第二次复习(数字摄影测量部分)

1、数字地面模型概述一、数字地面模型的定义 数字地面模型（Digital Terrain Models）： 地面信息的数字表达。 数字高程模型（Digital Elevation Model)： 地面高程信息（起伏形态）的数字表达。二、数字地面模型的表示方式 数据点集： 数据点不均匀分布时 数据点规则分布时返回目录1 第八章数字地面模型概述三、数字地面模型数据点的获取 1、全站仪实地测量方式 2、数字化已有地形图方式 3、摄影测量或遥感方式四、数字地面模型的内插算法 在一定范围内，根据若干已知数据点，插值计算出某未知点处的高程的算法。 例：双线性内插 返回目录2线路设计地面坡度坡向计算分类（土地利

2、用规划）地表形态的面积、体积测算（工程土石方量计算）库容估计，洪水预报飞行导航地形透视观察测绘成图当A,B,C,D分布为正方形时，有五、数字地面模型的应用（举例） 第八章数字地面模型概述 返回目录3一、像片纠正与像片平面图 像片纠正：消除像片倾斜引起的像点位移，并限制或 消除地形起伏引起的像点位移，将影像归化为成图比 例尺的技术过程。 像片平面图（正射影像图）：按图幅的具有规定比例尺的（地面）物体的正射投影影像。二、像片纠正的原理与分类 1.透视投影变换纠正（常规纠正） 对平坦地区像片，在光学纠正仪上经透视投影变 换实现纠正的技术。 91 像片纠正的概念与分类正射影像技术及综合法测图返回目录4

3、 91 像片纠正的概念与分类 第九章 正射影像技术及综合法测图SABCDabcdP返回目录5 透视投影变换纠正特点： 1、使用光学纠正仪作业 2、适用于平坦地区的影像作业 3、整张像片经透视投影变换一次完成纠正 4、投影晒印得到的规定比例尺的正射影像分辨率高 91 像片纠正的概念与分类 第九章 正射影像技术及综合法测图 对水平地面摄取的水平像片的影像即是地面正射影 影像 对平坦地区（地面起伏引起的像点位移可忽略不计） 只需消除像片倾斜引起的像点位移，即可得到正射 影像。返回目录62、微分纠正 对起伏地区，在正射投影仪上，将影像分解成小面元的集合，以小面元为纠正单元，经投影变换实现纠正的技术。

4、91 像片纠正的概念与分类 第九章 正射影像技术及综合法测图sZDXYXAYAZAXA小面元P返回目录7微分纠正特点： 1、使用正射投影仪作业 2、适用于起伏地区（消除倾斜位移及高差位移） 3、作业依赖于立体测图仪或DEM提供的地面几何模型 4、成果为逐面元晒印得到规定比例尺的正射影像 91 像片纠正的概念与分类 第九章 正射影像技术及综合法测图 通常由立体测图仪提供（小面元a 对应的)地面单元 物方坐标A(X,Y,Z），由已建立的物像关系保证A，a 对应，根据（X,Y）及像片上小面元a内的影像灰度， 依比例尺晒印出正射影像。返回目录83、数字纠正 对各类地区，在数字摄影测量系统上，以数字图像

5、的像元为纠正单元，根据已建立的物像关系及DEM，逐像元的经数字投影变换实现纠正的技术。 数字纠正的特点： 1、使用数字摄影测量系统作业 2、适用于各类地区，是逐像元的严格纠正3、作业所需DEM可在同一系统中自动生成4、成果为数字正射影像 91 像片纠正的概念与分类 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录9 一、平坦地区的高差限制原始水平像片（主距f，比例尺1/m）p上，所得正射像片（比例尺1/M）上，若取 h0.4（mm) （按地形图精度）则有 h= 0.0004 (m) 得 高差限制 （m) 92 透视投影变换纠正（常规纠正） 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录10二、透视变换纠正所

6、需的控制点及仪器自由度 平坦地区的中心投影构像方程式（透视变换）为： 92 透视投影变换纠正（常规纠正） 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录11若采用解析计算，则需四个控制点列出8个方程式，解得 8个参数，从而建立物像关系式。 仪器自由度：仪器上的独立运动。 显然，光学纠正仪须具有8个自由度三、纠正仪上纠正对点技术 纠正仪：通过透视投影变换实现像片纠正的专门光学 仪器。 92 透视投影变换纠正（常规纠正） 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录12 纠正对点：在纠正仪上，运动仪器自由度，使像片控制 点在承影面上的投影与图底上相应点位重合， 建立像片与图底透视关系的技术过程。四、像平面图

7、的制作过程 1、像片平面图的制作 a、图底准面 绘制图底；按图比例尺展绘控制点A、B、C、D；整饰 b、纠正对点 使像片上a、b、c、d点的投影与A、B、C、D重合 误差0.4mm c、投影晒像 承影面上放上像纸，经曝光、摄影处理后得到按成图 比例尺的正射像片 92 透视投影变换纠正（常规纠正） 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录13 d、像片镶嵌 若干张正射像片割去重叠部分，按图幅拼接成像片平面图2、像片平面图的质量评定 a、图面质量 92 透视投影变换纠正（常规纠正） 第九章 正射影像技术及综合法测图 影像清晰、色调均匀、反差适中 镶嵌线密合（无影像重复或丢失） 整饰、注记完整 返回

8、目录14 a、图面质量 92 透视投影变换纠正（常规纠正） 第九章 正射影像技术及综合法测图控制点上纠正对点误差0.4mm镶嵌线上地物衔接误差 1mm 返回目录15一、直接法数字纠正 1、获取原始像片的数字影像 2、依据已建立的物像关系式及DEM逐像元地将原始数字影像投影 至物方坐标系，得(X,Y,Z,D) 投影过程是一个趋近过程 93 数字纠正 第九章 正射影像技术及综合法测图saApDEMs DEM内插返回目录DEM内插16 计算公式为：3、正射影像的生成 依据(X,Y,D),进行图像 的重采样生成正射影像。4、数字正射影像镶嵌制作 正射影像图（像片平面图） 93 数字纠正 第九章 正射影

9、像技术及综合法测图返回目录17 二、间接法数字纠正 1、获取原始像片的数字影像 2、依据已建立的物像关系及DEM，逐像元地将正射影像的像元投影至原始影像，得 93 数字纠正 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录18 投影过程一次计算完成 计算公式：共线方程式 3、正射影像生成 在原始影像上内插出各投影点上的灰度值D,并赋 给正射影像上的相应像元。 4、数字正射影像镶嵌制作正射影像图（像片平面图） 93 数字纠正 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录19综合法测图作业流程 94 航测综合法测图 第九章 正射影像技术及综合法测图 国家平高控制 像片联测 航空摄影控制点加密 像片纠正制作 像

10、片平面图 像片平面图调绘及 地貌测绘（外业） 制作影像地形图返回目录20综合法测图的特点： 1、适用于地面较平坦的地区； 2、相对经纬仪测量方法而言，综合法作业速度快， 劳动强度低； 3、相对立体测图方法而言，综合法仍有二次外业， 作业效率不高（是摄影测量方法与经纬仪测量方法相结 合的作业方式）； 94 航测综合法测图 第九章 正射影像技术及综合法测图返回目录21 第十章 数字摄影测量基础知识 数字摄影测量：基于数字影像与摄影测量基本原理，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方法，提取所摄目标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。 Soft Copy

11、Photogrammetry All Digital Photogrammetry返回目录22第十章 数字摄影测量基础知识摄影测量三个发展阶段的比较： 代表性理论方法 作业性质 发展状况模拟摄影测量 光学、机械投影交会 机械辅助测图 已过时（成熟）解析摄影测量 数字投影交会、平差 计算机辅助测图 正在过时（成熟）数字摄影测量 影像匹配、模式识别 自动化测绘及 迅速发展中， 信息处理 成熟部分进入生产 返回目录23第十章 数字摄影测量基础知识摄影测量三个发展阶段的比较： 应用时间 典型设备 主要测绘产品 20世纪初 90年代初 模拟立体测图仪 模拟线划图 20世纪70年代中至今 解析立体测图仪

12、模拟/数字线划图 20世纪90年代初至今 数字摄影测量系统 DEM ,DOM,DLG, DRG 返回目录24 数字式传感器对目标拍摄数字影像的获取 将光学影像数字化一、数字影像 最小影像单元称为像元或像素（Pixel) 101 数字影像 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录25矩阵表示 101 数字影像 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录26二、光学影像数字化过程 1、采样对影像几何空间（像平面）的离散化，取 得像元点位。 采样间隔（通常取与像元边长相等） 可取 12.5,25, 50, 100, (m) 2、量化对影像灰度空间的离散化，取得各像元的 灰度值。 量化级别 可取 (i通常取6、

13、7、8） 101 数字影像 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录27三、数字影像内定向 影像内定向：将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平 面坐标系中坐标的过程。 通常采用仿射变换 其中变换系数 由四个框标的仪器坐标及相应像 平面坐标代入上式解得。 101 数字影像 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录28 影像匹配：根据某种相似性尺度评判两张像片上子区域（影像相关) (窗口）内影像的相似性，以确定同名像点 的过程。 基于灰度的影像匹配：直接探求窗口影像的灰度分布 相似性的匹配法。 基于特征的影像匹配：先提取窗口影像中的特征，再 探求特征相似性的匹配法。 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄

14、影测量基础知识返回目录29 相关函数 两个随机信号x(t),y(t)的相关函数为 实用估式为 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录30 当 , 称为自相关,有 摄影测量的同名窗口信号间为互相关，但亦具有以上自相关性质。 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识ttt000=0返回目录或31 的摄影测量意义 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识a1a2a2a1返回目录32 信号相似性测度 设二维信号 1、相关函数 2、协方差函数 是中心化的相关函数 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录33 2、相关系数

15、是标准化的协方差函数 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录34一、相关系数法 相似性尺度为两窗口内影像（灰度分布）的相关系数。 1、匹配方法 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录35 依次在搜索区内取出与目标区同样大小的子窗口,并 计算目标窗口与搜索子窗口的影像相关系数； 最大的子窗口即为匹配窗口； 目标窗口中心像元 ，与匹配窗口中心像元 为同 名像元。2、计算公式 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录36式中 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录37二、高精度最小二乘匹配法 在一个

16、平差系统中，引入变换参数以低偿两个匹配窗口之间的几何及辐射差异，解求匹配点位移的算法。 匹配精度可达 1/10 1/100像元 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录38 设窗口影像之间的几何变形为： 又设窗口影像之间的辐射变化有 线性化后，得匹配的误差方程式 平差解得变换参数后，也可得到 的匹配点位 102 基于灰度的影像匹配 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录39一、同名核线 核面：通过摄影基线且与像平面相交的任一平面。核线：核面与像平面的交线。同名核线：同一核面与像对相交所得的一对核线。 （特性：同名像点必然位于同名核线上。） 103 同名核线与一维匹配概念

17、第十章 数字摄影测量基础知识返回目录40二、一维匹配 把原始影像转为行方向与核线方向一致的影像， 则匹配搜索只需沿行方向进行，由此二维匹配转化为 一维匹配。 103 同名核线与一维匹配概念 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录41 一、系统硬件 影像扫描数字化仪 计算机 立体观测装置 闪闭式立体眼睛及同步器 手轮，脚盘（编码器） 输出设备 绘图仪 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录42 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识43二、系统软件（VirtuoZo NT) 基本模块包括： 1、基本数据管理模块 a、基本数据、影像输入及参数设置 b、图廓整饰

18、 c、数据输出 d、三维立体景观显示 2、定向模块 a、全自动内定向 b、全自动相对定向 c、半自动绝对定向 d、生成核线影像 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录44 3、匹配模块 a、影像匹配预处理 b、影像匹配 c、匹配编辑 4、DEM生成模块 a、自动生成DEM b、DEM自动拼接 c、自动绘制等高线 5、正射影像生成模块 a、自动生成数字正射影像 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识返回目录45备选模块包括： 1、卫星影像测图模块 2、近景测量模块 3、自动空中三角测量模块 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识 b、正射影

19、像和等高线叠合 c、正射影像镶嵌 6、数字测图模块 a、人机交互式立体测绘 b、线划要素半自动提取返回目录46三、系统结构及工作流程（VirtuoZo.NT） 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识 准备工作模块（参数文件的建立）自动空中三角测量定向模块自动内定向自动相对定向半自动绝对定向返回目录47 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识 预处理（特征点线的提取）核线影像生成平坦城市地区的匹配及编辑影像匹配匹配编辑 地物测绘立体测绘 线划 要素 半自动 提取第三方高程信息输入、构建三角网DEM生成与拼接正射影像的生成等高线生成及自动注记正射影像镶嵌等高线编辑返

20、回目录48 104 数字摄影测量系统 第十章 数字摄影测量基础知识正射影像图等高线要素地物要素地图整饰四、系统测绘成果 Digital Elevation Model Digital Orthophoto Map Digital Line Graph Digital Raster Graph返回目录49 111 像片控制点的联测第十一章 摄影测量的外业50515253545556575859606162像片联测：在实地依据若干国家平高控制点，利用外业仪 器测定出所选像片控制点的地面坐标，并在像 片上标示出点位的工作。作业流程：制定联测计划 实地踏勘选点 像控点的刺点、整饰得控制像片 外业观测、

21、计算得控制成果表 控制像片联测成果 控制成果表 101 像片控制点的联测第十章 摄影测量的外业返回目录63一、像片控制点的选择 1、像片控制点位置的基本要求 点分布在航向三度重叠中线和旁向重叠中线附近 点距像片边缘大于1.5cm 2、像片分布点的布点方案 全野外布点 稀疏布点 （1）全野外布点 摄影测量像控点全部由外业测定 101 像片控制点的联测第十章 摄影测量的外业返回目录64 a、用于像片纠正的布点方案（透视变换） 101 像片控制点的联测第十章 摄影测量的外业隔片纠正逐片纠正返回目录65b、用于立体测图的布点方案 101 像片控制点的联测第十章 摄影测量的外业返回目录66（2)稀疏布点 外业只测量少数像控点的坐标，其余像控点的选择及坐标测定通过内业空中三角测量加密完成。 101 像片控制点的联测第十章 摄影测量的外业返回目录67二、像片控制点位置的标定 101 像片控制点的联测第十章 摄影测量的外业返回目录686970一、判读标志 判读：根据影像识别地物 判读标志：形状、大小、色调、阴影、相互关系 102 像片调绘第十章 摄影测量的外业 像片调绘：根据地物在像片上的构像规律