《摄影测量学》
实习报 告
一、VirtuoZo立体建模
一、实验目的：
通过实习了解VirtuoZo数字摄影测量系统数字的硬件组成，了解VirtuoZo数字摄影测量系统的主要功能；掌握数字摄影测量系统建立立体模型的作业步骤。通过对一个测区的每一个模型逐个进行定向，从创建新模型、内定向、相对定向、绝对定向，分别解算其定向参数，经相对定向与绝对定向后生成核线影像。
二、实验原理：
实验所用的VirtuoZo软件 主要应用于：
1．用于1∶5000、1∶2000、1∶1000和1∶500等各种比例尺的数字化测图和 GIS 数据采集。2．航空影像、近景影像和卫星影像的立体像对的三维重建。3．制作各种比例尺的数字高程模型（DEM），数字正射影像（DOM），数字线划图（DLG）和数字栅格图（DRG）。
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:为了恢复立体像对中两像片之间的相对位置，方法有模拟法相对定向和解析法相对定向，模拟法相对定向是利用投影器的运动使同名射线对对相交来恢复核面，而五个小螺旋的微动改变相当于五个相对定向元素。解析法相对定向需要从共面条件式出发，就是同名射线和基线共面，来求出五个相对定向元素，最后建立立体模型。
绝对定向:目的是恢复七个绝对定向参数。相对定向所建立的立体模型是一个以相对定向中选定的像空间辅助坐标系为基准的模型，绝对定向的目的是把模型点在像空间辅助坐标系中的坐标（U/V/W）转化为地摄坐标系下的坐标（X/Y/Y）。 解析法绝对定向就是利用控制点在地摄坐标系中的坐标和像点坐标从绝对定向关系式出发解求7个参数的过程。
三、实验步骤：
（1）、建立测区和模型，并进行一些相关的设置
1、新建测区或打开已存在的测区
先将实验所需的文件，包括一个像对影像、控制点坐标文件和相机文件，复制到一个新建目录中。运行VirtuoZo软件，单击文件→打开测区菜单项，系统弹出对话框，让用户输入（或选择已建立）测区文件名。如新建测区，则出现设置测区对话框。输入主目录、加密点（控制点）文件、相机文件和摄影比例尺分母（10000），点击保存。影像类型：用于影像的类型选择，VirtuoZo支持量测相机影像、非量测相机影像、卫星影像、IKONOS影像、QuickBird影像等，请确保测区的影像类型和您即将使用的影像类型一致。
2、引入影像文件
在主菜单上单击文件→引入→影像文件菜单项，系统弹出输入影像对话框。该对话框中的好多参数与测区参数中的值是一致的，在此没必要对其进行修改。我们只需给定像素大小即可，如果选为-1，系统将会读出文件内保存的像素大小，并自动填回去。至于其它的选项，要根据具体情况而定。比如选中屏蔽警告信息项，则在转换影像的过程中，所有的警告信息和错误提示对话框都不再出现，防止转换过程因等待操作人员确认而停止，转换中发现有问题的文件会有相应标记选中删除原始影像项，转换影像的过程中，系统将会把已经经过转换的原始影像删除，以节省磁盘空间。
点击输出路径项后的浏览按钮，系统弹出一浏览文件夹对话框，在该对话框中找到您的测区文件夹下的Images文件夹E:\test\images，将它选中，然后确认。选择将输出路径作用于所有文件项，系统将会把所有转出的VZ影像都放Images文件夹中。至于是否旋转相机，需要查看相机框标略图，若相机承片框方位与影像的方位相差180度，则要选中该项。初学者不要过多的去关心是否旋转相机，因为是否旋转相机并不是绝对的。取消选择旋转选中文件的相机项，用鼠标左键单击确定按钮，程序又回到输入影像对话框。
用鼠标左键单击该对话框中的处理按钮，程序会自动将原始的TIFF影像转换为适合VirtuoZo处理的VZ影像。
3、设置相机参数
系统弹出相机检校参数对话框：对于框标参数，目前一般有两种：四框标相机和八框标相机，若所处理的航空影像是由四框标相机所拍摄的，那么，用鼠标左键点击相机检校参数对话框中的添加行按钮三次，于是我们就可填入相机框标参数了，对于NO.列中的数值，可任意给定。对于X列及Y列，我们要按航摄公司提供的具体数值填入，数值的正负号由它们所在的“象限”而定。例如第一行位于第三“象限”，则X及Y的值均为负值，第三行位于第一“象限”，则X及Y的值均为正值。对于八框标相机，操作方法类似。
4、建立控制点文件
控制点文件存放的是测区中所使用的控制点坐标，建立测区时需要一个控制点文件。对话框上边是控制点文件路径，左边是控制点点位分布。控制点的大地坐标值可由外业人员在野外测得或由空三解算得到。
5、打开模型
一个测区由多个模型组成，本节主要介绍如何创建一个模型，即所谓的单模型。模型就是一个立体像对，是实际地物按一定的比例尺缩小而成的三维景物。 用鼠标左键单击文件菜单下的打开模型菜单项，系统弹出一打开或创建一个模型对话框。默认情况下，模型所在的文件夹、模型的临时目录和模型的产品目录已给定，一般不需要改变。剩下的主要是设定模型使用的两张影像（左影像、右影像）。手动输入路径或者选择右边的浏览按钮指定文件。 （2）、模型的定向和生成核线
1、模型定向
模型定向实际上包括三方面的内容：内定向、相对定向和绝对定向。执行它们的先后顺序是一定的，即首先必须做内定向，之后才能做相对定向，最后才能做绝对定向。在进行定向前，请确认系统当前已经打开测区和模型，并且相机参数文件有效。
1、模型的内定向
内定向的步骤主要为：
a．进入某测区，选择该测区内需要定向的某个模型。
b．建立框标模板（若框标模板已建立，则直接进入内定向界面）。 c．左影像内定向。 d．右影像内定向。 e．退出内定向程序模块。 启动内定向模块，选择菜单处理→模型定向→内定向：
微调框标坐标：为了使内定向的精度满足作业要求，我们要尽量使白色的十字丝对准框标的中心。这时，要使用到框标的放大影像。具体操作是通过方块按钮选择第一个框标，然后利用右边窗口中的按钮进行微调，直到框标放大影像中的白色十字丝对准相机的框标中心。对其他的框标用同样的方法进行调整，将所有的白色十字丝对相机准框标中心，然后选择保存退出，左影像内定向完成。
重复以上几个步骤对模型中的右影像做内定向操作。做完以后，模型的内定向完成，可以进入相对定向。
2、模型的相对定向
模型的相对定向主要是通过找同名点，来确定两张影像之间的关系。模型的相对定向、绝对定向和生成核线影像都可以在相对定向界面下完成，所以可以一直不关闭相对定向模块，完成模型的相对定向、绝对定向和生成核线影像。 选择菜单处理→模型定向→相对定向。选择自动相对定向，程序将自动进行相对定向，寻找左右影像上合适的同名点，大约半分钟后，自动相对定向完毕，所有找到的同名点均以红色的“+”分别显示在左右影像上。
3、模型的绝对定向
所谓绝对定向是根据有限的地面控制点的大地坐标解算出其它所有地物的大地坐标。所以绝对定向前，我们要以手工的方式在当前模型的左右影像上准确的定位一些控制点。
量测控制点：量测控制点是在相对定向的界面下进行的，选择菜单处理→模型定向→相对定向，进入相对定向界面。在相对定向的界面中的左影像上，大概找到某一控制点的位置。参照给出的控制点点位图，在相对定向界面中，寻找相应的控制点。
绝对定向的方法有两种：普通方式和立体方式。普通方式的具体操作是在模型的相对定向的界面下单击鼠标右键，在系统弹出的菜单中，用鼠标左键选择绝对定向子菜单中的普通方式，系统弹出调整控制点对话框，绝对定向的结果显示在右边的定向结果一栏中。
立体方式的绝对定向的具体操作是先进入相对定向，在影像显示窗口中单击鼠标右键，在系统弹出的右键菜单中用鼠标左键单击绝对定向子菜单中的立体方式，以完成绝对定向。
退出相对定向后，也可以直接选择菜单处理→模型定向→绝对定向，进行绝对定向，如果此时控制点不足，系统弹出一个对话框，询问用户是否继续： 定向完成后，系统会弹出一个对话框，显示定向结果。
4、生成核线影像
在影像显示窗口中单击鼠标右键，在系统弹出的右键菜单中单击自动定义最大作业区菜单项，系统将自动生成最大作业区，或者单击自定义作业区，手动定义作业区，此时在相片上下左右三分之一处定义作业区的边界精度较好。定义完作业区后，便可生成核线影像了。在影像显示窗口中单击鼠标右键，在系统弹出的右键菜单中选择生成核线影像。
二、数字化制图
一、数字线划图（DLG）
DLG是与现有划线基本一致的各地图要素的矢量数据集，且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。在数字测图中，最为常见的产品就是数字线划图，它能 较全面的描述地表信息，目视效果相对来讲也变得更加丰富，满足各种空间需要，可以随机的进行数据选取和显示，与其他的信息叠加，可进行空间分析，决策。其中部分核心要素可作为正射影像图中的线划要素。
DLG是一种更为方便的放大、漫游、查询、检查、量测、叠加地图。其数据量小，便于分层，能快速的生成专题地图。它的技术特征：地图地理内容、分幅、投影、精度、坐标系统与同比例尺地形图一致。图形输出为矢量格式，任意缩放均不变形。通常采用数字摄影测量、三维跟踪立体测图。此次实验利用VintuoZo系统的工作站的步骤：
1、测图>IGS数字化测图：文件>新建文件并命名。
2、装载>立体模型，加载上述的立体模型。
3、设置模型边界：文件>设置模型边界。
4、设置图标的显示方式：窗口>横行排列。
5、使用Ctrl和鼠标滚轮进行数字化测图，并获取相应地物的三维坐标。
二、数字高程模型（DEM）
数字高程模型是以数字地面的基础上定义的概念，如果地面点按照一定的格网形式排列，则平面坐标X/Y可以由起始原点推算而无需记录，地面特征形态只需用高程Z表示，这种数据阵列称为数字高程模型。
建立DEM的过程：首先按照一定的数据采集方法，在测区内采集一定数量的离散点作为控制点。以这些控制点为网络框架，用某种数字模型拟合，内插出加密点的高程，以便获取符合要求的DEM 。实现过程：
1、打开测区，选择打开文件>模型文件，选择一个测区文件。
2、选择处理>核线重采样。
3、产品>DEM制作。
4、显示>显示正射影像。也可以显示立体方式，点击显示>立体显示（DEM+正射影像图）。
三、数字正射影像（DOM）
数字正射影像图是以航片或遥感影像为基础经扫描处理并经逐个像元进行辐射改正、微分改正和镶嵌，按地形图范围剪裁成的影像数据，并通过一系列处理形成的以栅格数据形式存储的影像数据库。
在此次实验中，采用全数字摄影测量方法来实现。首先对数字影像进行内定向、相对定向、绝对定向后形成DEM，按反解法做单元数字微分纠正，将单片正射影像图进行镶嵌形成DEM。最后按图廓线剪裁得到一幅数字正射影像图，经过相关处理修改后，绘制形成DOM存储。 （1）、影像匹配和对匹配结果进行编辑。
1、影像匹配：选择菜单处理→影像匹配，系统将自动进行影像匹配。
2、匹配结果的编辑：影像匹配完成后，如果匹配结果不够理想的时候，需要进行对匹配结果的编辑。这种情况一般是：
a．影像中有大片纹理不清晰的地方，如：湖泊、沙漠和雪山等区域，会出现大片匹配不好的点，需要手工编辑。
b．由于影像不连续、被遮盖和阴影等原因，使匹配点不在正确的位置上，需要手工编辑。
c．城市中的人工建筑物，山区中的树林等影像，他们的不是在地面上的点，而是地物表面上的点，需要手工编辑。
d．大面积平地、沟壑和比较破碎的地貌等区域的影像，需要手工编辑。
匹配结果编辑：包括匹配点、量测点、断面，线条编辑。编辑时请戴上立体眼镜，便于观测。通过插值＋平滑对选定的房屋进行处理。用量测点内插方式对植被进行处理。用置平或者定值平面对水体进行处理。对于平地，进行相应的插值运算，然后再进行平滑。 （2）、DEM的生成、显示
1、单模型的DEM生成
完成模型的影像匹配和匹配结果的编辑之后，可生成数字高程模型DEM。 单模型的DEM是指使用一个单模型的数据，生成的位于该单模型区域内的DEM。一般情况下生成的DEM都是单模型的DEM。选择系统菜单产品→生成DEM→DEM（M），系统将开始自动生成DEM。
2、DEM的显示
生成DEM后，可以通过Drape工具来查看，选择菜单显示→立体显示→透视显示，系统将启动Drape，并自动加载DEM。 （3）、正射影像的生成、显示
1、正射影像的生成
在VirtuoZo主界面中，用鼠标左键单击产品菜单下的生成正射影像菜单项，程序将会自动生成当前模型的正射影像。
2、正射影像的显示
在VirtuoZo主界面中，选择显示菜单下的正射影像菜单项，即可看到当前模型的正射影像了。选择显示菜单下的立体显示→透视显示，可以看到正射影像和DEM组成的三维景观图。 （4）、等高线影像的生成、显示
1、等高线的生成：用鼠标左键单击产品菜单下的生成等高线菜单项，程序将自动生成等高线。
2、等高线的显示：用鼠标左键单击VirtuoZo主界面中的显示菜单下的等高线影像菜单项即可。
3、等高线叠合正射影像生成：用鼠标左键单击产品菜单下的等高线叠合正射影像菜单项，程序将自动生成等高线叠合正射影像。
4、等高线叠合正射影像的显示：与等高线的显示方法类似，选择显示菜单下的等高线叠合正射影像。 （5）、数据的输出
VirtuoZo一系列数字产品的记录格式与其他软件（比如AutoCAD 2000、MicroStation以及Photoshop等）并不相同，也就是说VirtuoZo的产品不能直接被上述软件读取。于是我们需要将VirtuoZo的数字产品进行格式转换，将其转换为其他通用的存储格式，以便被其他软件直接读取。这种数据格式的转换过程就是通常所说的数据输出。
1、输出DEM VirtuoZo自动生成的DEM的记录格式为*.dem，而这种文件*.dem不能被其他软件直接读取，必须进行格式转换。单击产品→输出→DEM菜单项，系统弹出输出数字地面模型对话框，如下图所示：
2、输出影像
用鼠标左键单击系统菜单产品→输出→影像，系统弹出输出影像对话框。选择要转换的影像；
转换设置：设置文件转换参数，用鼠标选中输出影像列表框中的影像，再单击对话框中的选项按钮，系统弹出转换选项对话框。
转换：设置完所有参数后，单击确认按钮，系统返回到输出影像对话框，然后单击对话框中的处理按钮，系统自动将VirtuoZo格式的影像转换成目前比较通用的影像格式，以便于其它软件直接读取。
三、实习总结
通过实习了解VirtuoZo数字摄影测量系统数字的硬件组成，了解VirtuoZo数字摄影测量系统的主要功能和VirtuoZo 系统的运行环境并利用软件进行影像的相关操作；掌握数字摄影测量系统建立立体模型的作业步骤。通过对一个测区的每一个模型逐个进行定向，从创建新模型、内定向、相对定向、绝对定向，分别解算其定向参数，经相对定向与绝对定向后生成核线影像。其中最重要的一点就是能过在实习的过程中理清所学的知识点，并知道各个步骤的作用，理清思路后对于我们的学习和复习很重要。这是一个漫长的过程。
此次实习我们有老师指导，有相关的指导书，但是对软件不熟悉，不知如何操作，都是老师说一步我们按照做一步，我觉得实习和学习是相互的过程。我们应该多加些实验课，然后让我们多动手，这样有助于使我们掌握软件的相关功能，而不是面对软件不知该做什么。实验是将理论和实践结合起来的重要手段，我们应该注重实验将理论记忆更加牢固，同时锻炼我们的动手能力。
