遙感院攝影測(cè)量綜合實(shí)習(xí)報(bào)告

1、攝影測(cè)量原理綜合實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué)院：遙感信息工程學(xué)院班級(jí)：1407學(xué) 號(hào)：111姓 名：111實(shí)習(xí)地點(diǎn)：325機(jī)房指導(dǎo)教師：段延松 王玥2017年 1月14日、實(shí)習(xí)目的本次實(shí)習(xí)是將攝影測(cè)量原理的課堂理論與實(shí)踐相結(jié)合，深入掌握攝影測(cè)量學(xué)的基本 概念和原理，加強(qiáng)攝影測(cè)量學(xué)的基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。實(shí)習(xí)基于全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZo平臺(tái)，制作數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字線劃圖等數(shù)字產(chǎn)品。通過對(duì)VirtuoZo的應(yīng)用實(shí)習(xí)，熟悉攝影測(cè)量系統(tǒng)的的基本功能及操作特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)DEMDOMDLG的過程有了大致的了解，對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。、實(shí)習(xí)介紹1、4D產(chǎn)品概述14

2、D產(chǎn)品是指DRG（數(shù)字柵格地圖）、DLG（數(shù)字線化圖）、DEM（數(shù)字高程模型）、DOM數(shù)字 正射影像圖）。4D復(fù)合產(chǎn)品是將4D產(chǎn)品中的任意兩種或幾種產(chǎn)品模式，通過融合的方法生 成的疊加產(chǎn)品。其中 4種地形數(shù)據(jù)的具體意義如下：1、DRG （數(shù)字柵格地圖）數(shù)字柵格地圖是紙制地形圖的柵格形式的數(shù)字化產(chǎn)品?？勺鳛楸尘芭c其他空間信息相關(guān)，用于數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)與更新，與DOM DEM集成派生出新的可視信息。2、DLG （數(shù)字線劃地圖）現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素分層存儲(chǔ)的矢量數(shù)據(jù)集。數(shù)字線劃圖既包括空間信息也包括屬性信息，可用于建設(shè)規(guī)劃、資源管理、投資環(huán)境分析等各個(gè)方面以及作為人口、資源、環(huán)境、交通、治安等各專

3、業(yè)信息系統(tǒng)的空間定位基礎(chǔ)。3、DEM （數(shù)字高程模型）數(shù)字高程模型是以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合?？芍谱魍敢晥D、斷面圖，進(jìn)行工程土石方計(jì)算、表面覆蓋面積統(tǒng)計(jì)，用于與高程有關(guān)的地貌形態(tài)分析、通視條件分析、 洪水淹沒區(qū)分析。4、DOM （數(shù)字正射影像圖）利用航空相片、遙感影像，經(jīng)象元糾正，按圖幅范圍裁切生成的影像數(shù)據(jù)。它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測(cè)性， 從中可直接提取自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息。2、4D產(chǎn)品生產(chǎn)I2】1.數(shù)字高程模型的生產(chǎn)主要是用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法，這是數(shù)據(jù)采集最常用最有效的方 法之一。利用附有的自動(dòng)記錄裝置接口的立體測(cè)圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測(cè)圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)

4、行人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)的量測(cè)來獲取數(shù)據(jù)。2數(shù)字正射影像圖可以利用全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，恢復(fù)航攝時(shí)的攝影姿態(tài)，建立立體 模型,在系統(tǒng)中對(duì)進(jìn)行檢測(cè)、編輯和生成，最后制作出精度較高的 DOM3. 數(shù)字線劃地圖可以利用全野外數(shù)字測(cè)量和GPS測(cè)量。全野外數(shù)字測(cè)量利用電子手簿、便攜機(jī)或掌上電腦與全站儀相連，測(cè)量結(jié)果直接以數(shù)字形式存儲(chǔ)，不需要經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)字化 處理。GPS測(cè)量采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) GPS測(cè)量系統(tǒng),用兩臺(tái)或更多臺(tái) GPS接收機(jī)來協(xié)同工作,將- 臺(tái)接收機(jī)作為基站,放在已知點(diǎn)上，其他接收機(jī)對(duì)空間目標(biāo)測(cè)量，采集的數(shù)據(jù)存放便攜電 腦或掌上電腦中。4. 數(shù)字柵格地圖是通過一張紙質(zhì)或其他質(zhì)地的模擬地形圖，由掃描儀掃描

5、生成二維陣列影像，同時(shí)對(duì)每一系統(tǒng)的灰度或分色進(jìn)行量化，再經(jīng)二值化處理、圖形定向、幾何校正即形成一幅數(shù)字柵格地圖，需要經(jīng)過圖形掃描、圖幅定向、幾何校正，色彩糾正等幾個(gè)步驟。3、4D產(chǎn)品的應(yīng)用2數(shù)字高程模型 DEM的應(yīng)用是十分廣泛的。在測(cè)繪上可用于繪制等高線、坡度坡向圖、 立體透視圖，生成正射影像、立體景觀圖，立體地圖修測(cè)和地圖的修測(cè)；在各種工程項(xiàng)目中 可用于計(jì)算面積、體積、 制作各種剖面圖和進(jìn)行線路的設(shè)計(jì)；在軍事上，可用于飛行體的導(dǎo)航、通訊、戰(zhàn)略計(jì)劃等；在遙感中，可用于輔助分類；在環(huán)境與規(guī)劃方面，可用于土地利用 現(xiàn)狀分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)和水災(zāi)險(xiǎn)情預(yù)測(cè)等。數(shù)字正射影像 DOM在城市規(guī)劃和管理中的基本應(yīng)用

6、有：將數(shù)字正射影像圖作為城市規(guī)劃和管理的正式地形圖種類；以影像圖為背景，用來高速和控制規(guī)劃管理信息如道路紅線、 用地紅線等；編制各種類型的影像掛圖，為領(lǐng)導(dǎo)及各部門的管理、決策、宣傳提供直觀與相對(duì)現(xiàn)勢(shì)的參考材料；建立數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)庫(kù)，在規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中應(yīng)用。數(shù)字柵格地圖DR刖應(yīng)用于數(shù)字線劃圖的數(shù)據(jù)采集、評(píng)價(jià)和更新，還可與數(shù)字正射影 像圖、數(shù)字高程模型等數(shù)據(jù)集成使用，派生出新的可視信息，從而提取、更新地圖數(shù)據(jù)，繪 制紙質(zhì)地圖和作新的地圖歸檔形式。數(shù)字線劃地圖DLG作為矢量數(shù)據(jù)集，主要供地理信息系統(tǒng)作空間檢索、空間分析之用。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容：1. DEM與 DOM生產(chǎn)1.1技術(shù)設(shè)計(jì)：1）測(cè)區(qū)與資料

7、分析測(cè)區(qū)分析：生產(chǎn) DEM的測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)是位于澳大利亞的一處名為Hamme 的礦產(chǎn)，該礦產(chǎn)地區(qū)地形復(fù)雜，底物多樣，北部地區(qū)多為居民區(qū)的平原，有較多的樓房和道路，中部地區(qū)有一個(gè)巨大的礦坑和復(fù)雜的山地地貌，還有明顯的環(huán)山公路，是DEM的核心區(qū)域，南部為地形較緩的丘陵植被地貌。資料分析：該測(cè)區(qū)的航側(cè)圖由兩條航帶組成， 每條航帶有三張圖像。 航高3000米， 攝影主距157.22mm,攝影比例尺為1:15000，掃描影像像素大小 0.0445mm,航片的清 晰度較高，沒有明顯的輻射畸變。2） 實(shí)習(xí)生產(chǎn)產(chǎn)品要求：DEM要求精度內(nèi)定向拼接中誤差小于0.005mm,相對(duì)定向精度：每點(diǎn)殘差0.020mm，中誤差0

8、.010mm，絕對(duì)定向精度中誤差小于0.3mm,模型拼接精度中誤差小于2.0m,超過三倍中誤差的點(diǎn)不超過百分之一。DEM質(zhì)量檢查、控制點(diǎn)的誤差不超過0.5m，DOM質(zhì)量檢查的各控制點(diǎn)的中誤差不超過0.6m。3）實(shí)習(xí)技術(shù)路線：采用適普軟件有限公司與武漢大學(xué)遙感學(xué)院共同研制的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZo軟件進(jìn)行全數(shù)字化得攝影測(cè)量生產(chǎn)。4）生產(chǎn)流程框圖。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備內(nèi)定向相對(duì)定向生成核線影像絕對(duì)定向影像自動(dòng)匹配生成DEM圖1. DEM自動(dòng)生成法流程圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備影像定向創(chuàng)建矢量模型人工法創(chuàng)建高程點(diǎn)和等高線生成TIN文件TIN文件轉(zhuǎn)DEM圖2.人工法創(chuàng)建DEM1.2實(shí)施過程DEM: .建立測(cè)區(qū)->

9、 設(shè)置相機(jī)-> 引入影像-> 設(shè)置控制點(diǎn)-> 建立模型-> 設(shè)置成果上述過程將原始航帶信息和航拍影像導(dǎo)入到數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)中，然后需要對(duì)每張航帶拼接影像進(jìn)行內(nèi)定向、相對(duì)定向和絕對(duì)定向： .影像內(nèi)定向-> 相對(duì)定向-> 絕對(duì)定向-> 選取最大核線影像-> 影像自動(dòng)匹配在對(duì)四副匹配后的影像進(jìn)行拼接之前，需要檢查每張影像的DEM合格情況，對(duì)于不符合地形實(shí)際的錯(cuò)誤等高線進(jìn)行修正。修正方法包括平滑，擬合，插值和斷面編輯。處理合 格后進(jìn)行DEM拼接檢查，符合要求則進(jìn)行DEM拼接。以上所述的是 DEM的自動(dòng)生成方法，還可以在核線影像的基礎(chǔ)上使用手工選點(diǎn)，描線

10、 的方式繪制貼合地形的 TIN。DOM:DOM是在經(jīng)過改正且拼接好的 DEM的基礎(chǔ)添加原始航拍影像，利用反解法進(jìn)行數(shù)字微分 糾而制作成的正射影像。當(dāng)DEM建立完成之后，在系統(tǒng)主菜單中選擇生成DOM產(chǎn)品，之后會(huì)自動(dòng)生成當(dāng)前模型的正射影像，之后對(duì)正射影像進(jìn)行拼接線生成，根據(jù)拼接線完成DOM的拼接。最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行變形糾正和勻光處理，對(duì)結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量檢查， 符合要求則完成 DOM的制作。進(jìn)入圖幅整飾生成對(duì)應(yīng)區(qū)域的小范圍DOM圖幅。1.3質(zhì)量分析1）質(zhì)量評(píng)定手段: 在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部分要保證輸入的相機(jī)參數(shù)，航帶信息的精確性； .DEMI單獨(dú)模型的內(nèi)定向核絕對(duì)定向的誤差應(yīng)該嚴(yán)格控制在限差之內(nèi)； .DEM自動(dòng)匹配后

11、，要對(duì)整個(gè) DEM拼接結(jié)果進(jìn)行精查，道路房屋處等高線要符合 實(shí)際地形要求；重疊部分的大坑需要仔細(xì)用斷面糾正后平滑處理，最終拼接的精度 誤差要保證在限差之內(nèi)； .DOM生產(chǎn)中要嚴(yán)格檢查拼接線部分，對(duì)于嚴(yán)重的地形畸變需要使用相關(guān)工具改 正，最終DOM質(zhì)量檢查控制點(diǎn)的誤差保證在限差之內(nèi)；2）產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定：數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 要求精度測(cè)區(qū)精度（取平均值）內(nèi)定向Mxy<0.005mmMx=0.003,My=0.005相對(duì)定向每點(diǎn)殘差0.020mm ; 中誤差0.010mmave_RS=0.008mm絕對(duì)定向每點(diǎn) Mxyzv 0.3m;Mxyz<0.3m穩(wěn)定在0.221mDEM拼接Mch2.0m三倍中

12、誤差少于1%Mch=2.0 m 時(shí),三倍中誤差為0.90%doM僉查小于1.0mDX=0.232mDY=0.301mDXY=0.380m表1.質(zhì)量評(píng)定結(jié)果一覽表3）質(zhì)量分析：最終DEM檢查中，房屋地區(qū)的等高線編輯相對(duì)較好，避免了房屋被等高線穿過的問題，道路上沒有明顯的小山包核凸起。主要問題是在DEM拼接之后，拼接線附近沒有仔細(xì)檢查，造成部分拼接線附近的 DEM變形嚴(yán)重，嚴(yán)重失真。此外DOM的修改仍然有瑕疵，部分模糊區(qū) 域沒有進(jìn)行好的修正和替換，拼接影像之間的勻光處理沒有做好，影響DON®幅的觀察。1.4成果圖片1）拼接精度圖一副（截屏）中邊連：|L 5231DB I中謁査隈墓： 廠5

13、）葦住呪忌貞教:2C712SO< 1 I中壯:廚而iix -一 st Q謀龍:7麗 ZK 3X e 渥養(yǎng):<32%匚> 31中虞差:iraiiEtti洋爍冋睿V I I ni aai iiai li,圖3. DEM拼接精度結(jié)果圖2）DEM渲染結(jié)果圖（拼接后）R wtr i*4- St-v0.» -ar 申債1弊尸 蒐：圖4.拼接后的DEM宣染成果圖3）TIN編輯結(jié)果（在AuyoCAD中打開的透視圖）fS HV 3H 工b W Ffl :IFfttW I 列 toai qiwMh _ !事E JiLj i 葉| £ »亠=I亠 L .5wcRia

14、I 丄>*| 叮 lEBnr i. T (I # 5） DOM圖片二幅（帶圖廓整飾）圖5. TIN立體顯示結(jié)果圖圖6. DOM圖廓整飾成果圖2. DLG的生產(chǎn)1實(shí)習(xí)要求：完成練習(xí)測(cè)區(qū)和考核測(cè)區(qū)的DLG各一幅。練習(xí)測(cè)區(qū) DLG應(yīng)該完成主要的道路，房屋和植被，以及八條間距為 5m的等高線，不要求精確圖幅范圍?？己藴y(cè)區(qū)給定明確的圖幅范 圍，DLG跨越多幅航攝影像，需要繪制無縫DLG，地物分類精確，角點(diǎn)選點(diǎn)符合實(shí)際的坐標(biāo)，等高線間距1m，從42m至61m，包括計(jì)曲線和首曲線，需要標(biāo)記高程點(diǎn)和注記。2測(cè)區(qū)介紹：練習(xí)測(cè)區(qū)為廣東0506航片構(gòu)成的測(cè)區(qū)，該測(cè)區(qū)為城郊交接地帶，地形分布豐富，具有 較規(guī)則的

15、地物塊和緩和的地形。考核測(cè)區(qū)為咸寧的一組大測(cè)區(qū)，實(shí)習(xí)中我需要完成位于 7273 和9190航片的但家莊地區(qū) DLG。該測(cè)區(qū)位于咸寧市的村莊區(qū)域，具有較多的耕地，林園和 不規(guī)則農(nóng)居，以及復(fù)雜的山地地形，在不同地塊的分界具有圍墻，陡坎，壟和斷崖等分界地貌，需要仔細(xì)地尋找和跟蹤繪制。影像總體清晰，立體效果良好。3. 實(shí)施過程：(1) .新建測(cè)區(qū)文件，導(dǎo)入測(cè)區(qū)影像和相機(jī)參數(shù)，完成模型定向(2) .依據(jù)測(cè)繪片和要求，確定圖幅范圍和地物類型，規(guī)劃繪測(cè)方案(3) .使用滾輪調(diào)高程，物方測(cè)圖模式用點(diǎn)或線進(jìn)行地物采集，對(duì)錯(cuò)誤區(qū)域使用編輯操作。等高線輸入高程后鎖定，使用流線緊貼地形表面分段繪制等高線。4. 質(zhì)量控

16、制。在DLG的生產(chǎn)中，必須要保證線劃地物對(duì)于實(shí)際地形的貼合程度，由于系統(tǒng)不具有智能咬合和高程檢查的功能，因此在繪制過程中只能通過耐心的跟蹤與不斷的編輯修正來保證 DLG的成圖質(zhì)量。好的心態(tài)與仔細(xì)的比較DLG實(shí)習(xí)的最重要的質(zhì)量保證。觀察結(jié)果的DLG可以發(fā)現(xiàn)在右下角和上方各有一小塊的空缺，發(fā)生此問題的原因是在 生成核線影像的時(shí)候這部分和黑色框標(biāo)區(qū)域較近，在自定義拉核線的時(shí)候沒有選入，造成該部分的空缺。此外等高線由于樹木的原因沒有能很好地貼合地表，地塊在山地部分之間的分界線不如平底清晰工整。5. DLG成果圖片圖7.廣東練習(xí)測(cè)區(qū)DLG吉果I圖8.咸寧考核測(cè)區(qū)DLG成果四、實(shí)習(xí)體會(huì)1實(shí)習(xí)總結(jié)本次攝影測(cè)

17、量課程綜合實(shí)習(xí)為期兩周，以內(nèi)業(yè)的軟件操作生產(chǎn) 4D產(chǎn)品為實(shí)習(xí)內(nèi)容,實(shí)習(xí)工作豐富充實(shí)，符合實(shí)際的測(cè)繪遙感行業(yè)的生產(chǎn)要求，教研組的實(shí)習(xí)教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，語(yǔ)言風(fēng)趣幽默，要求嚴(yán)格，使我熟悉攝影測(cè)量的各類產(chǎn)品生產(chǎn)流程和精度評(píng)定,鞏固了對(duì)于平差處理和攝影測(cè)量理論課程的理解。實(shí)習(xí)期間，我們實(shí)踐操作了 DEM自動(dòng)生產(chǎn)，TIN手動(dòng)生產(chǎn)，DOM生產(chǎn)和DLG生產(chǎn)四個(gè)內(nèi)容，每個(gè)內(nèi)容都緊密依照攝影測(cè)量共線方程、模型定向和平差處理的理論基礎(chǔ)，在操作上需要運(yùn)用圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和測(cè)量學(xué)的相關(guān)知識(shí)，操作上需要操作人員的耐心和嚴(yán)謹(jǐn)。DEM的生產(chǎn)和編輯是第一周實(shí)習(xí)的核心和難點(diǎn)，前面的測(cè)區(qū)模型建立，影像導(dǎo)入和內(nèi)外方位元素的確定過程

18、比較簡(jiǎn)單，但需要嚴(yán)格控制在精度范圍內(nèi)，保證匹配結(jié)果的準(zhǔn)確性。進(jìn)入 DEM編輯階段，主要是對(duì)四幅影像DEM在房屋，道路和山崖部分存在的錯(cuò)誤進(jìn)行平滑擬合糾正，在匹配的重疊區(qū)域需要用斷面編輯來修正DEM，降低拼接后的誤差到限差以下。TIN的生產(chǎn)以手工選高程點(diǎn)繪制不規(guī)則三角網(wǎng)為核心，要點(diǎn)就是選點(diǎn)要準(zhǔn)確， 要足夠密，使得最終的不規(guī)則三角網(wǎng)可以高度逼真地表達(dá)實(shí)際地形。DOM的生產(chǎn)是基于 DEM的，其生產(chǎn)過程的自動(dòng)化比較高，在保證精度的情況下，可以較快地生產(chǎn)出對(duì)應(yīng)得正射影像。這部分需要主要工作的部分在 DOM拼接后對(duì)于變形情況，拼接片不對(duì)應(yīng)和相鄰拼接片的勻光勻色處理。DLG的生產(chǎn)集中在第二周，過程沒有難點(diǎn)，但由于測(cè)區(qū)較大，待測(cè)地物較多，需要耐心地繪制和長(zhǎng)期的堅(jiān)持。此外，DLG的繪制質(zhì)量保證還需要良好的繪圖經(jīng)驗(yàn)和遙感圖像解譯的能力，由于測(cè)區(qū)的復(fù)雜地形和變形，對(duì)于等高線的確定和地物類型的確 定都是對(duì)于我們比較困難的方面，本次實(shí)習(xí)中我在這方面有所加強(qiáng)，但還需要后期持 續(xù)的努力。2實(shí)習(xí)建議相較于之前的實(shí)習(xí)是三周制的，本次實(shí)習(xí)為期兩周，而且和期末考試相重合，由于時(shí)間分配使得攝影測(cè)量實(shí)習(xí)的內(nèi)容遭到削弱，我們主要精力