注冊測繪師資格考試培訓(xùn)攝影測量與遙感三

注冊測繪師資格考試培訓(xùn)

攝影測量與遙感（三）授課人：王樹根武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院Tel:

E-mail:

wangsg@授課內(nèi)容一、攝影測量與遙感概述二、測繪航空攝影（影像數(shù)據(jù)獲?。┤z影測量與遙感（基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)處理/產(chǎn)品生產(chǎn)方法、流程）基于攝影測量與遙感的產(chǎn)品生產(chǎn)攝影測量與遙感的工作流程：選擇

被攝物

通過量測和確定研究對象

傳感器

體影像

解譯過程獲得自然物體及其環(huán)境的可靠信息其他專題信息DEMDOMDLGDRG4D產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)流程DEM等高線外業(yè)像控測量、調(diào)繪資料全要素地形圖航片衛(wèi)片等DOM景觀圖數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)定向處理立體像對DRG地物半自動量測DLG空中三角測量加密A

AT相比而言，DEM、DOM的生產(chǎn)自動化水平較高數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)作業(yè)流程續(xù)前產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)

幾個概念之間的區(qū)別

DTM

(Digital

Terrain

Model)：

數(shù)字地面模型

DEM

(Digital

Elevation

Model)：數(shù)字高程模型

DSM

(Digital

Surface

Model)：

數(shù)字表面模型DTM:用（X

，Y，?）的形式來表示iiDEM:用（X

，Y，Z

）的形式來表示iii產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)DEM和DSM的區(qū)別：DSMDEM對裸露地表：DEM=

DSM產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)規(guī)則格網(wǎng)DEM的形式不規(guī)則三角格網(wǎng)（TIN）混合式產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)不同形式DEM的比較：矩形格網(wǎng)DEM不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）存儲量小，便于使用和

能較好地顧及地貌的特管理

征點、線優(yōu)

點缺

點數(shù)據(jù)量大；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而使用和管理也較復(fù)雜不能準(zhǔn)確地表示地形的結(jié)構(gòu)和細(xì)部混合式DEM將結(jié)合兩者的優(yōu)點。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)

DEM數(shù)據(jù)采集（獲?。┑闹饕椒ǎ?/p>

航空攝影測量、遙感法：主要內(nèi)容包括定向、特征點線采集、構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）內(nèi)插DEM、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)接邊、數(shù)據(jù)鑲嵌和剪切等；

利用空間傳感器法：如利用機/星載干射雷達(dá)(InSAR）、機載激光測距（LIDAR）、斷面掃描儀等；

現(xiàn)有地形圖掃描數(shù)字化法：將地形圖掃描在計算機屏幕上數(shù)字化等高線，采集高程點；再構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）內(nèi)插DEM。無論采用哪種方法，對所獲取的數(shù)據(jù)都必須進行數(shù)據(jù)預(yù)處理：數(shù)據(jù)的編輯、分塊、格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)

攝影測量、遙感法DEM數(shù)據(jù)采集：在影像匹配獲得同名像點坐標(biāo)后，通過前方交會得到密集的數(shù)字高程模型（DEM）或數(shù)字表面模型（DSM）影像匹配攝影測量“點云”前方交會產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)DEM獲取方法的成本比較：產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)

航測遙感法DEM數(shù)據(jù)采集作業(yè)過程：

主要包括：資料準(zhǔn)備、定向、特征點線采集、構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）內(nèi)插DEM、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)接邊、數(shù)據(jù)鑲嵌和剪切、質(zhì)量檢查、成果整理與提交等技術(shù)環(huán)節(jié)；質(zhì)量控制：

生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

最終成果質(zhì)量控制成果整理與提交：

主要成果包括：DEM數(shù)據(jù)文件、原始特征點、線數(shù)據(jù)文件、元數(shù)據(jù)文件、

DEM數(shù)據(jù)文件接合表、質(zhì)量檢查記錄、質(zhì)量檢查（驗收）報告、技術(shù)總結(jié)報告。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)

DEM的內(nèi)插分為：

由離散點內(nèi)插規(guī)則格網(wǎng)點：比如由不規(guī)則三角網(wǎng)TIN內(nèi)插規(guī)則格網(wǎng)DEM；

由規(guī)則格網(wǎng)點內(nèi)插離散點：比如由規(guī)則格網(wǎng)DEM內(nèi)插等高線。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)

在測繪和工程方面的主要應(yīng)用：

繪制等高線

DEM

+像片內(nèi)、外方位元素

生成正射影像

DEM

+單張像片

測圖

立體透視圖、三維景觀圖（電子沙盤）

計算坡度、坡向、表面積、體積

等等產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)機載激光LIDAR技術(shù)簡介：（

LightDetectionandRanging）也稱作：激光掃描儀、激測距儀、激光測高儀

激光掃描儀用于測定傳感器至地面點的距離

GPS和IMU用于測定傳感器的位置和姿態(tài)多傳感器集成工作回波距離=(速度×?xí)r間)/2產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)激光LIDAR技術(shù)特點：

采用主動性的、不接觸性的工作方式

所發(fā)射的激光脈沖具有很強的穿透能力

能快速獲取大面積的目標(biāo)空間信息

通過對目標(biāo)的直接掃描來描述目標(biāo)特征

高密度、高精度、數(shù)字化和自動化特點

可與其他傳感器集成使用

Las數(shù)據(jù)格式產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)激光LIDAR技術(shù)主要應(yīng)用范圍：

數(shù)字城市建模

地形測圖（DEM/DSM）

植被高度量測

海潮面制圖和海岸線管理

洪水區(qū)域制圖、洪災(zāi)檢測

土壤侵蝕檢測

冰川制圖

公路、鐵路、管線、檢測

電力線建設(shè)管理

體積控制檢測等等產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字高程模型(DEM)基于機載LIDAR的DEM獲取：濾波點云三維建模多次反射DEM產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)DOM優(yōu)越性：攝影測量與遙感的主要產(chǎn)品之一。它同時具有地圖的幾何精度和影像的特征，特別是對于高分辨率、大比例尺的正射影像，它不僅具有信息量豐富、直觀真實的特點，而且還可作為背景控制信息評價其他地圖空間數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢性和完整性，其應(yīng)用范圍越來越廣泛。DOMDLG產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)原始航空遙感影像存在由于影像傾斜和地形起伏等引起的變形，故他們不能直接作為地圖使用。航空影像是中心投影正射影像（地圖）是正射投影糾正產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)

什么是像片糾正?糾正的目的就是要消除原始航空或遙感影像上因像片傾斜和地形起伏所引起的像片變形（像點位移），變傾斜像片為水平像片，并歸化到一定的制圖比例尺（絕對糾正）影像與影像、影像與地圖之間的配準(zhǔn)也屬于糾正（相對糾正）

x

a

a

x

a

y012

y

b

b

x

b

y012仿射變換產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)bc

a平面糾正原理：d原始影像a

X

a

Y

a

Sx

y

123c

X

c

Y

1

12

b

X

b

Y

b123c

X

c

Y

1

12

透視變換：8個參數(shù)糾正影像DACB此方法因只能消除因像片傾斜引起的像點位移，故只適用于平坦地區(qū)的像片糾正。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)字微分糾正原理：a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

x

x

f1s1s1s

0a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

3s3s3s

a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

y

y

f2s2s2s0a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

3

ss3s3基于共線方程的微分糾正需已知像片的內(nèi)、外方位元素和影像覆蓋范圍的DEM可消除因像片傾斜引起的像點位移，同時限制地形起伏引起的像點位移（投影差）的大小產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

x

x

f1s1s1s

數(shù)字微分糾正原理：0a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

3s3s3s

a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

y

y

f2s2s2s0a

(X

X

)

b

(Y

Y

)

c

(Z

Z

)

3

ss3s3主要有兩種方法：

直接法數(shù)字微分糾正X=φ

(x，y)；

Y=φ

(x，y)xy

間接法數(shù)字微分糾正x=f

(X，Y)；

y=f

(X，Y)xy間接法微分糾正產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)基于多項式的像片糾正：x

a

a

X

a

Y

a

X

2

a

XY

a

Y

2

012345

y

b

b

X

b

Y

b

X

2

b

XY

b

Y

2

012345

適用于地形起伏不大的地區(qū)，在遙感影像處理中較常用，因為對于遙感影像而言，軌道高度（航高）很大，相對講地形起伏就不突出。

多項式系數(shù)的確定需要利用若干地面控制點的信息，控制點數(shù)量的多少和控制點分布對糾正精度的影響較大。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)

航測遙感法DOM生產(chǎn)作業(yè)過程：

主要包括：資料準(zhǔn)備、DEM采集、影像糾正、影像鑲嵌、色彩調(diào)整、圖幅剪切、質(zhì)量檢查、成果整理與提交等技術(shù)環(huán)節(jié)。質(zhì)量控制：

幾何質(zhì)量控制

輻射質(zhì)量控制成果整理與提交：

主要成果包括：DOM數(shù)據(jù)文件、鑲嵌線數(shù)據(jù)文件、元數(shù)據(jù)文件、

DOM數(shù)據(jù)文件接合表、質(zhì)量檢查記錄、質(zhì)量檢查（驗收）報告、技術(shù)總結(jié)報告等。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)影像鑲嵌：一張正射影像一般不能覆蓋一幅圖（標(biāo)準(zhǔn)分幅）的范圍（除非小比例尺的衛(wèi)星影像），因此，將多張像片拼成整幅影像圖的過程稱為影像鑲嵌。產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)影像鑲嵌內(nèi)容：

幾何鑲嵌（鑲嵌線的選擇）

輻射鑲嵌（又叫勻光/勻色處理)產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)輻射質(zhì)量控制舉例：專業(yè)影像處理系統(tǒng)

ImageXuite拼接勻光前拼接勻光后產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)數(shù)字正射影像(DOM)的主要應(yīng)用：

可制作影像地圖

與等高線套合可制作影像地形圖

可用于與線劃圖（DLG）套合進行地形圖修測，或檢查其精度、現(xiàn)勢性和完整性

數(shù)字正射影像

＋

DEM

－>生成景觀圖

與立體匹配片一起可用于檢查DEM的質(zhì)量。

等等正射影像+正射影像零立體效應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)

傳統(tǒng)正射影像糾正存在問題用傳統(tǒng)方法所生產(chǎn)的正射影像上依然存在遮蔽（投影差）現(xiàn)象rh

rh

hH

mf使其不具備地圖功能，與其他圖件套合困難產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)在正射影像上依然存在遮蔽/投影差現(xiàn)象原因是：

微分糾正時采用的是DEM

沒有顧及目標(biāo)物體高度遮蔽的實質(zhì)是投影差；在城市大比列尺影像上尤為嚴(yán)重；使得正射影像不是嚴(yán)格的“正射”產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)遮蔽（投影差）的影響：產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)遮蔽的實質(zhì)：正射投影無遮蔽中心投影有遮蔽其實質(zhì)為投影差投影差大小為：rh

r

H產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)限制遮蔽的對策：正射影像作為地圖使用，首先須考慮其地圖功能。為此，需要對遮蔽進行限制。影像獲取時的策略采用窄角、長焦距攝影機短攝影基線，增加影像的重疊度rh

rh

r

H

m

f產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)限制遮蔽的對策：正射影像糾正時的策略取每張像片的中心部分制作正射影像rh

r

H產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)限制遮蔽的對策：利用行掃描影像只在一個方向有投影差產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)限制遮蔽的對策：理論上，前三種方法只能有效地限制遮蔽的范圍，但不能消除。要有效地消除遮蔽現(xiàn)象，只有制作“真正射影像”（True

–Orthophoto）用DSM代替DEM制作正射影像要顧及目標(biāo)物體的高度理論上是可行的具體實施中仍有困難，如

DSM的采集

遮蔽信息的補償產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)DSM獲取的主要方式：

機載Lidar

技術(shù)

影像密集匹配技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)對遮蔽信息的補償:原始影像待修補位置填充結(jié)果產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字正射影像(DOM)對遮蔽信息的補償:原始結(jié)果不進行補償正確補償產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字線劃地圖(DLG)數(shù)字線劃地圖(DLG)的制作方法：制作數(shù)字線劃圖的原始資料主要包括：外業(yè)采集的數(shù)據(jù)、航攝像片、高分辨率衛(wèi)星影像、地形圖資料等。主要技術(shù)方法：

航空攝影測量法：利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，采用以人工作業(yè)為主的三維跟蹤的立體測圖方法。作業(yè)模式可分為：1）先外業(yè)后內(nèi)業(yè)；2）先內(nèi)業(yè)后外業(yè)；3）內(nèi)外業(yè)調(diào)繪采編一體化

航天遙感測量法：基本同上。也可以真正射影像為背景進行DIG數(shù)據(jù)采集

地形圖掃描矢量化法

數(shù)字線劃圖縮編法產(chǎn)品生產(chǎn)--數(shù)字線劃地圖(DLG)

航測遙感法DLG生產(chǎn)作業(yè)過程：

主要包括：資料準(zhǔn)備、定向建模、內(nèi)業(yè)矢量數(shù)據(jù)采集、野外補測、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)編輯與接邊、質(zhì)量檢查、成果整理與提交等技術(shù)環(huán)節(jié)。質(zhì)量控制：

作圖的空間參考系、位置精度、屬性精度、完整性、邏輯一致性、表征質(zhì)量、附件質(zhì)量等成果整理與提交：

主要成果包括：DLG數(shù)據(jù)文件、元數(shù)據(jù)文件、

DLG數(shù)據(jù)文件接合表、質(zhì)量檢查記錄、質(zhì)量檢查（驗收）報告、技術(shù)總結(jié)報告等。三維城市建模簡介

三維城市快速建模方案：利用攝影測量方法（包括遙感）進行3D城市建模是到目前為止被認(rèn)為是唯一的、最經(jīng)濟快速的手段三