数字摄影测量实习指导书1.pdf

《数字摄影测量原理与应用》 实习指导书一 孙久运 编 地理信息与遥感科学系 二 O 一 0 年 六 月 1 一、一、一、一、PCIPCIPCIPCI GeomaticGeomaticGeomaticGeomatic 模块模块模块模块 OrthoEngineOrthoEngineOrthoEngineOrthoEngine 数字摄影测量应用数字摄影测量应用数字摄影测量应用数字摄影测量应用 1 1 1 1、启动、启动 GeomaticsGeomaticsGeomaticsGeomatics OrthoEngineOrthoEngineOrthoEngineOrthoEngine，新建并命名一，新建并命名一 PCIPCIPCIPCI 工程文件工程文件 图图 1 1 1 1 PCIPCIPCIPCI GeomaticsGeomaticsGeomaticsGeomatics 主界面启动主界面启动 GeomaticsGeomaticsGeomaticsGeomatics OrthoEngineOrthoEngineOrthoEngineOrthoEngine 图图 2 2 2 2 启动后启动后 GeomaticsGeomaticsGeomaticsGeomatics OrthoEngineOrthoEngineOrthoEngineOrthoEngine 界面界面 建立工程文件时需要设置以下参数： 1工程的一般信息（General project information） ；主要设置数学模型方法、 相机类型和外方位元素的获取方法。

TIPS:TIPS:外定向方式选择 -Compute from GCPs & Tie Points 意思是外定向时外方位元素的确定通过地面控制点利用光束法 平差计算获得如果选择-user input 则意味着立体像对外定向时,外方位元素是通过用户直接输 入的如 GPS 辅助空中三角测量通过 GPS 定位技术获得的外方位元素但是，一般情况下，外方位 元素都是通过控制点解算方法获得 2输出及默认的投影（Output & default projection） ；本实验采用的数字影 像的数字化采样间隔为 0.5um，比例尺为 1：8000，所以像元对应的地面空间分辨率为 0.4m ③ 相机校准信息（Camera calibration） ；设置相机焦距、校准参数（包括物镜畸变和主点偏移）， 框标平面坐标、像片比例尺，地球半径等参数相机焦距：152.86mm；物镜畸变和主点偏移值设置 为 0 2 图图 3 3 3 3 工程设置工程设置 2 2 2 2、数字影像内定向、数字影像内定向 TIPSTIPSTIPSTIPS：数字影像相对定向的原理：数字影像相对定向的实质就是建立像片平面坐标系中像点的平面 坐标与扫描像素坐标系中相应的像点像素坐标的一一对应的关系，通过仿射变换来实现，其基本变 换公式为： )()( )()( 02010 02010 JJnIInyy JJmIImxx −+−=− −+−=− 其中： （ 00,y x）为像主点坐标； （ 00,J I）为像主点的扫描坐标；),(yx，),(JI分别为任意像点的 平面坐标和扫描坐标。

因此，内定向的过程即为解求仿射变换的六个变换参数，通常通过框标的定位来解求 ① 首先打开原始的立体影像对：Processing step-Data input 3 图图 4 4 4 4 打开立体影像对打开立体影像对 ② 打开原始的立体影像对以后， 就可以定位框标的像素坐标 首先用鼠标定位相应的框标的中心点， （误差应在 1 个像素以内，尽量放大框标影像以提高定位精度） 获得该框标中心的像素坐标，然后 在图 5 右图中， 通过按钮接收该点的像素坐标 如要修改可以通过按钮清空文本框， 再重新设置即可 图图 5 5 5 5 定位框标的像素坐标定位框标的像素坐标 ③ 立体像对的框标像素坐标确定以后，就完成了数字影像的内定向工作OE 将自动进行内定向参 数的解算可以通过 Processing step-Reports 查看影像的内定向信息影像的内定向信息主要包括 相机校准信息（Camera Calibration） ，框标的理论平面坐标（Fiducial marks） 3 3 3 3、外定向（、外定向（ExteriorExteriorExteriorExterior OrientationOrientationOrientationOrientation）） 外定向的过程即外方位元素),,,,,(κωφ SSS ZYX的获取过程，在 OE 中提供了两种外方位元素的输 入方法： OpenOpenOpenOpen PhotoPhotoPhotoPhoto 4 1如果已知外方位元素，则可以直接通过手工输入。

② 通常情况下，外方位元素是通过控制点计算得到OE 中提供各种控制点的输入方法用于计算外 方位元素下面介绍两种常用的方式 图图 6 6 6 6 控制点的输入方式控制点的输入方式 从数据文件输入控制点，输入后控制点将标记在影像上如图 7 所示 图图 7 7 7 7 通过数据文件输入控制点通过数据文件输入控制点 ③ 输入控制点后即可通过光束法平差进行立体像对的外方位元素的计算 TIPSTIPSTIPSTIPS： 光束法俗称一步定向法， 它是通过共线 方程利用地面控制点及其对应的同名像点整 体 求 解 立 体 像 对 的 外 方 位 元 素 ： ),,,,,( 1111111 κωφ SSS ZYXS， ),,,,,( 2222222 κωφ SSS ZYXS其原理如图 8 所示： 通过OE-ProcessingStep-Model calculations 便可执行光束法平差计算外方位 元素计算完毕可以通过 Processing step - reports- project report 查看 4 4 4 4、影像匹配（、影像匹配（imageimageimageimage matchingmatchingmatchingmatching）） 手 工 采 集 控 制 点 （ CollectGCPs manually） 通过数据文件输入控制点(Import GCPs from files) 数据文件的格式：如数据文件的格式：如 IPLXYEIPLXYEIPLXYEIPLXYE：： 分别代表点号、像素坐标和点的分别代表点号、像素坐标和点的 空间坐标空间坐标 a1a1a1a1 a2a2a2a2 S2S2S2S2 GCPGCPGCPGCP S1S1S1S1 图图 1 1 1 1——8 8 8 8 光束法平差示意图光束法平差示意图 5 TIPSTIPSTIPSTIPS：：影像匹配就是利用互相关函数评价两块影像的相似性以确定同名点，同名像点是获取DEM 的先决条件（影像匹配原理参考如图 8） ，要内插 DEM 需要有一定数量的地面离散点，一对同名像 点可以确定一个地面点，因此，因此，要获得满足一定精度的 DEM 就要匹配大量的同名点，本次 实习要求至少匹配 20 个以上的同名像点。

OE 中提供了两种匹配方式： 手工采集同名点(Manually collect tie points) 自动匹配同名点(Automatically collect tie points) ① 手工采集同名点窗口如图 9步骤如下： ·首先在立体像对的左影像中选择待匹配的 点 TIPSTIPSTIPSTIPS：：在立体像对的左影像中选择待匹配的点 时， 要尽量选择特征点且在重叠区域内要均匀 分布 ·选中和 选中 Auto Locate,则在左 影像中选择待匹配的点时， 在右影像中采用相 关技术自动匹配出同名点 在左影像中选择了 一点 T0011，则在右影像的同名区域内自动匹 配出该点的同名点如图 10 所示 TIPSTIPSTIPSTIPS：：匹配点在数字摄影测量中也就是连接点 （Tie points） ，所以匹配出的同名像点以 T 开 头，大家要尽量使用这种标识，同时，同名点 号不能重复 图图 9 9 9 9 同名点采集界面同名点采集界面 ６ 图图 10101010 手工匹配同名点手工匹配同名点 ·选中，匹配出同名点以后，要执行光束法平差计算，求出该同名点对应的地面 点坐标如图 11 图图 11111111 同名点及其对应的地面点坐标同名点及其对应的地面点坐标 ·点击保存匹配的同名点及其对应的地面点坐标。

通过可以修改 ② 自动匹配同名点 （不建议采用） TIPSTIPS：：自动匹配界面中各参数的含义：No.No.No.No. ofofofof TieTieTieTie PointsPointsPointsPoints perperperper Area:Area:Area:Area:在立体像对的重叠区域内所期 望匹配出的同名点数；MatchingMatchingMatchingMatching Threshold:Threshold:Threshold:Threshold:匹配阈值，在 0-1 之间Approx.Approx.Approx.Approx. Elevation:Elevation:Elevation:Elevation:近似高程， 通过给定一个近似高程，加快匹配速度。