Mapmatrix教学

M a p m a t r i x教学(总32页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
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全数字化测图培训教案
目录
一、教学性质 (1)
二、教学目标 (1)
三、教学内容 (1)
四、教学安排 (1)
五、教学方法 (2)
六、教学纪律 (2)
七、考核方式 (3)
八、参考文献 (3)
九、具体内容 (4)
1、摄影测量学基本理论 (4)
2、项目数据准备 (11)
3、房屋采集教学 (32)
4、栅栏围墙采集教学 (35)
5、电杆路灯等采集教学 (37)
6、道路采集教学 (40)
7、水系采集教学 (45)
8、地貌采集教学 (49)
9、植被采集教学 (55)
10、高程点采集教学 (57)
11、接边教学 (58)
12、全要素采集教学 (58)
一、教学性质
本次培训内容为航空摄影测量生产的基本技能，是多源地理数据综合处理的重要基础，是空间信息数字化的关键环节。

能否精确高效进行大量不同比例尺的全数字化测图，不仅是衡量一支航测作业团队的重要指标，更直接决定我们能否完成“为客户提供高效、专业、便捷的地理信息服务”的企业使命。

所以，做好本次培训工作，对公司人才储备和企业未来发展影响深远。

二、教学目标
通过本次培训，使学员了解测绘学的基础知识和航空摄影测量的基本原理，掌握进行立体测图前数据准备的基本流程，熟练使用Mapmatrix和Feature one 等软件进行全数字测图和特征采集工作。

学员应能够形成良好的测图习惯，了解测图的行业标准，并能根据实际生产中提供的数据，进行各种常见大比例尺测图工作。

三、教学内容
本培训是全数字测图的重要内容，培训时间共八周。

先讲解摄影测量的基本理论知识以及培训的意义，让学员清晰学习目标，增加学习动力。

随后讲解项目数据的准备工作，开始进入为期五周的房屋、栅栏、围墙、道路、水系、地貌、植被、高程点的采集测图课程。

第六周到第八周进行1:500、1:1000、1:2000的全要素采集教学，让学员将之前所学融会贯通，并进一步接近生产线的实际需求。

四、教学安排
注：本表格只对每周内容做宏观规划，教师可以根据实际情况对课时长短和顺序先后做具体调整。

五、教学方法
培训讲课部分主要采用多媒体教学，用远程操作演示的方式增强学员对软件操作步骤的理解。

培训安排了大量时间给学员上机操作，教师在学生测图的过程中可对学员随时做针对性的指导和检查，发现问题及时反馈，不仅可以减轻教师最后的成果检查的工作压力，也可以卓有成效的提高学员的测图水平。

六、教学纪律
（待定）
遵守《武汉城市学院机房管理条例》
七、考核方式
（待定）
本培训由平时练习的成果和最终考核两个部分核定成绩
1.成绩组成
平时学习各环节的比重占70%，最终考核比重占30%，满分为100分。

2.考核形式-成果
考核方式为在规定时间完成考核范围内的全要素测图，以最终提交的成果评定考核成绩。

总结性评价：
本课程通过学生考试或考核作业展示学生能力，同时了解学生基本能力，教师要根据学生情况进行总结学习，今后进一步完善课程的不足。

八、参考文献
[1]宁津生陈俊勇李德仁刘经南张祖勋.测绘学概论（第二版）.武汉：武汉大学出版社.2008
[2]李德仁摄影测量与遥感概论(第二版) .北京：测绘出版社.2008
[3]潘正风杨正尧.数字测图原理与方法（第二版）.武汉：武汉大学出版社.2009
[4]张剑清潘励王树根.摄影测量学（第二版）.武汉：武汉大学出版社.2009
[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会.国家基本比例尺地图图式第１部分1:500 1:1000 1:2000地形图图式.2007
九、具体内容
1、摄影测量学基本理论
一、教学时间：2课时
二、教学方法：教师以播放PPT的方式讲解
三、教学目标：
1、了解测绘科学与技术的学科体系
2、了解摄影测量学的发展历史和当前概况
3、了解摄影测量学的特点和基本原理
4、了解数字摄影测量的发展情况
四、教学重点：
1、数字摄影测量的特点
2、4D产品生产的基本流程
五、教学过程：
1、测绘科学
测绘科学是人类认识和研究我们赖以生存的地球的不可缺少的手段。

测绘学是自然科学的一个组成部分，是为人们了解自然和改造自然服务的。

传统的测绘学研究的对象是地球及其表面，主要任务是研究地球的形状和大小，以及测定地球表面上的自然形态和人工设施的几何形状及其空间位置，并绘制成图。

随着科学技术的发展和社会的进步，测绘学的研究对象不仅是地球，已扩展到地球外层空间的各种自然和人造实体。

因此，测绘学的现代概念就是研究地球和其他实体（包括地球整体、表面以及外层空间各种自然和人造的物体）中与
地理空间分布有关的信息的采集、量测、分析、显示、管理和利用的科学和技术。

它研究的主要内容是：确定地球和其他实体的形状及空间定位、地球重力场；利用各种测量仪器、传感器及其组合系统获取地球及其他实体与地理空间分布有关的信息；制成各种地形图、专题图和建立地理信息系统，为研究地球的自然和社会现象，为社会可持续发展提供基础信息。

测绘科学发展过程中形成大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘和地图制图学等分支学科。

大地测量学研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以及地面点的几何位置的理论和方法。

普通测量学研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘的理论和方法。

局部区域是指在该区域内进行测绘时，可以不顾及地球曲率，把它当作平面处理，而不影响测图精度。

摄影测量学研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息，经过加工处理和分析，以确定被测物体的形状、大小和位置，并判断其性质的理论和方法。

测绘大面积的地表形态，主要用航空摄影测量。

工程测量学研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法。

为工程建设提供精确的测量数据和大比例尺地图，保障工程选址合理，按设计施工和进行有效管理。

海洋测绘研究对海洋水体和海底进行测量与制图的理论和技术。

为舰船航行安全、海洋工程建设提供保障。

地图制图学研究地图及其编制的理论和方法。

2、摄影测量学
传统摄影测量学定义：摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科
摄影测量与遥感定义：1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义“摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术”。

按照成像距离的远近：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量
按用途的不同：地形摄影测量、非地形摄影测量
按处理手段的不同：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量
3、摄影测量与遥感平台
4、摄影测量的特点
（1）无需接触物体本身获得被摄物体信息
（2）由二维影象重建三维目标
（3）面采集数据方式
（4）同时提取物体的几何与物理特性
5、摄影测量的任务：
（1）地形测量领域：
制作各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景观图
建立各种数据库
提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据
（2）非地形测量领域：
生物医学
公安侦破
古文物、古建筑
建筑物变形监测
6、摄影测量的发展：
模拟摄影测量阶段 (1851-1970)
利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。

解析摄影测量阶段 (1950-1980)
以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。

数字摄影测量阶段 (1970-现在）
基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品
各阶段特点：
7、数字摄影测量系统构成
（1）硬件组成：
立体显示器（Acer GD245HQ液晶显示器）
主机（配置专业的立体显卡：Nvidia Quadro 2000），鼠标键盘
立体眼镜+发射器（Nvidia 3D Vision）
手轮脚盘
（2）软件组成：
全数字摄影测量系统：MapMatrix（武汉航天远景科技有限公司）
加密狗及许可文件
8、数字摄影测量产品及流程
1）数字摄影测量的产品（做什么的）
a)DEM 数字高程模型（Digital Elevation Model),
➢名词解释：它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。

➢应用：由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及
人文和自然科学领域有着广泛的应用。

如在工程建设上，可用于如土
方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析如汇
水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础;
在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等等。

➢成果展示
三维渲染效果图格网显示效果图
b)DOM 数字正射影像（Digital Orthophoto Map）
➢名词解释：数字正射影像图(DOM, Digital Orthophoto Map)：是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数
字正射影像集。

它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。

➢应用：DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然资源和社会经济发展的历
史信息或最新信息,为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依
据；还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新。

评价其它数
据的精度、现实性和完整性都很优良。

该图的技术特征为：数字正射影像，地图分幅、投影、精度、坐标系统、与同比例尺地形图一致。

由于DOM是数字的，在计算机上可
局部放大，具有良好的判读性能与量测性能和管理性能等，如用农村
土地发证，指认宗界地界比并数字化其点位坐标、土地利用调查等
等。

DOM可作为独立的背景层与地名注名，图廓线公里格、公里格网
及其它要素层复合，制作各种专题图。

➢成果展示
c)DLG 数字线划图 Digital Line Graphic
➢名词解释：是与现有线划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
➢应用：土地使用规划与控制；
商场、工厂、交通枢纽等地址的选择；
城市建设管理；
农业气候区划；
环境工程、大气污染监测；
道路交通建设与管理；
自然灾害、战争灾害、其他灾害的监测估计；
自然资源、人文资源、地貌变迁；
民生产业(医疗、公共事业、服务等)。

➢成果展示
d)DRG 数字栅格地图(DRG，Digital Raster Graphic)
➢名词解释：数字栅格地图(DRG，Digital Raster Graphic)：是根据现有纸质、胶片等地形图经扫描和几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几
何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格数据集
➢应用：可作为背景用于数据参照或修测拟合其他地理相关信息，使用于数字线划图（DLG）的数据采集、评价和更新，还可与数字正射影像图
（DOM）、数字高程模型（DEM）等数据信息集成使用。

派生出新的可
视信息，从而提取、更新地图数据，绘制纸质地图
➢成果展示
2）数字摄影测量的处理对象（用什么做）
数字摄影测量系统处理的对象为能构建出立体像对的航空影像、卫星影像。

3）摄影测量整体作业流程（如何做）
4）
5）
2、项目数据准备
一、教学时间：2课时
二、教学方法：教师远程操作教学，然后学生自己上机练习，教师根据学生具体情况随时做针对性指导帮助
三、教学目标：
1、掌握软硬件安装的方法
2、掌握数据准备和定向的流程和方法
四、教学重点：定向的流程和方法
五、教学过程
1、软硬件安装
加密狗安装
（1）领取加密狗
（2）加密狗驱动安装
软件安装
（1）安装Mapmatrix
Mapmatrix介绍：又名多源空间信息综合处理平台，是航天远景公司2005年推出的功能强大的数字摄影测量软件平台。

该系统是基于航空，卫星遥感，外业等数据进行多源地理数据综合处理的平台。

具有强大的影像匹配功能，友好方便的4D产品编辑界面，开放的数据交换格式，可与其他测图软件、GIS软件和图像处理软件方便的共享数据。

实现了真正的数字摄影测量。

它不仅为基础数据生产，处理和加工提供了一系列集成的工具，而且采用统一的数据管理接口将处理的数据有效的管理起来，为后期数据增值和共享提供基础。

成为数据的采集、处理、编辑、入库、维护和更新等空间地理信息数据处理的整体解决方案。

该系统可广泛地应用于基础测绘、城市规划、国土资源、军事测量、卫星遥感、铁路、公路、水利、电力、能源、环保、农业、林业、海洋、电信等众多应用领域。

（2）将提供的license.dat文件拷贝到C:\Visiontek\MapMatrix4\Bin\中
2、数据准备
a.影像资料准备（以光学RC相机为例）
航空影像的要求：航线内有65%的重叠度，航线间有35%的重叠度（保证成图时有足够的重叠区）
b.相机文件（内定向用的）
提供的相机文件中主要包含的信息有：像主点偏移 X0,Y0；焦距 F ；框标坐标
c.控制点文件及点位图
控制点文件格式如下所示：
点位图：点位图需告知信息：控制点在影像的大概方位、具体点位及点位说明
d.测区原始影像结合图
从测区原始影像结合图可以得知整个测区影像间相对位置关系（如：有多少条航带，航带间的关系如何排列及每条航带内影像的排列关系），方便后期正确建立影像列表。

3、4D产品作业流程
1.新建工程文件夹
2.启动软件，建立工程
3.新建工程：选择新建工程按钮，在弹出的窗口中选择相应的
工程文件夹，或者在指定路径下选择“新建文件夹”按钮新建一个文件夹
用以存放工程数据，工程名称将与文件夹名一致（注意：若已有的工程名称与该文件夹名相同，系统建立的工程名会自动在工程名后面加上一些随机数字生成一个新的工程名以示区别）
设定工程路径及名称建立好的新工程
4.参数检查及设置：选择“工程名”节点，在右方的属性窗口设定工
程相关参数
选定工程节点设定工程相关参数
5.建立影像列表：
新建航带：新建如果测区中有多条航带，选择“影像”节点，点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“新建航带”菜单项，可新建航带；
新建航带
添加影像及排序：在“strip_0”节点点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“添加影像”菜单项，加载*.tif影像。

添加完成后参考测区原始影像结合图，按照由左至右（航带内）、由上而下（航带间）排列。

添加影像选择影像右键菜单设定升序或降序排列
设置影像参数：左键选择“影像”节点，在右侧的属性窗口中设定影像的扫描分辨率、相机是否反转。

设置扫面分辨率
备注：MapMatrix的操作模式，左键选中工程某个结点表示选中该结点，那么可以在右边的属性窗口中查看并修改该结点的参数，不同的结点属性参数是不一样的。

右键选中工程某个结点可弹出对应的命名菜单栏，选中某个命名便可执行该命令，不同的结点对应的命令是不同的。

总结：左键选中结点是查看并修改属性参数，右键结点是执行某个命令任务。

6.新建控制点文件
左键选择工程名节点，点击按钮进入建立控制点文件界面，然后选择第二个导入控制点文件，然后选择整理好的控制点文件
7.新建相机文件
左键工程名结点，点击按钮，进入建立相机文件界面。

参考提供的相机文件选择框标类型为：角框标，在弹出的“该操作将会重置数据，继续吗”的对话框，选择“是”。

依据提供的相机文件，手工输入相机参数：像主点偏移，焦距，还有框标坐标值，然后点击保存按钮即可。

文件默认存放在工程文件夹下，文件名为 camara.tx。

最终相机文件如下图所示。

如果之前已经做好了相机文件，可以选择导入相机文件按钮，直接选择做好的相机即可导入进来
8.内定向
概念：根据像片的框标和相应的摄影机检定参数，恢复像片与摄影机的相关位置，即建立像片坐标系。

目的：是将数码像片纠正到像片坐标系上，方法是像片的周边通常有4个或8个经过严格校正并获取精确像片坐标框标点，通过量测这些点的像素坐标，构成一个仿射变换的模型，即可把象素纠正到像片坐标系上。

讨论：为什么要将数码相片纠正到像片坐标系？
摄影测量是经过一系列的发展，发展初期的模拟摄影测量，解析摄影测量处理的对象是实实在在的纸质像片，这个时候的理论模型已经完善，而相应的坐标系即为纸质像片对应的像片坐标系。

现在的数字摄影测量
阶段处理的对象为数码像片，对应的是像素坐标系，这两个坐标系是不同的，为了能兼容以前的理论模型，必须将像素坐标系转换到像片坐标系上，这就是内定向的目的。

也就是确定像片坐标系和像素坐标系之间的关系。

操作过程：左键选择影像文件名，点击内定向按钮，程序即开始内定向，同时进入内定向编辑界面。

编辑内定向结果：由于内定向是程序自动化处理，可能略有误差，为了保证内定向的精确，需一个框标一个框标检查并将十字丝编辑到框标的正中心，且误差需在规范要求内。

方法为：先选择框标选择按钮，再在影像工具中将十字丝调整到红色框标中心，为了让十字丝调整更准确，在影像工具窗口中间点击右键可以放大，最好放到1:8倍及以上再调整十字丝，编辑完毕后，需检查误差满足规范要求。

内定向编辑界面
9.创建立体像对
选择“工程”节点，右键菜单选择“创建立体像对”菜单，即可生成立体像对；
10.相对定向，
概念：通过量取一定数量(最少5个)的相对定向点，解求出相邻相片之间的相对位置关系
操作过程：选择需要处理的立体像对，点击相对定向按钮即进入相对定向界面
点击按钮，系统可自动做相对定向处理，处理完毕后，属性窗口会列出相对定向点的上下视差,需保证上下视差在规范要求内。

11.绝对定向
概念：通过在相对上量测一定量（最少3个，一般是4个或者6个）的外业控制点，解求每张相片的外方位元素
操作过程：
添加控制点：在相对定向界面中，找到该模型对应的控制点点位图，在影像窗口中找到与控制片对应的某控制点大致位置后，单机鼠标左键确认，然后在控制点左右微调窗口调整测标对准控制点，为了保证添加的控制点更加精确，选择左微调窗口的按钮，在立体模式下戴上立体眼镜调节控制点，调整完毕后，在左微调窗口上方的编辑栏中输入相应的控制点名，点击按钮，即将此控制点添加到了立体模型中，同样方法可加入其他控制点
绝对定向计算：添加完毕至少三个控制点后，点击绝对定向按钮，即可做绝对定向处理，在弹出的对话框中会计算出每个控制点的单点误差，摄影测量中每种比例尺都有相应的精度要求（本数据为山地成图比例尺为1:2000，定向精度平面不超过0.6米，高程不超0.6米），如果误差超限，必须进行检查和编辑。

假设某点x超限，先调整步距-，再选中改点，然后点击X+或X-至误差在精度要求内。

特别注意，误差只是作为参考，唯一的标准是在立体状态下，该点必须添加的严格与外业控制点点位一致，如果误差变小了，点位偏移了也是不正确的。

如果每个点都与点位图一致，但是某个点误差较大，那么很
有可能是该点本身就是外业量测或者点位图描述错误，需让外业检核或者重新测点。

12.核线重采样
核线的理解：核线是按照核线的原理对影像进行一次重排列，消除像对的上下视差，让像对有立体感。

操作方法：在相对定向界面中，将影像设定为全局显示模式（使用按钮切换），然后选择按钮，在影像上用鼠标拉框定义核线影像的采集范围，或者选择，让程序自动定义最大核线范围（若用户没有定义核线范围，退出相对定向界面时，程序自动按照最大重叠区生成最大核线范围）；
定义完成后，存盘退出相对定向界面，在工程视图中选择需要采集核线影像的模型，点击按钮，即可完成核线影像重采样。

完成核线后，可以直接左键选中模型文件名，点击显示按钮，即可显示立体影像。

说明：在完成内定向、相对定向、绝对定向和核线重采样后，便可直接进行立体测图。

13.自动匹配：在工程视图中选择需要匹配的模型，点击影像匹配按钮，即可完成影像自动匹配。

14.自动生成DEM：
1）创建DEM：右键工程名，选择创建DEM产品。

2）DEM参数设置：左键选择产品下的DEM节点，在右边的属性窗口中设置DEM的x，y方向间距为2米。

3）自动生成DEM
左键选择相应的DEM模型文件名，点击按钮，即可完成DEM的
自动生成。

左键单个DEM，选择显示按钮，即可显示DEM。

4）编辑DEM
15.左键单个DEM文件名，选择编辑DEM按钮，即可进入到DEM编辑界面中编辑DEM。

DEM编辑原则：DEM为数字高程模型，描述的是地面高程信息，所有的DEM 格网点必须都严格贴准地面，所以DEM的编辑原则就是，戴上立体眼镜，通过人眼立体观测，将高于地面或者低于地面的DEM格网点强制编辑到地面上。

强化理解：DEM描述的是地面高程信息，注意是地面不是表面，简单的理解为所有土壤，水系皆为地面；树，房屋等高于地面的人工建筑不是地面是表面，所以编辑时要将所有房顶的格网点编辑到地面上。

编辑方法：
➢进入线编辑状态：选择左上角线编辑模式按钮或直接回车，进入线编辑状态，同时最好选中调点后锁定测标按钮，在不调整高程
时锁定测标高程，可快捷量测特征线。

➢量测特征线：使用键盘的上下左右键移动立体窗口，如果有绿色的DEM格网点与立体模型地面高程不符，滚动鼠标滚轮中间，将鼠标高
程切至地面，并点击鼠标左键记录下该点,相同的方法量测完毕本特
征线，右键结束，再量测其他特征线将问题dem包围起来，注意量测
的所有点都必须精确切准地面。

➢量测点内插：特征线量测完毕后，选择左上角显示三角网按钮，或者直接点击键盘的A键，显示三角网，通过立体观测，如果黄色的三
角网贴准地面，表示量测的特征线足够，如果中间局部不贴地面，需。