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摘要：随着计算机的应用日益广泛，特别是近年来，数字摄影测量越来越受到广大用户的欢迎。它也成为测绘领域的一个重要分支。本文简单介绍了航空摄影测量地形图成图的内业数据处理的一般步骤，结合VirtuoZo.NT版数字摄影测量软件进行了具体说明
关键词:航空摄影测量、解析空中三角测量，数字摄影测量
Abstract: with the computer is applied more and more widely, especially in recent years, digital photogrammetry more and more get the welcome of the masses of users. It also become surveying and mapping an important branch of field. This paper briefly introduced the aerial photogrammetry topographic map into the figure in the industry of the data processing general steps, combined with VirtuoZo. NT version of digital photography, measuring software in more detail
Keywords: aerial photogrammetry, analytic air triangle measuring, digital photogrammetry
中图分类号： P231 文献标识码：A文章编号：
1、 引言
地形图在经济建设和发展中占有相当重要的地位，但是地形图的更新却比较缓慢，以至于无法满足社会生产的需要。在讲究速度效益的今天，利用传统方式手段测绘大面积地形图已跟不上历史的进程。地形图更新的方法有很多种，航空摄影测量成图已经在这方面显现了巨大的优势，在生产中发挥了重要作用。
2、原理概述
摄影测量学曾经历过模拟摄影测量和解析摄影测量阶段，随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、计算机视觉等学科的发展，现已进入数字摄影测量阶段。九十年代初，国内外关于数字摄影测量技术的研究已趋于成熟，数字摄影测量系统DPW得到了很大发展，己由试验阶段步入摄影测量生产阶段。 目前国内外已有二十多家厂商推出数字摄影测量系统，如武汉测绘科技大学推出的VirtuoZo，北京测绘科学研究院推出的JX4A DPW，美国Intergraph公司推出的ImageStation，Leica公司推出的Helava数字摄影测量系统等。基于影象数字化仪、计算机、数字摄影测量软件和输出设备构成的数字摄影测量工作站是摄影测量、计算机立体视觉影象理解和图象识别等学科的综合成果，计算机不但能完成大多数摄影测量工作，而且借助模式识别理论，实现自动或半自动识别，从而大大提高了摄影测量的自动化功能。国家测绘地理信息局对各省级测绘地理信息局向数字化规模生产的转轨实施资金、技术上的大力扶持政策，有力地推动数字摄影测量系统在各地方局的推广应用，数字摄影测量系统的应用使得传统摄影测量生产发生了深刻的变革。
航空摄影测量制作地形图大体上分三个阶段:航空摄影、航测外业和航测内业。航空摄影就是在航摄飞机上安装航空摄影机，从空中对测区地面作有计划的摄影，以取得适合航测制图要求的航摄像片，航测外业是野外实地进行像片联测和判读调绘，像片联测的目的是利用地面控制点把航摄像片与地面联系起来;像片的判读调绘是在像片上补绘，没有反映出的地物、地类界等，并搜集地图上必需有的地名、注记等地图元素，此外，对于内业难以施测的平坦地区的等高线，航摄漏洞以及大面积的云影、阴影、影像不清地区的补测工作，也是航测外业工作的任务，航测内业就是根据航摄像片和航测外业成果在室内专用的航测仪器上的测绘地形原图。
2、 地形图的航测内业制作方法和步骤
应用航摄像片测绘地形原图，无论是单张像片纠正或立体测图都需要一定的数量的控制点。在绝大多数的情况下，为了减少外业的工作量，在野外只测定少量必要的地面控制点，而采取在室內利用像片之间内在的相互联系的几何特性，用摄影测量的方法进行增补，这种在室内应用摄影测量方法借助少量地面控制点求得测图时所需控制点地面坐标的工作，匀称地面控制点的摄影测量加密。控制点的摄影测量加密是摄影测量的一项主要内容。随着电子计算机工业的发展，测绘计算也采用了电子计算机，控制点的摄影测量加密现今都使用解析空中三角测量。解析空中三角测量是将建立的投影光束、单元模型或航带模型以至区域模型的数学模型，根据少量地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，解求出各加密点的地面坐标，解析空中三角测量按加密区域分为单航带法和区域网法两类。
80年代末进入到信息时代，解析摄影测量的进一步发展就是数字摄影测量。数字摄影测量是把摄影所获得影像进行数字化或数字化影像，由计算机进行数字处理，从而提供图解的数字的地形图与专题图，数字地面模型、图解的或数字的正射影像等各种产品。
数字影像测图使用灰度元素数字化了的航摄影片，利用电子计算机的运算，通过所建立的带有像元素灰度的数字高程模型，形成线划等高线和正射影像地图。建立了数字高程模型，以这个模型为基础可以突现等高线的自动绘制，至于地物的问题是由正射影像图完成的，在数字影像测图中，用数字微分纠正的方法获取正射影像。
4、VirtuoZo实现地形图自动成图的步骤
VirtuoZoNT是基于Windows95/NT的数字摄影测量系统，全部摄影测量作业均由软件支持，具有以下特点：
（1）高度程序自动化—其影像的内定向、相对定向、相对纠正、影像匹配、建立DEM、绘制等高线、制作正射影像等完全不需人工操作，可以进行批处理。
（2）高效率—影像以相对定向仅需1-2分钟，影像匹配达500点/秒。
（3）可接全性—由于“交互处理”与“自动化”两种作业方式是分式是分开的，因而系统不会因为无法处理的问题而进行不下去。
（4）应用面广—能用于1:5万、1:1万、1:1千、1：500等各种比例尺的数字测图与GIS数据采集。VirtuoZoNT系统为全数字化摄影测量系统，本系统是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业，其功能如下：
4.1、输入
数字影像输入:通过影像数字化设备对航空影像进行数字化，得到相应的数字影像。可以接受的数据格式有:TIF、 SGI（RGB）、BMP、TGA、SUNUaster、VIT、JFIF/JPEG、BSF格式。
地形信息输入: 已有地形信息（等高线、特征线、点）输入(DXF、美国USGS格式) 构三角网并内插矩形格网。
影像外方位元素的输入: 已有影像外方位元素，可直接输入。
4.2、自动空三量测
自动内定向、自动相对定向、自动选点、自动转点、自动量测、模型连接、构网，半自动控制点量测，用区域网平差计算解求全测区加密点大地坐标。自动测区内各立体像对模型的参数。
4.3、内定向(自动空三后无需此项处理)
框标的自动识别与定位。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，自动进行内定向，提供人机交互后处理功能。
4.4、相对定向（自动空三后无需此项处理）
将左（右）影像分区提取特征点，利用二维相关寻找同名点，计算相对定向参数，自动进行相对定向。提供人机交互后处理功能。
4.5、绝对定向(自动空三后无需此项处理)
现阶段主要由人工在左（右）影像准确定位控制点，由影像匹配确定同名点，计算绝对定向参数，完成绝对定向。
4.6、生成核线影像
在用户选定的区域中，按同名核线将影像的灰度予以重新排列，形成按核线方向排列立体影像。
4.7、预处理
在自动影像匹配之前，可在立体模型中量测一部分特征点、特征面，作为自动影像匹配的控制。
4.8、影像匹配
沿核线进行一维影像匹配，确定同名点。采用金字塔影像数据结构，基于跨接法的松弛法整体影像匹配，高速可靠。
4.9、匹配结果的显示和编辑（交互编辑）
当自动匹配工作完成后，可对自动匹配结果进行编辑。在立体模型中可显示视差断面或等视差曲线比便发现粗差，可显示系统认为是不可靠的点。交互式机助编辑部点、线、面方式。
4.10、建立DTM/DEM
移动曲面拟合内插DTM。自动生成精确的数字地面模型DTM(DEM)或被测目标的数字表面模型。精度：1/3000-1/5000航高。
4.11、正射影像的自动制作
采用反解法进行数字纠正，比例尺由参数确定，自动制作正射影像图。
4.12、自动生成等高线
由DEM自动生成带有注记的等高线图，等高线间隔由参数设定。
4.13、正射影像和等高线叠合
将等高线数据叠入正射影像文件中，等高线叠合于正射影像，制作带等高线的正射影像图。
4.14、数字化地物
数字化地物是利用计算机代替解析测图仪、用数字影像代替模拟像片、用数字光标代替光学光标，直接在计算机上对地物进行数字化。
4.15、影像与立体影像显示
可在屏幕上显示当前数字影像是否清晰，其方位是否正确，查看整个数字影像的完整性。在屏幕上直接显示真实三维立体影像。
4.16、景观图或透视图显示
可在屏幕上有直接显示景观图或透视图，真实透视，真实三维模型，其影像可无级缩入，任意角度，人控动画。
4.17、DEM拼接与正射影像镶嵌
对多个影像模型进行DEM拼接，给出精度信息与误差分布。对正射影像、等高线叠合正射影像镶嵌。正射影像镶嵌拼接无缝，色调平滑过度。
4.18、批处理
对多个模型一起进行多项计算处理，由批处理参数选择模型文件名、处理类型（核线、匹配、DTM/DEM、正射影像、等高线、正射+等高线），系统自动进行批处理。
4.19、输出
提供灵活的图形图像输出功能，可用各种计算机外设输出线划图、影像图。可提供的数据格式有以下几种：
VirtuoZo Vetor-DXF,Text,ARC/INFO
VirtuoZo DEM-Text,DXF
VirtuoZo Contour-Text,DXF
VirtuoZo Image-TIFF、RGB、BMP、TGA、SUN、JFIF/JPEG
5、 结束语
通过对航空摄影测量基本知识的学习、了解，结合VirtuoZo软件的应用，我们充分体会到了航测数字化成图手段在地形图测绘中的巨大优势，软件的运用有其自身的约束，充分掌握其性能，可以大大提高工作效率。使测量成果不仅有绘在纸上的地形图，还有方便传输、处理、共享的基础信息，即数字化地形图。它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。为我国经济体制改革的进一步深入，国家基础设施建设得到了前所未有的发展。
参考文献：
1.朱肇光、孙护、崔炳光《摄影测量學》
2.张祖勋《数字摄影测量的现状与展望》
2.全数字化摄影测量系统（VirtuoZo）使用手册
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:航空摄影测量、解析空中三角测量，数字摄影测量
Abstract: with the computer is applied more and more widely, especially in recent years, digital photogrammetry more and more get the welcome of the masses of users. It also become surveying and mapping an important branch of field. This paper briefly introduced the aerial photogrammetry topographic map into the figure in the industry of the data processing general steps, combined with VirtuoZo. NT version of digital photography, measuring software in more detail
Keywords: aerial photogrammetry, analytic air triangle measuring, digital photogrammetry
中图分类号： P231 文献标识码：A文章编号：
1、 引言
地形图在经济建设和发展中占有相当重要的地位，但是地形图的更新却比较缓慢，以至于无法满足社会生产的需要。在讲究速度效益的今天，利用传统方式手段测绘大面积地形图已跟不上历史的进程。地形图更新的方法有很多种，航空摄影测量成图已经在这方面显现了巨大的优势，在生产中发挥了重要作用。
2、原理概述
摄影测量学曾经历过模拟摄影测量和解析摄影测量阶段，随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、计算机视觉等学科的发展，现已进入数字摄影测量阶段。九十年代初，国内外关于数字摄影测量技术的研究已趋于成熟，数字摄影测量系统DPW得到了很大发展，己由试验阶段步入摄影测量生产阶段。 目前国内外已有二十多家厂商推出数字摄影测量系统，如武汉测绘科技大学推出的VirtuoZo，北京测绘科学研究院推出的JX4A DPW，美国Intergraph公司推出的ImageStation，Leica公司推出的Helava数字摄影测量系统等。基于影象数字化仪、计算机、数字摄影测量软件和输出设备构成的数字摄影测量工作站是摄影测量、计算机立体视觉影象理解和图象识别等学科的综合成果，计算机不但能完成大多数摄影测量工作，而且借助模式识别理论，实现自动或半自动识别，从而大大提高了摄影测量的自动化功能。国家测绘地理信息局对各省级测绘地理信息局向数字化规模生产的转轨实施资金、技术上的大力扶持政策，有力地推动数字摄影测量系统在各地方局的推广应用，数字摄影测量系统的应用使得传统摄影测量生产发生了深刻的变革。
航空摄影测量制作地形图大体上分三个阶段:航空摄影、航测外业和航测内业。航空摄影就是在航摄飞机上安装航空摄影机，从空中对测区地面作有计划的摄影，以取得适合航测制图要求的航摄像片，航测外业是野外实地进行像片联测和判读调绘，像片联测的目的是利用地面控制点把航摄像片与地面联系起来;像片的判读调绘是在像片上补绘，没有反映出的地物、地类界等，并搜集地图上必需有的地名、注记等地图元素，此外，对于内业难以施测的平坦地区的等高线，航摄漏洞以及大面积的云影、阴影、影像不清地区的补测工作，也是航测外业工作的任务，航测内业就是根据航摄像片和航测外业成果在室内专用的航测仪器上的测绘地形原图。
2、 地形图的航测内业制作方法和步骤
应用航摄像片测绘地形原图，无论是单张像片纠正或立体测图都需要一定的数量的控制点。在绝大多数的情况下，为了减少外业的工作量，在野外只测定少量必要的地面控制点，而采取在室內利用像片之间内在的相互联系的几何特性，用摄影测量的方法进行增补，这种在室内应用摄影测量方法借助少量地面控制点求得测图时所需控制点地面坐标的工作，匀称地面控制点的摄影测量加密。控制点的摄影测量加密是摄影测量的一项主要内容。随着电子计算机工业的发展，测绘计算也采用了电子计算机，控制点的摄影测量加密现今都使用解析空中三角测量。解析空中三角测量是将建立的投影光束、单元模型或航带模型以至区域模型的数学模型，根据少量地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，解求出各加密点的地面坐标，解析空中三角测量按加密区域分为单航带法和区域网法两类。
80年代末进入到信息时代，解析摄影测量的进一步发展就是数字摄影测量。数字摄影测量是把摄影所获得影像进行数字化或数字化影像，由计算机进行数字处理，从而提供图解的数字的地形图与专题图，数字地面模型、图解的或数字的正射影像等各种产品。
数字影像测图使用灰度元素数字化了的航摄影片，利用电子计算机的运算，通过所建立的带有像元素灰度的数字高程模型，形成线划等高线和正射影像地图。建立了数字高程模型，以这个模型为基础可以突现等高线的自动绘制，至于地物的问题是由正射影像图完成的，在数字影像测图中，用数字微分纠正的方法获取正射影像。
4、VirtuoZo实现地形图自动成图的步骤
VirtuoZoNT是基于Windows95/NT的数字摄影测量系统，全部摄影测量作业均由软件支持，具有以下特点：
（1）高度程序自动化—其影像的内定向、相对定向、相对纠正、影像匹配、建立DEM、绘制等高线、制作正射影像等完全不需人工操作，可以进行批处理。
（2）高效率—影像以相对定向仅需1-2分钟，影像匹配达500点/秒。
（3）可接全性—由于“交互处理”与“自动化”两种作业方式是分式是分开的，因而系统不会因为无法处理的问题而进行不下去。
（4）应用面广—能用于1:5万、1:1万、1:1千、1：500等各种比例尺的数字测图与GIS数据采集。VirtuoZoNT系统为全数字化摄影测量系统，本系统是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业，其功能如下：
4.1、输入
数字影像输入:通过影像数字化设备对航空影像进行数字化，得到相应的数字影像。可以接受的数据格式有:TIF、 SGI（RGB）、BMP、TGA、SUNUaster、VIT、JFIF/JPEG、BSF格式。
地形信息输入: 已有地形信息（等高线、特征线、点）输入(DXF、美国USGS格式) 构三角网并内插矩形格网。
影像外方位元素的输入: 已有影像外方位元素，可直接输入。
4.2、自动空三量测
自动内定向、自动相对定向、自动选点、自动转点、自动量测、模型连接、构网，半自动控制点量测，用区域网平差计算解求全测区加密点大地坐标。自动测区内各立体像对模型的参数。
4.3、内定向(自动空三后无需此项处理)
框标的自动识别与定位。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，自动进行内定向，提供人机交互后处理功能。
4.4、相对定向（自动空三后无需此项处理）
将左（右）影像分区提取特征点，利用二维相关寻找同名点，计算相对定向参数，自动进行相对定向。提供人机交互后处理功能。
4.5、绝对定向(自动空三后无需此项处理)
现阶段主要由人工在左（右）影像准确定位控制点，由影像匹配确定同名点，计算绝对定向参数，完成绝对定向。
4.6、生成核线影像
在用户选定的区域中，按同名核线将影像的灰度予以重新排列，形成按核线方向排列立体影像。
4.7、预处理
在自动影像匹配之前，可在立体模型中量测一部分特征点、特征面，作为自动影像匹配的控制。
4.8、影像匹配
沿核线进行一维影像匹配，确定同名点。采用金字塔影像数据结构，基于跨接法的松弛法整体影像匹配，高速可靠。
4.9、匹配结果的显示和编辑（交互编辑）
当自动匹配工作完成后，可对自动匹配结果进行编辑。在立体模型中可显示视差断面或等视差曲线比便发现粗差，可显示系统认为是不可靠的点。交互式机助编辑部点、线、面方式。
4.10、建立DTM/DEM
移动曲面拟合内插DTM。自动生成精确的数字地面模型DTM(DEM)或被测目标的数字表面模型。精度：1/3000-1/5000航高。
4.11、正射影像的自动制作
采用反解法进行数字纠正，比例尺由参数确定，自动制作正射影像图。
4.12、自动生成等高线
由DEM自动生成带有注记的等高线图，等高线间隔由参数设定。
4.13、正射影像和等高线叠合
将等高线数据叠入正射影像文件中，等高线叠合于正射影像，制作带等高线的正射影像图。
4.14、数字化地物
数字化地物是利用计算机代替解析测图仪、用数字影像代替模拟像片、用数字光标代替光学光标，直接在计算机上对地物进行数字化。
4.15、影像与立体影像显示
可在屏幕上显示当前数字影像是否清晰，其方位是否正确，查看整个数字影像的完整性。在屏幕上直接显示真实三维立体影像。
4.16、景观图或透视图显示
可在屏幕上有直接显示景观图或透视图，真实透视，真实三维模型，其影像可无级缩入，任意角度，人控动画。
4.17、DEM拼接与正射影像镶嵌
对多个影像模型进行DEM拼接，给出精度信息与误差分布。对正射影像、等高线叠合正射影像镶嵌。正射影像镶嵌拼接无缝，色调平滑过度。
4.18、批处理
对多个模型一起进行多项计算处理，由批处理参数选择模型文件名、处理类型（核线、匹配、DTM/DEM、正射影像、等高线、正射+等高线），系统自动进行批处理。
4.19、输出
提供灵活的图形图像输出功能，可用各种计算机外设输出线划图、影像图。可提供的数据格式有以下几种：
VirtuoZo Vetor-DXF,Text,ARC/INFO
VirtuoZo DEM-Text,DXF
VirtuoZo Contour-Text,DXF
VirtuoZo Image-TIFF、RGB、BMP、TGA、SUN、JFIF/JPEG
5、 结束语
通过对航空摄影测量基本知识的学习、了解，结合VirtuoZo软件的应用，我们充分体会到了航测数字化成图手段在地形图测绘中的巨大优势，软件的运用有其自身的约束，充分掌握其性能，可以大大提高工作效率。使测量成果不仅有绘在纸上的地形图，还有方便传输、处理、共享的基础信息，即数字化地形图。它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。为我国经济体制改革的进一步深入，国家基础设施建设得到了前所未有的发展。
参考文献：
1.朱肇光、孙护、崔炳光《摄影测量學》
2.张祖勋《数字摄影测量的现状与展望》
2.全数字化摄影测量系统（VirtuoZo）使用手册
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。