三角测量。

10、VirtuoZo全数字摄影测量系统的影像配准算法具有可靠、快速和精确的优点。AAT（自动空三）模块除半自动量测控制点之外，其它所有作业（包括内定向、选取加密点、转刺加密点、相对定向、模型连接和生成整个测区像点网）都可以自动完成。PATB光束法区域网平差程序具有高性能的粗差检测功能和高精度的平差计算功能。所以，将上述两件的优点结合在一起，即VirtuoZo的AATM和PATB集成后就成为功能强大的自动空三软件。四、实验步骤第一步：新建一个测区，设置测区参数；第二步：设置相机参数（注意：相机的位置）；第三步：输入控制点。（注意：X和Y坐标区分；是否需要按精度分组）；第四步：导入影像（注意：象素大小

11、；改变输出路径；是否旋转）；第五步：建立影像列表（注意：分带；影像索引号的建立）；第六步：内定向（注意：检查内定向结果）；第七步：添加航带偏移点；第八步：连接点提取（注意：金字塔影像；相对定向；模型连接；怎样处理警告；）； 第九步：自动挑点（注意：按一定布局挑点；PATB自动停止，但是需要EXIT）；第十步：交互编辑（空三核心，主要工作是：编辑连接点；刺控制点；编辑控制点）；第10-01步：显示连接点分布，看连接点是否分布均匀（局部缺点，需要补点）；第10-02步：加控制点（注意：一般加四个边角控制点，调PATB计算，预测（钮）；第10-03步：显示预测控制点图标（按显示连接点布局，可以查看点

12、的分布情况）；第10-04步：按照预测的控制点位，将所有的控制点全部加完；第10-05步：调用PATB计算（注意：第一次计算时，记住像点的观测精度值，后面需要赋值给Accuracy）；第10-06步：将像点的观测精度值赋给Accuracy，同时改变权值。再计算. ；第10-07步：出现了“粗差点”这些不是同名像点，交互编辑“之”；第10-08步：调整编辑完一个点后，再调PATB进行计算；第10-09步：这样反复进行，将所有的点全部调整好以后，再赋像点的观测精度，同时加大权值；第10-10步：当权给定合适的值以后，最好检验一下得相对定向的上下视差；第10-11步：设置上下视差限差值。P95，这时

13、有的点“上下视差”超限，查找调整；第10-12步：当相对定向得上下视差都在限差以内时，最后需要反复计算，直到像点观测精度稳定为止；第10-13步：当像点观测精度稳定以后，需要将自动调粗差状态关闭。因为已经没有粗差了，需要将验后方差输出来；第10-14步：调PATB计算；第10-15步： 查看加密成果报告；第10-16步：退出“交互式编辑状态；第十一步：再主界面中创建“加密点文件”。五、实验结果生成测区内一系列的空中三角摄影测量的控制点的加密点的地面坐标。六、实习体会1、 此次实验是在VirtuoZo软件的平台上，对AATM和PATB的具体操作上，实现对空中三角摄影测量的加密点的地面坐标的计算，

14、并且进一步进行平差；2、 空中三角测量是摄影测量生产中的关键步骤，它利用少量地面控制点来计算一个测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标；3、 在传统的作业方式下，空三是一项非常乏味和耗时的工作：选择、转刺加密点，量测加密点和控制点的相片坐标，进行区域网平差、检验并剔除粗差等等；4、 空中三角摄影测量，可以根据像片之间的几何关系，用一定数量的控制点解求出待定点的地面坐标；5、 由于实验设备有限，此次实验重在学习，并没有具体操作，但是，经过老师详细且生动的讲解，我对空三加密的原理、模块的功能以及AATM和PATB模块操作步骤也有一定的了解，使我获益匪浅；6、 将空三摄影测量与前面学习过的

15、双向解析摄影测量和双向数字摄影测量进行对比，可以发现其的优越性外业工作量小、效率高。实验四：4D产品的生成一、 实验目的1）、了解掌握 VirtuoZo 的主要功能模块，利用自动空中三角测量软件完成一个区域的加密任务 2）、利用空中三角测量的成果，生成 DEM 3）、进行数字微分纠正，生成 DOM，并且进行影像镶嵌 4）、采用已有航空影像的调绘资料，结合等高线图完成一幅全要素矢量 DLG 制作 5）、对已有的纸质地形图扫描数字化，完成 DRG 制作二、实验器材VirtuoZo软件三、实验原理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

16、，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。四、实验步骤 (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

17、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。(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。(8) 生成核线影像。(9) 匹配预处理。(10) 影像匹配以及匹配结果编辑。(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。(12) 显示产品。(13) 多模型的拼接。（14） 制作DEM还可以运用DEM Maker 功能内插DEM（15）利用IGS测图生成DLG。（16） 生成DRG。DRG是在图廓整饰模块中进行。（17）数字栅格地图精纠正（18)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。五、实验结果4D产品数字高程模型（Digit