基于全数字摄影测量系统的不同格式空三加密数据导入方法的研究与实现.doc

基于全数字摄影测量系统的不同格式空三加密数据导入方法的研究与实现

目 录
1 概 述 1
1.1摄影测量的发展历程 1
1.2全数字摄影测量 2
1.2.1全数字摄影测量的概念 2
1.2.2 全数字化摄影测量系统组成 2
1.2.3 全数字化摄影测量系统的工作环节 3
1.2.4全数字摄影测量系统的重要功能及产品 3
1.2.5 常用的全数字摄影测量系统 3
1.2.6 全数字摄影测量技术特点 4
2 全数字摄影测量系统的应用 5
2.1目前全数字摄影测量系统的开发现状 5
2.2研究全数字摄影测量系统的目的 6
2.3全数字摄影测量系统的优势及存在的重要问题 7
2.4目前全数字摄影测量重要的功能模块 7
2.5全数字摄影测量系统的产品模式及其应用 8
3 空中三角形加密 11
3.1空中三角形测量的概念 11
3.2空中三角测量的方法 11
3.2.1解析法空中三角测量 11
3.2.2 自动空中三角测量 12
3.2.3 GPS/POS辅助全自动空中三角测量 13
3.3 空三加密的发展动态 13
3.4常用加密软件 14
3.4.1 Virtuo-Zo AAT——自动空中三角测量软件 14
3.4.2 Helava空三加密软件HATS 15
3.4.3 ORIMA 加密软件 16
3.4.4 JX-4C 的GXP-AAT (程序名为PBBA) 17
3.4.5 自动空中三角测量软件DMS-AAT 17
3.5空三加密的作业过程和定向建模 18
3.5.1理论基础 18
3.5.2 数字空三的作业过程 25
3.5.3光束法严密解 26
3.5.4 不同的加密软件所需的数据格式 27
3.5.4 加密软件输出的数据格式 27
3.5.5空三数据导入 32
3.5.6不同软件对数据的导入方法 36
4 基于全数字摄影测量系统的不同格式空三加密数据导入 39
4.1 DMS全数字摄影测量系统空三加密数据导入 39
4.2 JX-4C全数字摄影测量系统空三加密数据导入 40
4.3 项目简介 41
4.3.1 澄城工业园1：1000数字地形图航测工程 41
4.3.2 法国项目---伦敦测区 50
4.3.3 sakuraUCD佐倉修补测 55
4.4总结 59
5 总结与展望 61
5.1全数字摄影测量的发展趋势 61
5.2空中三角测量的发展趋势 63
5.3总结 64
参考文献 66
致 谢 68

数字摄影测量被中国著名的王之卓专家称之为全数字摄影测量，它是指基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像解决、影像匹配、模式辨认等多学科的理论和方法，提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的方法。即不仅产品是数字的，并且其中间数据的记录以及解决的原始资料均是数字的。
它是一个功能齐全、高度智能化的现代摄影测量系统，可以完毕从自动空中三角测量（AAT）到测绘各种比例尺数字线划地形图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）和数字栅格地形图（DRG）的生产。
一、全数字摄影测量系统存在的重要问题
(1)对树木、建筑物等不能自动辨认，生成DEM时出现与地形不符的柱状凹凸现象。
(2)不能充足表达比较破碎的冲沟、雨裂等负向地貌，不能对DEM直接进行编辑修改。
(3)没有图幅拼接及接边精度记录功能。
(4)质量检测功能不全。
二、空中三角形测量的概念
用全数字摄影测量工作站进行数字空中三角测量（数字空中三角加密），就是以数字影像为基础，以模式辨认、多影像匹配和自动相关等方法来完毕同名像点的辨认，替代了人工在数字影像上完毕选点与转点、相对定向和模型连接，从而自动获取像点坐标。最终以外业控制测量获取的平面控制点和高程控制点成果为基础，由光束法平差软件解算出所有像点的大地坐标和定向参数。
三、基于全数字摄影测量系统的不同格式空三加密数据导入
（一）DMS全数字摄影测量系统空三加密数据导入

建立工程文献 打开工程文献

设立模型定向参数

设立控制点参数

建立核线影像 设立影像文献

绝对定向 装入影像；卸载影像

相对定向 内定向
图1 DMS全数字摄影测量系统定向建模重要过程
在运用DMS全数字摄影测量系统进行空三加密数据导入时，重要有PAT-B、外方位元素、旋转矩阵等方式。不同的方法导入时规定的文献格式不同。
（二）JX-4C全数字摄影测量系统空三加密数据导入

建立新像对

内定向

相对定向

核线重采样

绝对定向 定义工作区
图2 JX-4C 定向建模重要过程
假如运用批解决进行，重要有定向批解决和整体批解决。
在JX-4C中导入空三数据的方式可以有：jx4、pat-b、外方位元素、旋转矩阵、Helava等数据格式。
（三）项目简介
1、澄城工业园1：1000数字地形图航测工程
(1)项目概况
①1000航测成图面积约20km2
②航摄资料
澄城项目中航空摄影机检定数据
相机类型：RC-10/152 ；镜头号码： 13031； 航摄比例尺：1：4000；
像幅：23×23cm； 主距：153.192mm；
自准值和主对称点参考中心十字，见下表
x（mm） y（mm）
x0=-0.063 y0=0.006
表1 检较后的框标点坐标
序号
x（mm）
y（mm）
1
106.014
-105.993
2
-106.014
-105.988
3
-106.009
105.989
4
106.012
105.992
③ 成图规格及精度规定
a. 坐标系
平面坐标系统采用1980年北京坐标系。
高程系统采用1956年黄海高程基准，等高距为0.5米。
b. 图幅分幅
在成图范围内标准分幅，图幅基本规格为500mm×500mm。
c. 基本等高距
1：1000地形图：0.5米。
d. 成图精度
图上地物点对最近野外控制点的平面位置中误差，不得大于下表规定。
类 别
限 差
1：1000
平 面
加密点
±0.35m
中误差
地物点
±0.6m（±0.40）
高程中误差
加密点
0.35m
高程注记点
0.4m
等高线
0.7m
(2).已有数据资料：
①. 澄城相机文献.ftc+ 澄城相机文献.ftc-
153.192023 153.192
-105.946 105.995 -106.077 105.987
106.075 105.998 105.951 105.982
106.077 -105.987 105.946 -105.995
-105.951 -105.982 -106.075 -105.998
相机文献为空三加密后得到的文献，数据既为加密后得到的数据。第一行数据表达相机焦距，第二行起表达框标点坐标X、Y坐标。
②. 澄城项目部分控制点
469 0
P08011 3893008.649 401075.871 677.833
Z182E 3893358.340 400797.509 647.276
…………
③. pat-b空三导入
以一个像对的数据为例：
80185 153192.0 1
Z184B -81381.9 -8328.8 0
184A -83180.1 76015.5 0
………
-99
④.JX4格式：以JX4方式导入，我们要注意数据文献是否齐全，其中重要包含相机文献、*.kb、*.md、*.bmc等。
像片80185 *.kb的文献数据格式：
1 4 -1
-1.140609e+002 2.501013e-002 -6.228818e-005 -1.048101e-045
1.145313e+002 -6.256583e-005 -2.500365e-002 2.448880e-046
1 320.660 341.055
2 8797.126 319.772
3 8819.207 8797.833
4 340.688 8818.896
4569 4569
像对80185-80186.md文献格式：
1 9 1186882
Z186B 7533.2341 5178.3392 4375.0000 4778.0000 8
Z185B 4517.0000 4621.0000 1395.8043 4208.4322 8
…………
澄城项目部分控制点
P07011 3893316.117 401808.730 685.334
Z186B 3893292.716 402236.487 683.028
…………
控制点文献第一列代表像控点的编号，第二列表达X坐标，第三列表达Y坐标，第四列是Z坐标。
(3)过程实现
①在DMS全数字平台上空三导入
a.内定向
在DMS上进行内定向时，要以此对左片、右片进行定向，系统将自动生成定向计算结果，不同项目对计算精度规定不同样，假如出现计算超限，则需要重新定向，直至计算合格。
b.在DMS上导入pat-b

图3内定向截图 图4在DMS上导入pat-b截图
导入pat-b 时，需要导入加密生成的文献，文献格式根据需要调整。
就一张像片而言，文献第一行的第一个数据是像片号，另一方面是像片焦距，第三个数据仅为一个标记符，没有很实际应用的意义。第二行开始是像控点及其坐标。在DMS上通常导入的是pat-b文献。
c.绝对定向

图5 绝对定向时平面截图
②JX4方式空三导入

图6 JX-4C上jx4方式导入空三数据截图
2、法国项目---伦敦测区
(1) 项目介绍
法国项目---伦敦测区是为了运用航测法获取高精度数据指定的规格，获取高精度三维数据产品，所以规定精度在1米以上，所以采集的精度要较高。在采集前要进行数据的导入，根据已有资料我们重要运用外方位元素进行定向建模。
(2)已有资料
①相机文献
②外方位元素加密数据格式如下：
London_AT1
6041955
512489.0663 178861.4781 1828.429693 -0. 0. -178.6709177
…………
法国项目导入的是外方位元素，当要导入前一定要调整好文献格式，第一个数据一般代表像片号，第二个起是六个外方位元素。
(3)过程实现
①DMS全数字平台空三数据导入
内定向；导入外方位元素；在DMS上进行绝对定向。
②JX-4C全数字平台导入
在JX-4C上导入相机文献；在JX-4C上导入外方位元素文献。
3、sakuraUCD佐倉修补测
(1)项目简介
日本项目重要用旋转矩阵、外方位元素进行数据导入。在进行数字空三时，我们应当注意其与国内项目的区别与不同，选择合理的方法，以减低工作量然后才干提高工作效率。
(2)已有资料
①相机文献数据
②sakuraUCD佐倉修补测项目以旋转矩阵或共线方程的方法的导入，其转角系统为Ω-Φ- K，在DMS中进行旋转矩阵的导入的是共线方程。一个像对的共线方程形成的数据格式如下：
82
36561.87630 -27109.88596 1848.52117
0. 0. -0. -0. 0. 0. 0. -0. 0.
……
以上共线方程的数据是通过编辑后得到的。
该数据第一行是像片号，第二行是摄影中心在物方坐标系中的坐标，第三行起代表3个外方位元素组成的9个方向余弦。
(3)过程实现
该项目与前两个项目实现过程大部分相同，在导入数据方法上有区别，采用旋转矩阵导入数据。
①DMS平台空三数据导入
设立影像定向参数；在DMS上导入共线方程；绝对定向 。
② JX-4C上导入旋转矩阵数据
在这个项目中，空三导入在JX-4C上是旋转矩阵，在DMS上是共线方程。
四、总结
本次实例分别阐述了澄城项目、法国项目、sakuraUCD佐倉修补测项目三个项目，在这里做一个简要的总结：
(1) 在使用JX-4C中,定义测区信息数据时,各项数据要严格按照技术规范,否则会产生一定的不良后果。如上下视差限差定义的不准确,使最终加密结果精度较低,达不到测图规定；
(2) 加密使用的相机文献一定要建立对的,否则在大比例尺成图加密中,会影响成果精度。对于RC、LMK等类型的相机,要按照其规律,根据摄影信息的方位和飞行方向,建立对的的相机文献；
(3) 在加密时可用适当数目的外业控制点(如导线点) 做检查点,以检核加密成果的精度；
(4) 最终加密结果要以适当的方式保存,便于管理与应用,如:分测段建立文献夹,涉及测图定向数据文献夹、加密结果文献夹、结合图文献夹、打印测图手簿文献夹。以便数据导入中使用；
(5) 每一个项目重要针对一种导入方法作说明，澄城项目应用jx4和pat-b格式，法国项目应用外方方位元素，sakuraUCD佐倉修补测项目导入的是转转矩阵的格式；
(6) 澄城项目中pat-b中数据顺序我们比较常见，不容易出现问题，但在另两个项目中，外方位元素顺序与澄城不同，它们采用的转角系统是Ω-Φ- K，国外的项目运用外方位元素与旋转矩阵的很多，所以在这方面应当有更多的理解；
(7) 在JX-4C上导入外方位元素，要注意外方位元素的格式，几种常用的外方位元素文献的标准格式如：Albany 、PATB 、BINGO和DMC 等。由于数据文本格式不尽相同，全数字摄影测量系统要将外方位元素提取出来并化成适合本系统的文本格式，JX-4C全数字摄影测量系统没有提供这方面的功能；
(8) 在内定向时，无论自动内定向的效果如何,除特殊规定外,所有要做手工内定向。进行内定向时,应用自动框标量测,在自动量测完毕后,一定要检查每张影像的框标是不是在标准位置。由于加密软件的因素,没有在标准位置的框标量测,有时候也显示出对的的量测结果。假如没有进行对的的框标量测,在加密过程中是不能发现的；
(9) 在DMS上导入外方位元素是，不需要进行核线重采样，由于核线重采样恢复了影像的空间姿态，对通过绝对定向后建立的模型时不需要的。而在JX-4C中我们要做核线重采样；
(10) 在DMS导入的是pat-b，JX-4C导入的是jx4文献格式，虽然是两个不同的平台，但实践检查它们的精度是同样的，这样同一项目就可以在两个全数字平台上同时进行，就有助于联机操作，提高了生产效率；
(11) 定向精度，在DMS或JX-4C上进行定向，都要满足一定的定向精度。内定向时，依次对左右片进行定向，假如计算超限，要进行二次定向，一直到计算合格。在DMS上我们在法国项目中不做相对定向，而在绝对定向的过程中，重要要看外业控制点的精度情况。不管是在哪个过程中，满足精度是前提。
(12) pat-b文献中的坐标单位是以像素为单位还是以米为单位，我们以往只是导入文献，像这样的很多细节没有注意，假如在这次学习中我们可以有更进一步地了解，以后工作中就可以减少出现问题的概率。