摄影测量与遥感上机实验指导书.docx
《摄影测量与遥感上机实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《摄影测量与遥感上机实验指导书.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
摄影测量与遥感上机实验指导书
实验一VituozoNT的认识及数据准备
§1．1目地与要求：
通过阅读实习指导书与实习老师的演示，了解VirtuoZoNT系统的运行环境及软件模块的操作特点，了解实习工作流程，从而能对数字摄影测量实习有个整体概念。
完成原始数字影像格式的转换；掌握创建/打开测区及测区参数文件的设置；掌握参数文件的数据录入。
§1．2实习内容
1．2．1了解VirtuoZoNT系统
1．2．2数据准备
（1）目的与要求
·完成原始数字影像格式的转换。
·掌握创建/打开测区及测区参数文件的设置。
·掌握参数文件的数据录入。
（2）实验步骤
1）、资料分析
·查看原始数字影像的分辨率、比例尺等。
·查看相机检校参数，及其影像方位、框标的位置等。
·查看地面控制点数据及其点位与分布。
实习的原始资料为两条航线，六张影像，可建四个模型，具体如下：
·原始影像的分辨率：
0.045mm；像片比例尺为1：
30000；
·实习像片排列略图
第一条航线：
第二条航线：
·第一条航线控制点分布略图
﹡1157﹡1156﹡1155
﹡2157﹡2156﹡2155
﹡6157﹡6156﹡6155
﹡6157﹡6156﹡6155
﹡2264﹡2265﹡2266
﹡3264﹡6265﹡6266
第二条航线控制点分布略图
·全测区控制点分布（两条航带四个模型）
2157
·控制点数据
点号X（m）Y（m）Z（m）
p20127331.3710002698471.11200098.281000
p20227903.8290002698449.76900096.544000
p10127313.5120002700167.702000110.050000
p10228500.9380002700184.41600095.770000
p10329477.4350002699867.435000115.685000
p20329158.0990002698256.907000313.690000
p30329080.3580002696390.213000193.263000
p30127133.6060002696361.73500073.977000
p30228002.1680002696379.86200093.408000
·相机数据
像主点X0=-0.0648（mm）；Y0=-0.0151（mm）
焦距f=151.901（mm）
四角框标坐标：
框标序号
框标X像片坐标（mm）
框标y像片坐标（mm）
1
-105.908000
-105.992000
2
-105.908000
105.992000
3
105.908000
105.992000
4
-105.908000
-105.992000
2）、创建新测区，设置测区参数文件。
本次实习的测区名为【班级学号】，在VirtuoZoNT主菜单中，选择设置测区参数项，屏幕显示[打开或创建一个测区]文件对话框，输入测区名即【班级学号】，进入测区参数界面，如图1-2所示。
现以测区名为‘shixi’为例。
图1-2测区参数界面
测区参数输入要求如下：
测区目录和文件
·主目录行：
输入测区路径和测区名，即d:
\<班级学号>。
本系统自动在d盘建立名为【班级学号】文件夹。
·控制点文件行：
输入控制点文件名，即d:
\<班级学号>\shixi.ctl
·加密点文件行：
输入与上行相同，即d:
\<班级学号>\shixi.ctl
·相机检校文件行：
输入d:
\<班级学号>\Rc10.cmr
注意：
若以上文件已存在，可单击右边的文件查找按钮，查找当前文件。
基本参数
·摄影比例：
输入‘30000’；
·航带数：
输入‘1’；
·影像类型：
选择‘摄影测量’；
缺省测区参数
·DEM间隔：
10m
·等高线间距：
5m
·分辨率（DPI）：
254（即正射影像的输出分辨率）
选择【保存】按钮，将测区参数存盘。
其参数文件存放在【班级学号】文件夹中。
3）、相机参数文件的数据录入。
相机检校数据用以做内定相计算。
在VirtuoZoNT主菜单中，选择设置相机参数项，屏幕弹出相机参数界面，如图1-3所示（注意：
若新建时，界面中无参数，请输入）。
相机检校文件名是在测区参数中生成的，即‘Rc10.cmr’。
图1-3相机检校参数界面
本次实习的相机数据为：
由上已知资料的相机数据，在输入处双击鼠标左键，将相机数据对应填写到本界面中，如图2.2所示。
选择【确定】按钮，将参数存盘。
4）、地面控制点文件的数据录入。
控制点参数用以绝对定向计算。
在VirtuoZoNT主菜单中，选择设置地面控制点项，屏幕显示当前控制点文件，如图2.4所示（注意：
若新建时，界面中无参数，请输入）。
控制点文件名是在测区参数中生成的，即‘shixi.ctl’。
图1-4控制点文件界面
控制点数据如下表：
由上已知资料控制点数据，在输入处双击鼠标左键，将控制点数据依次填写到本界中，如图1-4所示。
选择【确定】按钮，将控制点参数存盘。
5）、原始影像的数据格式转换。
本次实习所采用的原始资料是由航片经扫描而获得的数字化影像，为tif格式，必须转换为Vz的格式。
在VirtuoZoNT主菜单中，选择文件引入影像文件项，屏幕显示输入影像对话窗（图1-5）。
图1-5输入影像对话窗
在其窗中选择:
输入路径、输入影像文件名、输入（*.tif）与输出影像文件名（*.Vz）与路径（测区目录下的images分目录）等。
然后，选择处理按钮，即将*.tif文件转换为*.vz文件，并将*.vz文件存放在测区目录下的images分目录中。
注：
由于飞机进行航空摄影测量的时候按照“S”形路线飞行，航带之间像片的位置正好相反，因此要进行像片的旋转。
以某一航带为基准，其他的航带的相片都旋转。
具体操作：
选中要旋转的航带的所有照片，点击“选项”弹出转换选项对话框，旋转相机选择“是”，确定即可。
然后对所航带的相片进行处理。
实验二模型定向
§2．1目的与要求
·通过对模型定向的作业，了解数字影像立体模型的建立方法及全过程，并能较熟练地应用定向模块进行作业，满足定向的基本精度要求。
·掌握核线影像重采样，生成核线影像对。
§2．2基本知识
·模型定向分为内定向、相对定向、绝对定向，解算其定向参数：
内定向：
框标自动识别与定位。
利用框标检校坐标与定位坐标计算扫描坐标系与像片坐标系间的变换参数。
相对定向：
利用二维相关，自动在相邻影像上识别同名点（几十至上百个点），计算相对定向参数。
绝对定向：
人工在左（或右）影像上定位控制点，最小二乘匹配同名点，计算绝对定向参数。
·生成核线影像即是形成按核线方向排列的立体影像：
同名核线影像灰度重排，形成核线影像。
§2．3实习步骤
创建模型，设置模型参数；
自动内定向；
自动相对定向；
半自动量测控制点及绝对定向；
确定核线影像区；
自动生成核线影像。
§2．4实习指导
一个测区是由多个模型组成，模型定向要逐个进行。
下面以实习的实例《37-38模型》，叙述其整个过程。
每个过程按例1、例2、例3、例4的形式具体说明其步骤与操作。
首先看看下面的作业流程图：
3．4．1创建新模型
新模型是指尚未在当前测区建立目录的模型，作业要从创建模型开始。
在当前测区‘shixi.blk’下，创建《37-38模型》。
在系统主菜单中，选择文件→打开模型项，屏幕显示[打开或创建一个模型]文件对话框，输入当前模型名即‘37-38’，进入模型参数界面，如图2-1所示。
图2-1模型参数界面
其中模型目录、临时文件目录、产品目录均由程序自动产生，同学只需在左影像、右影像栏分别引入左影像名及右影像名。
影像匹配窗口和间距一般相同（其参数为奇数，最小值为5）。
模型参数填写好后，选择保存按钮即可。
3．4．2自动内定向
【例1】对某个测区的某个新模型进行内定向。
作业步骤
·调用内定向程序，建立框标模板（若模板已建立，则进入左影像的内定向）；
·左影像内定向；
·右影像内定向；
·退出内定向程序模块；
操作说明
建立框标模板：
当模型打开后，在系统主菜单中，选择处理→定向→内定向项，程序读入左影像数据后，屏幕显示建立框标模板界面，如图2-2所示。
图2-2框标模板界面
界面右边小窗口为某个框标的放大影像，其框标中心点清晰可见。
界面左窗口显示了当前模型的左影像，若影像的四角的每个框标都有红色的小框围住，框标近似定位成功。
若小红框没有围住框标，则需进行人工干预：
移动鼠标将光标移到某框标中心，单击鼠标左键，使小红框围住框标。
依次将每个小红框围住对应的框标后，框标近似定位成功。
选择界面左窗口下的接受按钮。
左影像内定向：
框标模板建立完成后，进入内定向界面，如图2-3所示。
图2-3内定向界面
该界面显示了框标自动定位后的状况。
可选择界面中间小方块按钮将其对应的框标放大显示于右窗口内，观察小十字丝中心是否对准框标中心，若不满意可进行调整。
框标调整有自动或人工两种方式：
自动方式：
选择自动按钮后，移动鼠标在左窗口中的当前框标中心点附近单击鼠标左键，小十字丝将自动精确对准框标中心。
人工方式：
若自动方式失败，则可选择人工按钮，移动鼠标在左窗口中的当前框标中心点附近单击鼠标左键，，再分别选择上、下、左、右按钮，微调小十字丝，使之精确对准框标中心。
=注意>调整中应参看界面右上方的误差显示，当达到精度要求后，选择保存退出按钮。
右影像内定向：
左影像内定向完成后，程序读入右影像数据，对右影像进行内定向。
具体操作同上。
至此一个新模型的内定向完成。
程序返回系统主界面。
紧接着可进行模型的相对定向。
3．4．3自动相对定向
【例2】模型的相对定向。
=作业步骤>
·进入相对定向界面；
·自动相对定向；
·检查与调整；
=操作说明>
进入相对定向界面：
在系统主菜单中，选择处理→定向→相对定向项，系统读入当前模型的左右影像数据，屏幕显示相对定向界面，如图2-4所示。
图2-4相对定向界面
自动相对定向：
单击鼠标右键，弹出菜单，选择自动相对定向，程序将自动寻找同名点，进行相对定向。
完成后，影像上显示相对定向点（红十字丝）。
检查与调整：
在界面的定向结果窗中显示相对定向的中误差等。
拉动定向结果窗的滚动条可看到所有相对定向点的上下视差。
如某点误差过大，可进行调整（删除或微调）。
删除点：
选中（将光标置于定向结果窗中该点的误差行再点击鼠标左键）要删除的点后，选择界面上的删除点按钮，删除该点。
微调点：
选中（将光标置于定向结果窗中该点的误差行再击鼠标左键）要微调的点后，分别选择
界面右下方的左影像或右影像按钮，然后对应按钮上方的两个点位影像放大窗中的十字丝，分别点击向上、向下、向左、向右按钮，使左、右影像的十字丝中心位于同一影像点上。
=注意>调整中应参看定向结果窗中的误差显示，以保证精度要求。
当达到精度要求后，单击鼠标左键弹出菜单，选择保存，则相对定向完成。
3．4．4自动绝对定向
【例3】普通方式的模型绝对定向。
提示：
普通方式是指控制点的量测在相对定向界面下进行。
=作业步骤>
·量测控制点
·绝对定向计算
·检查与调整
=操作说明>
量测控制点：
半自动量测：
在相对定向的界面下，按照控制点的真实地面位置（参《control_point_ima目录》中的图片点位），在影像上逐个量测。
其量测方法一般采用半自动量测，分述如下：
移动鼠标将光标对准左影像上的某个控制点的点位，单击左键弹出该点位放大影像窗。
再将光标移至点位放大影像窗，精确对准其点位单击鼠标左键，程序自动匹配到右影像的同名点后，弹出该点位的右影像放大窗以及点位微调窗（如图）。
在点位微调窗中可以鼠标左键点击左或右影像的微调按钮，精确调整点位直至满意。
在点位微调窗中的点号栏中输入当前所测点的点号，然后选择确定按钮，则该点量测完毕。
此时该点在影像上显示黄色十字丝。
按以上操作依次量测三个控制点后（三个控制点不能位于一条线上），可进行控制点预测：
即单击鼠标右键弹出菜单，选择预测控制点。
随即影像上显示出几个蓝色小圈，以表示待测控制点的近视位置。
然后继续量测蓝圈所示的待测控制点。
绝对定向计算：
控制点量测完后，单击鼠标右键弹出菜单，选择绝对定向→普通方式，随即在定向结果窗中显示绝对定向的中误差及每个控制点的定向误差。
另弹出控制点微调窗（如图图2-5），窗中显示当前控制点的坐标，且设置了立体下的微调按钮。
图2-5绝对定向界面
检查与调整：
根据误差显示可知绝对定向的精度如何，若某控制点误差过大，则可进行微调。
其微调方法与步骤如下：
在定向结果窗中对某控制点误差行单击鼠标左键，选中该点，弹出该控制点的微调窗。
立体影像微调（因无立体镜，暂不用）
=注意>在操作中随时参看定向结果窗中的误差变化，以确保控制点位和计算精度要求。
选中另一个需调整的点，进行微调。
所需调整的点均完成后，选择控制点微调窗中的确定按钮，程序返回相对定向界面。
至此，绝对定向完成。
3．4．5生成核线影像
【例4】按非水平核线的方式生成核线影像。
提示：
非水平方式的核线重采样是基于模型相对定向结果，遵循核线原理对左右原始影像沿核线方向保持X不变在Y方向进行核线重采样，这样所生成的核线影像保持了原始影像同样的信息量和属性。
=作业步骤>
·定义作业区；
·生成核线影像；
·退出；
=操作说明>
定义作业区：
在相对定向界面，单击鼠标右键弹出菜单，选择全局显示，界面显示模型的整体影像，然后再弹出菜单，选择定义作业区，随之将光标移至右影像窗中，置于作业区左边一角点处，按下鼠标左键，然后拖动鼠标朝对角方向移动，当屏幕显示的绿色四边形框符合作业区范围时，停止拖动，松开鼠标左键，则作业区定义好，显示为绿色四边形框。
如果在弹出的菜单中，选择自动定义最大作业区，程序将自动定义一个最大作业区。
生成核线影像：
单击鼠标右键弹出菜单，选择生成核线影像→非水平核线，程序依次对左、右影像进行核线重采样，生成模型的核线影像。
退出：
单击鼠标右键弹出菜单，选择保存，然后再弹出菜单，选择退出，然后回答界面上的提示，程序退出相对定向的界面，回到系统主界面。
以上的四个例子叙述了一个模型的定向与核线影像生成的最基本的作业与操作。
至此，该模型的内定向、相对定向、绝对定向及核线影像生成均已完成。
同样，接着可以建立第二个、第三个····第n个模型。
当每个模型的核线影像生成后，则进行影像匹配计算（见下章节）。
实验三DEM生成及DOM制作
§3．1目的与要求
·掌握DEM格网间隔的正确设置，生成单模型的DEM。
·掌握正射影像分辨率的正确设置，制作单模型的数字正射影像。
·通过DEM及正射影像的显示，检查是否有粗差。
§3．2实习提示
·DEM的建立是根据影像匹配的视差数据、定向元素及用于建立DEM的参数等，将匹配后的视差格网投影于地面坐标系，生成不规则的格网。
然后，进行插值等计算处理，建立规则（矩形）格网的数字高程模型（即DEM）。
其过程是全自动化的。
·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纠正而制作。
其过程也是全自动化的。
·DEM格网间隔设置在DEM参数窗中进行。
在VirtuoZoNT主菜单中，选择设置DEM参数项,进入DEM参数对话窗。
·正射影像分辨率设置在正射影像参数窗中进行。
在VirtuoZoNT主菜单中，选择设置正射影像参数项,进入正射影像参数对话窗。
§3．3实习步骤
一、生成数字高程模型DEM
二、显示DEM，观察DEM是否与实际地形相符。
三、生成数字正射影像
四、显示正射影像，观察正射影像是否有变形。
§3．4实习指导
下面具体说明其操作过程。
3．4．1生成数字高程模型DEM
在系统主菜单中，选择产品→生成DEM→生成DEM（M）项，屏幕显示计算提示界面，计算完毕后，即建立了当前模型的DEM。
产生的结果文件为：
<立体像对名>.dtm—各匹配点的地面坐标文件；
<立体像对名>.dem—矩形格网点的坐标文件；
结果文件***.dem存放于〈测区目录名〉/〈立体模型目录名〉/Product（产品）/……中。
3．4．2显示单模型DEM（检查DEM）
单模型透视景观：
建立数字地面模型后，在系统主菜单中，选择显示→立体显示→透示显示项，，进入显示界面，屏幕显示当前模型的数字地面模型（图5.1）。
图3-1透视显示界面
将光标置于影像中，按住鼠标左键移动鼠标可对当前图像作旋转，纵向移动绕X轴旋转，横向移动绕Y轴旋转。
将光标置于影像中，按住鼠标右键移动鼠标可对当前图像推远或拉近，纵向向上移动推远图像，纵向向下移动拉近图像，横向移动绕Z轴旋转图像。
通过缩放，旋转等显示功能，从不同角度观看地面立体模型。
还可选择菜单设置中的各项，来加强对DEM的显示，观查地面立体模型的对错（如河流、DEM边缘等）。
3．4．3生成单模型正射影像
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。
此为单影像处理方式，即逐个模型进行。
正射影像结果文件为：
<立体模型名>.orl—左影像的正射影像文件
<立体模型名>.orr—右影像的正射影像文件
以上两种文件都存放于〈测区目录名〉/〈立体模型目录名〉/Product（产品）/……中。
3．4．4显示单模型正射影像（检查影像）
正射影像生成后，应显示其影像，检查正射影像是否正确或完整。
在系统主菜单中，选择显示→正射影像项，屏幕显示当前模型的正射影像。
将光标移至影像中，按鼠标右键弹出菜单，供选择不同的比例，可对影像进行缩放。
注意：
显示正射影像时，可拉动上下左右滚动条，检查正射影像的每个部位的影像有无变形。
实验四DEM拼接
§4．1目的与要求
·掌握拼接区域的选定及确定拼接产品的路径。
·掌握DEM拼接及自动正射影像镶嵌。
·要求分析拼接精度。
§4．2实习提示
·一幅完整的图幅或一个测区，一般都是由多个相邻模型或影响组成，必须将多个单模型拼接起来，才是一幅完整的产品。
·拼接与镶嵌应具备以下条件：
（1）有多个相邻的Model（模型）及其影像，且必须互相有重叠。
（2）建立全区域每个模型的DEM，才能对它们进行拼接。
（3）DEM拼接后，才能进行正射影像的镶嵌。
§4．3实习步骤
设置拼接区域及参数
拼接区域的多模型DEM拼接
检查DEM的拼接误差
拼接区域内的正射影像镶嵌
显示全区域的正射影像，检查是否有拼接缝隙等误差。
§4．4实习指导
下面具体说明其操作过程。
4．4．1设置多模型拼接区域及参数
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，如图4-1所示。
图4-1拼接与镶嵌参数设置对话框
该对话框即用于拼接镶嵌范围的选择，也用于镶嵌项目的选择。
对话框参数填写方法如下：
（1）建立拼接镶嵌产品名及确定产品目录
在进行拼接的多模型行，用户输入当前拼接镶嵌产品名。
若当前拼接镶嵌产品已存在，则自动覆盖；否则生成新的拼接镶嵌产品。
在产品目录行，用户选定或输入拼接镶嵌产品目录，以存放拼接镶嵌后所生成的产品文件。
若所输入的目录不存在，则系统自动建立这一新目录。
（2）选择镶嵌区域
方框为拼接镶嵌范围选择区：
红色的方框为当前测区下已处理过的单模型DEM。
蓝色虚线组成的区域为用户选择的拼接镶嵌范围。
选择区域方法有两种：
方法一：
无人工编辑（鼠标拉动范围）
用鼠标左键对准欲选区域任一角点，然后按住鼠标左键并拖动到对角线上另一点，松开鼠标，即确定了新的拼接镶嵌范围，以蓝色虚线显示。
方法二：
允许人工编辑（输入范围）
首先打开右边的允许人工编辑按钮（即为选中状态）。
此时被选区域打开，在编辑框中输入确定的X、Y值。
在起始点行，输入区域的起点大地坐标；
在终止点行，输入区域的终点大地坐标。
输入完成后，点击应用按钮，则所输入的值自动反映到左上方的选择区中显示出蓝色虚框。
（3）‘拼接选项’的选择
对话框右上方‘拼接选项’框，有四个选项：
正射影像、等高线、正射影像与等高线的叠合、重新生成正射影像。
由鼠标左键单击‘’，选中项为‘’。
用户可选择是否作正射影像、等高线、正射影像与等高线的叠合影像的镶嵌以及镶嵌之前是否重新生成正射影像等。
（4）确认对话框内容
单击确定按钮，则系统接受用户所有输入参数并退出对话框。
此后，可进行下面的DEM拼接工作。
4．4．2DEM拼接及误差检查
在系统主菜单中，选择镶嵌→DEM拼接项，进入DEM的拼接计算，屏幕弹出拼接进展显示条。
当拼接完成后，将显示拼接中误差、总点数、误差分布统计及误差分布图，如图4-2所示。
图4-2DEM拼接精度
如图4-2所示，显示窗的上部所显示的图形表示DEM重叠度与接边误差，绿色表示小于一倍中误差的点，蓝色表示大于一倍中误差且小于二倍中误差的点，黄色表示大于二倍中误差且小于三倍中误差的点，红色表示大于三倍中误差的点。
其中各项显示数字含义说明如下：
RMS:
拼接中误差
LimitedRMS:
输入拼接中误差限差，回车或选择ReCalculate后，系统按此限差重新进行误差分布统计。
TotalPoints:
拼接处的总点数
█<1XRMS:
小于一倍中误差的点所占比率
█1XRMS---2XRMS:
大于一倍中误差且小于二倍中误差的点所占比率
█2XRMS---3XRMS:
大于二倍中误差且小于三倍中误差的点所占比率
█>3XRMS:
大于三倍中误差的点所占比率
弹击Quit按扭，退出，返回系统主菜单。
弹击Detail按扭，显示拼接误差的详情（包括每点的拼接误差）。
弹击ReCalculate按扭，按输入的拼接中误差限差重新进行误差分布统计计算。
DEM拼接完成后，要检查DEM拼接精度及中误差是否符合规范要求。
主要检查红色接边处（大于三倍中误差的点），一般原因是两个模型DEM的边缘有错误的匹配点，进入匹配编辑对精度不好的DEM进行重新检查编辑，重新生成DEM和拼接工作。
4．4．3影像镶嵌
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。
镶嵌文件有:
--拼接镶嵌参数（例：
multi.dat，multi为镶嵌参数文件名）
--数字高程模型拼接成果（例：
multi.dem）
--正射影像镶嵌成果（例：
multi.orm）
--等高线影像镶嵌成果（例：
t）
--等高线矢量数据拼接成果（例：
multi.cvf）
--正射影像叠加等高线镶嵌成果（例：
multi.orc）
4．4．4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，如图4-3所示。
图4
升级会员 