D产品生产实习报告.docx
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D产品生产实习报告
数字产品生产实训
实习报告
学院测绘科学与技术学院
专业班级测绘工程1203
姓名长孙建坤
学号22
指导教师邱春霞张静娄宁
日期2016年01月15日
1.实习目的
随着科学技术的不断更新，计算机技术和3S技术也得到了飞速的发展。
数字城市、数字地球等一系列空间描述的概念在不断的提出。
显然，传统的测绘已经不能满足社会发展的需求，必须在其基础上进行革新。
在新科学、新理念的支撑下，测绘与地理信息系统两门学科的整合将成为一种趋势，单纯的测绘人或者地信人也将不复存在。
21世纪，全球地理信息产业将会得到飞速的发展，地球村的伟大目标也将会变成现实。
数字产品生产实习既是地信专业的一门专业实习，也是测绘工程专业的一次大型综合类实习，它结合了地理信息系统原理与应用、摄影测量学、数字摄影测量学，以及地图学、遥感原理等课程。
本次实习涉及的内容多、范围广、综合性强。
按照生产实践过程要求，使学生在理论学习的基础上，真正掌握基于GIS软件、遥感图像处理软件、数字摄影测量系统等的1:
1万4D（DRG、DLG、DEM、DOM）产品的主要制作方法和技术流程，以及4D产品之间的关系、4D产品制作的质量控制措施。
2.实习概况
本次实习以西安市周边地区1:
1万扫描地形图为数据源如下表1-1所示，以及西安市周边地区资源三号全色卫星影像，分辨率为米。
借助地理信息软件MapGIS/ArcGIS、遥感图像处理软件ENVI/ERDAS、数字摄影测量系统Virtuo-Zo以及Photoshop等辅助软件完成4D产品生产的方案设计、制作方法选定和质量控制等环节。
表格2-1西安市周边地区地形图
I49G042014
陕棉十厂
I49G042015
西安西站
I49G042016
西安市
I49G043014
鱼化寨
I49G043015
电子科技大学
I49G043016
大雁塔
I49G044014
傅村
I49G044015
杜 城
I49G044016
曲江池
3.1:
10000DRG制作
3.1.基础数据
本次1:
10000DRG制作的基础数据采用的是1998年出版的西安市周边的九幅1:
10000扫描地形图，数据的格式为标准TIFF文件。
数据采用新版地图标准分幅，扫描分辨率为300DPI。
平面坐标系统采用西安80坐标系，高程系统采用1985国家高程系统。
3.2.应用软件
目前，市场上商用的4D产品生产软件种类繁多，功能也比较丰富，但4D产品生产的流程及原理都基本相同。
本环节所能涉及到的软件有MAPGIS、PHOTOSHOP、ARCGIS。
3.3.制作步骤
3.3.1.图像预处理
由于扫描地形图在扫描过程中存在灰度失真的情况，加之，地形图年代较久，所以扫描后的地形图色彩显示比较模糊。
这在图像校正的过程中对于控制点点位中心的判断造成影响，从而增大校正误差。
为了改善图像的视觉效果，提高图像的清晰程度，将图像转换为一种更适合于人机交互处理和分析的形式。
本次采用PHOTOSHOP图像处理软件对西安市周边的九幅扫描地形图进行灰度变换，以增强图像的显示效果。
经过图像处理后，我们发现图像的清晰程度得到了有效的改善，如图3-1所示。
图表3-1图像增强对比
图像未处理前
图像处理后
3.3.2.数据格式转换
本次DRG的制作采用国产软件MAPGIS。
MAPGIS是由中地数码科技有限公司研发的具有独立自主知识产权的大型地理信息系统平台,主要功能包括数字制图、数据库管理、空间分析等。
该软件在国内外取得较高的知名度。
由于本次采用的基础数据是西安市周边的九幅扫描TIFF文件，该文件格式MAPGIS不能进行直接编辑，所以需要将其转换为MAPGIS的标准格式*.MSI格式。
具体操作流程如下：
运行软件狗，打开软件，设置工作环境目录，在图形处理模块中选择图像分析，点击打开该模块后显示界面如图3-1。
图3-1
在文件菜单下点击输入数据，弹出如下图3-2所示的对话框，在数据格式中选择TIFF文件格式，然后点击添加目录，在对应的数据路径下找到目标文件，然后点击打开，对应的西安市九幅TIFF文件就被加载上来。
选中所有文件，然后点击转换按钮，所有的文件将被转换成MAPGIS的标准文件格式，同时输出到原来的文件路径下。
就此完成图像格式的转换工作。
图3-2
3.3.3.图像校正
DRG的制作实质是将纸质地形图转换为电子的栅格地形图，但是由于纸质地形图在扫描的过程中不可避免的存在几何畸变。
因此，需要利用图框点理论坐标以及其对应的图面坐标，经过内插控制点，形成密集的图面控制网，然后经过平差的方法求出扫描图像的最或然坐标。
具体的操作流程如下：
打开图像处理模块，点击文件，打开影像，选择第一幅影像i49g042014打开，如图3-3所示。
图3-3
在镶嵌融合菜单选择DRG生产，在三级菜单下选择图幅生成控制点，根据该幅影像所在标准分幅的图幅号可计算出图像四个脚点的理论坐标值，弹出窗口如图3-4所示。
图3-4
根据扫描地形图的实际情况设置图框信息时，应将坐标系统选则为西安80坐标系，网格间距设为1公里，图框类型选则四点图框。
大地坐标系一栏如果选则，则生成的坐标系统以米为单位，否则，以毫米为单位。
在这里我们选则以毫米为单位。
根据图幅号生成的四个脚点坐标分别在图上选则对应的实际图面坐标位置，然后一次添加。
再添加坐标时，先将光标移到图框坐标上点击鼠标左键激活该点。
然后在图像上对应位置寻找内图廓点坐标。
如图3-5所示。
为了保证控制点具有较高的精度，以便为后续工作提供可靠的控制基础，在寻找点位过程中应当尽量将图像放大到像元。
同时应根据像元的灰度变化规律，准确的判断出点位。
图3-5
根据以上方法添加完左上角控制点后，采用同样的方法添加完剩余的三个控制点。
然后点击生成GCP，软件会根据四个脚点的控制点坐标在图像上以1公里为间隔生成一系列的公里网格交点和公里网格与内图框交点。
在镶嵌融合菜单下点击控制点浏览和控制点信息可以浏览控制点的图面位置和大致坐标信息。
如图3-6所示。
图3-6
由于生成的控制点的校正坐标并没有精确地与实际图面位置相对应，因此需要将内插的所有控制点逐点进行精确定位。
如图3-7所示。
完成所有控制点的修改后，点击保存所有控制点信息。
在镶嵌融合菜单下设置校正参数。
由于图像经过校正后原来的坐标位置及灰度值都将发生改变，因此需要设计合适的采样和量化方法，以期达到较高的校正精度和效果。
本次实习数据量大小适中，因此采样方法选择三次多项式，量化方法采用双线性内插法。
图3-7
在二级菜单DRG制作下点击逐网格校正，然后软件会根据生成的控制点逐网格对图像进行校正。
此时会生成一个新的校正后文件。
完成校正后，软件会生成一个校正后的质量评估报告。
报告中显示了校正后图像点位中误差、图廓边长及对角线误差信息。
如图3-8所示。
本次实习规定图像校正后点位中误差不得大于米。
横向、纵向误差不得大于2米，对角线误差不得大于3米。
由报告可知本次校正后的图像点位中误差都基本达到厘米级精度。
图3-8
图像i49g042014DRG制作至此则已经完成。
此时图像已经大幅度的消除了几何畸变。
采用相同的方法分别对剩余的8幅图像进行处理，便可得到相应的DRG产品。
3.3.4.图像裁剪
图像完成单幅图像的DRG制作后并不能满足对整个西安市及其周边4D产品的制作要求，因此需要对9幅图像进行裁剪，去除图框，然后拼接在一起形成一副西安市及其周边地区完整的DRG产品。
本次裁剪采用MAPGIS的标准图框裁剪功能。
由于9幅扫描图像是按国家1：
10000标准分幅编制的，所以利用标准图框裁剪功能对校正后的DRG进行裁剪可达到零误差的精度。
对图像i49g042014的裁剪结果如图3-9所示。
图3-9
3.3.5.图像拼接
MAPGIS中采用影像镶嵌的功能可实现两幅图像之间的高精度拼接。
但是由于盗版软件的原因，在拼接的过程中只能完成三幅影像之间的拼接，形成一条带状DRG，当两条带状DRG进行拼接时，软件则会报错。
针对该问题，经过网上查询，得出结论是由于盗版软件的原因。
所以，在拼接过程中采用PHOTOSHOP进行拼接。
先在MAPGIS中将三张单独的DRG拼接成一条带状DRG，最后采用PHOTOSHOP完成三条带状DRG的拼接任务，最终得到结果图如图3-10所示。
图3-10
3.3.6.质量控制
DRG制作的质量控制主要从三个方面进行控制：
点位定位精度、采样量化方法选择、校正限差控制。
点位定位精度：
控制点的定位精度直接影响到图像校正的精度，以及后续4D产品生产的精度。
因此必须进行精确地确定点位位置。
在点位定位时应尽量放大图像，使得图像显示到像素级别。
同时应结合周围像元的灰度值进行综合判断来确定控制点的图面坐标位置。
采样量化方法选择：
采样量化选择不同的方法将达到不同的校正效果和精度。
但是方法的复杂程度与图像的数据量及电脑处理器的配置高低有着密切的关系，因此应该综合图像的数据量选择合适的采样和量化方法。
本次实习采用的数据基本在300M-400M之间，数据量算适中，计算机处理器为酷睿i3。
因此，综合考虑，采样方法选择三次多项式，量化方法采用双线性内插法。
校正限差控制：
校正限差是DRG生产质量的最终保证条件。
满足精度要求则为合格，否则，应进行重新制作。
本次实习规定图像校正后点位中误差不得大于米。
横向、纵向误差不得大于2米，对角线误差不得大于3米。
由报告可知本次校正后的图像点位中误差都基本达到厘米级精度。
4.1:
10000DLG制作
4.1.基础数据
DLG制作是利用已经完成的DRG产品进行生产的。
由于DLG生产过程中是纯人工进行的，所以工作量比较大，因此我小组将测区进行分块分派给每个组员进行处理。
最后组员之间进行拼接、组与组之间进行拼接。
我负责的是数字栅格图像i49g043016的右上角区域。
4.2.应用软件
4.2.1.输入编辑模块
本次DLG制作采用软件。
在这个阶段主要利用的是中的图形处理模块下的输入编辑模块。
这部分几乎是整个矢量化的主体部分，几乎90％的工作在这个部分完成。
在该模块下可以实现多种类型数据的输入、输出、编辑、统计、分析和管理等功能。
同时，也能创建和编辑几何属性和拓扑关系。
4.2.2.中的快捷键
Shift＋鼠标左键：
捕捉线上点或者线的端点；
Ctrl＋鼠标右键：
闭合线；
F5：
图面放大；
F6：
图面移动；
F7：
图面缩小；
F8:
加点（如果你选择交互式矢量化，必须用这个键，不能用鼠标左键加点）；
F9：
撤销上一段所画的线；
F11:
画线方向反向；
F12：
选择造线捕捉方式（如下图，用的比较多的是“靠近线（母线加点）”）；
Ctrl：
按下CTRL的同时选择图元，可以多个选择；
Ctrl＋C：
拷贝；
Ctrl＋X：
剪切；
Ctrl＋V：
粘贴。
4.2.3.中几个重要概念
参数：
主要是指其外形，属性则是其本质。
在中，参数就是线的类型。
属性：
就是所代表的地物。
地图参数：
是指对整个矢量化界面的参数设置。
属性结构：
是指其结构主要包括多少项的一个分类。
4.3.制作步骤
4.3.1.读图分析
测区位于西安市碑林区与新城区交界地带，面积约9平方公里。
测区包括城区和郊区两部分，以城区为主。
城区内居民地密集，地物种类繁杂。
在测区的南边为郊区地带，主要分布着一些村庄和果园，地物类型较为简单。
经过大致了解，测区内地物类型可以分：
测量控制点、居民地及设施、公共服务及设施、名胜古迹、宗教设施、道路及附属物、管线设施、城市绿地、等高线九大类。
4.3.2.新建工程
在图像编辑模块下选择输入编辑子模块，单击左键打开。
就会弹出如下图4-1所示界面。
选择新建工程，然后确定。
弹出设置工程地图参数界面，在该界面设置坐标系统为西安80坐标系，设置高程系统为1985国家高程系，设置地图单位为毫米，投影类型为高斯-克吕格投影。
然后点击确定，完成新建工程。
图4-1
4.3.3.设置工作目录
在设置菜单下选择修改目录环境，此时选择
工作目录路径为：
D:
\PROGRAMFILES\MAPGIS67\SLIB5000
系统字库目录为：
D:
\PROGRA~1\MAPGIS67\CLIB
系统库目录为：
D:
\PROGRAMFILES\MAPGIS67\SLIB5000
系统临时目录为：
D:
\PROGRA~1\MAPGIS67\TEMP
4.3.4.创建工程文件
在显示工作台单击鼠标右键，选择添加文件，在工作目录下将已经做好的DRG加载上来。
在编辑窗口点击右键，选择复位窗口，便可看到加载的图像已经被显示出来。
如图4-2所示。
根据读图结果，对图中的地理要素进行分类，然后查阅《1:
10000DLG地形要素分类代码表》，将所有的地图要素分类成点、线和面三种形式。
然后，根据每个要素的几何属性特征建立相应的点、线或面文件。
图4-2
4.3.5.创建图例板
在编辑窗口空白处点击鼠标右键，选择新建工程图例，随即弹出工程图例编辑窗口。
如图4-3所示。
图4-3
根据要素几何特征设置图例类型为点类型图例、线类型图例或类型图例；
在图例信息栏中填写图例名称，图例编码，图例描述以及图例分类码信息。
图例编码是指图例在《1:
10000DLG地形要素分类代码表》中所对应的编号；
点击图例参数，寻找对应的地理要素符号，并根据地形图上要素的大小调节符号的X,Y系数，直至符合要求为止；
点击添加按钮，将设置好的图例添加到图例列表中，至此图例板创建完成。
如图4-4所示
图4-4
4.3.6.地物信息采集
4.3.6.1.关联工程图例
将光标放在左窗口空白的地方，按右键，在弹出的菜单中，选择打开图例板的功能，图例板关联路径必须是“C:
\USERS\ADMINISTRATOR\DESKTOP\DLG制作\工程图例.CLN”，点击确定以后，再在左窗口空白的地方按右键，选择“打开图例文件”弹出图例板。
如果要对工程文件中的图例参数进行修改，可利用图例板进行统改。
在任意一个工程文件上右击，选择“修改地图参数”，“选取全部文件”，“进行设置”，统一修改比例参数。
4.3.6.2.矢量化前参数设置
第一，参数设置：
选择“设置”菜单下面的“参数设置”，修改参数如下图：
勾选“坐标点可见”和“显示线首尾点”以及“拓扑重建时搜子区。
第二，置系统参数：
选择“设置”菜单下面的“置系统参数”，设置结点/裁剪搜索半径为，坐标点间最小距离为。
4.3.6.3.点状地物矢量化
在点编辑菜单下点击输入点按钮，弹出输入点图形对话框，在框内设置点参数。
以输入工矿点为例，输入类型选择子图，输入方式选择光标定角参数缺省。
先在工程文件窗口新建点文件，命名为工矿点。
然后，在工程文件窗口打开图例板，在图例板中添加工矿点图例。
完成后保存设置并将图例板与文件相关联。
然后点击确定，在图例板中选中工矿点，右键编辑图例参数，设置图例高度为50，宽度为40，旋转角度为0，图层为工业设施。
然后单击确定，在地图上找到对应的图标位置，用鼠标制定其位置。
如图4-5所示。
其他点状地物矢量化方法类似。
图4-5
输入点状地物后，如果点状地物要素的符号不符合要求可以利用点参数修改命令对符号的参数进行修改，直至满足要求即可。
多个要素的属性修改可以利用快捷键Ctrl+左键，依次选中需要编辑的对象，然后进行参数修改。
也可以利用图例板进行统一修改，方法在上文中已经介绍过。
4.3.6.4.线状地物矢量化
在线编辑窗口下点击输入线按钮，弹出输入线图形对话框，在框内设置线参数。
以输入陡坎为例，介绍一下线状地物要素的矢量化方法。
先在工程文件窗口新建线文件，命名为陡坎。
然后，在工程文件窗口打开图例板，在图例板中添加陡坎图例。
完成后保存设置并将图例板与文件相关联。
在线编辑菜单下或者直接在工具条中点击输入线按钮，软件会弹出如图4-6的窗口。
在窗口中根据地物要素的几何特征设置相关参数。
绘制陡坎时根据地形图上的陡坎特征，设置线型为37号图形，线形为折线，线宽为，X，Y系数为10，颜色为蓝色，图层为坡坎层。
图4-6
设置完相关参数后便可进行陡坎矢量化工作。
如图4-7所示。
其他线状地形要素的录入方法同陡坎的录入方法相同。
线状地形要素的属性修改可以在线编辑菜单下找到，也可以在工具条中直接选择。
属性的修改可以通过图例板进行统一修改或者利用快捷键进行多项修改，或者进行单一修改。
方法同点状地形要素的修改方法相同。
图4-7
4.3.6.5.面状地物矢量化
面状地物主要是指以区域的形式分布的一些地形要素。
本次测区中主要有居民区、植被、公共服务及设施等。
在MAPGIS中面的构成是由弧段构成的，而线和弧段在MAPGIS中是两个不同的概念。
但线和弧段之间可以相互转换。
因此，在MAPGIS中构面的方法有两种。
一种是利用弧段直接构面，另一种，是先利用线构成面，再利用线转弧段的方法进行构面。
但是两种方法都要求形成闭合的图形结构，否则，无法构成面。
此时，经常要用到Ctrl+右键快捷键形成封闭图形结构。
下面以构成房子为例，介绍面状地形要素的矢量化方法。
先在工程文件窗口新建线文件，命名为房子。
在该窗口打开图例板，编辑图例板，新建图例线型，设置相关参数。
在这里设置线形为1号线形，线型为折线，颜色为5号色，宽度为，图层为普通房屋层等。
设置完成后保存设置，并调用图例板，将图例板与文件关联。
在工具条中点击输入线按钮，设置线型为折线。
在图例板中打开设置好的线，然后根据房屋的形状进行矢量化得到房屋的轮廓如图4-8所示。
使房屋所在线文件处于编辑状态，在其他菜单下点击线转弧段命令，然后会弹出另存为一个窗口，在该窗口设置转换后的弧段文件名及路径。
然后单击确定，保存文件。
在工程文件窗口添加刚才保存的文件，完成相关的拓扑错误检查。
然后在其他菜单下点击拓扑重建，此时系统会给该区域赋上不同的颜色。
如图4-9所示。
至此，面状地形要素的矢量化工作已经完成。
图4-8
另一种方法，是利用弧段直接构面。
同样以构建房子为例，介绍用弧段构成面状要素的方法。
首先，在工程文件窗口新建线文件，命名为房子。
在该窗口打开图例板，编辑图例板，新建图例线型，设置相关参数，参数值设置同上。
图4-9
在区编辑菜单下点击输入弧段，设置弧段的线型为折线，在图中找到要矢量化的房子，然后利用弧段依次描绘出房子的轮廓。
其形状同上方法形同，如图4-8所示。
然后在区编辑中点击输入区，然后用鼠标在已经绘好的房子轮廓内点击，此时该区域会被激活并弹出区参数修改窗口。
然后，根据需要，设置相关参数，如图4-10所示。
图4-10
区参数的修改方法同点、线参数修改方法相同。
可以统改也可以进行逐个修改。
按照本次实习的要求，对所有的房屋进行统一参数修改，设置颜色为3号色，填充图案为1号图案，X，Y的系数为40，图层为3号普通房屋层。
修改后的图案如图4-11所示。
图4-11
4.4.质量控制
为了保证DLG制作的精度及质量，矢量化过程中必须遵循一下几个重要原则：
第一、所有图上的地物都必须矢量化，不能遗漏，特殊地物要做特殊处理；
第二、光栅图面上的线条只能矢量化一次；
第三、在矢量化的同时必须打开图例板，而且要保证只能有一个图层处于可编辑状态；
第四、矢量化中以现有扫描图为标准，如果图面有错误或者表示不清楚的时候，参考其他资料；
第五、矢量化时，必须保证图面光栅文件的放大倍数为10倍以上。
5.1:
10000DEM制作
5.1.基础数据
DEM制作的基础数据是根据上一个步骤中生成的DLG中的等高线来制作的。
确保每条等高线已经赋值。
5.2.应用软件
DEM制作采用的软件为。
5.3.制作步骤
在DTM分析中，支持Grd和TIN两种类型的高程模型，根据已有等高线创建两类高程数据使用DTM分析->处理点线菜单->高程点/线三角化或高程点/线栅格化，高程点/线栅格化步骤如下：
图5-1
启动DTM分析模块，通过文件菜单->打开数据文件...->线数据文件，打开已有的等高线数据，如图5-1所示。
选择处理点线菜单->高程点/线栅格化，在打开的如下对话框中分别设置如下参数，
设置完毕确定退出，系统根据设置创建Grd数据，处理完毕提示结束。
图5-2
网格DX/DY：
要生成的Grd网格数据的横向/纵向分辨率，为单个网格对应的坐标范围。
与X/Y轴点数对应，数据范围不变的情况下，网格DX/DY的值越小，则X/Y轴点数越大，生成Grd数据越大。
如图5-2所示。
等高线高程属性项：
选择高程字段。
栅格化保存：
设置生成Grd文件的保存路径及名称。
查看生成的高程数据：
如上图所示，通过工具栏的“打开高程数据文件”打开上一步生成的Grd文件，如图5-3所示。
图5-3
6.1:
10000DOM制作
6.1.基础数据
DOM制作的基础数据是根据上一个步骤中生成的DEM和扫描影像制作的。
6.2.应用软件
DEM制作采用的软件为。
6.3.制作步骤
1、加载航空影像文件。
2、启动几何校正模块
（1）在Viewer窗口菜单条选择Raster|GeometricCorrection命令，打开SetGeometricModel对话框。
（2）选择Camera选项，单击OK按钮，关闭SetGeometricModel对话框，同时启动GeometricCorrectionTools对话框和航摄模式属性（CameraModelProperties）对话框。
3、输入航摄模式参数
（1）在CameraModelProperties窗口中，输入高程模型文件（ElevationUnits）为（Meters）；
（2）输入像主点（PrincipalPoint）坐标为X值为，Y值为；
（3）输入像机焦距（FocalLength）为；
（4）像机焦距单位（Units）为毫米（Millimeters）；
（5）不选择地球曲率（AccountEarth’sCurvature）；
（6）空间后方交会计算迭代次数（NumberofIterations）为5；
（7）设置完以上参数后，点击Apply按钮。
4、确定内定向参数
在CameraModelProperties对话框中，选择Fiducials选项卡，进入航空摄影内定向参数的设定窗口，定义Fiducials选项卡中的类型和框标点的位置。
（1）框标类型（FiducialsType）选择第一种，即四个角点。
（2）定义框标位置（ViewerFiducialsLocator）。
单击ToggleImageFiducialsInput按钮开，，打开ViewerSelectionInstruction对话框。
（3）单击窗口，图像窗口中出现一个关联框，同时打开局部放大窗口Viewer#2。
（4）在窗口左下角寻找框标点，在航空影像内定向窗口中单击PlaceImageFiducial按钮，进入框标定位状态。
（5）在窗口或Viewer#2窗口中的框标点位置单击，输入第一个框标点位置，该点的图像坐标（ImageX，ImageY）显示在框标数据表中。
（6）按顺时针方向重复步骤（4）和（5），直到其它三个框标点都输入到数据列表中为止。
（7）在框标数据列表中输入四个框标点的实际坐
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