航空摄影测量课程设计

《航空摄影测量学》课程设计学校：华东交通大学班级：12级测绘（2）班2015年6月9日目录目录 (2)第一章：课设准备工作 (3)1.课设目的 (3)2.课设的要求 (3)3.课设中的精度要求 (3)4.课设内容和原理 (4)第二章：MapMatrix课设操作步骤 (7)1.新建工程以及添加测区参数和影像 (7)2.内定向 (13)3.相对定向 (15)3.绝对定向 (20)4.核线、匹配采样 (22)5.生成DEM (25)6.创建DOM (29)第三章：VirtuoZo课设操作步骤 (32)1.启动VirtuoZo (32)2.建立测区 (32)3.创建相机参数及外控点文件 (33)4.引入影像 (35)5.创建模型 (37)6.模型定向 (40)7.量测控制点 (44)8.绝对定向计算 (45)9.定义核线范围 (47)10.生成核线影像 (48)11.DEM生产 (49)12.DOM生产 (57)13.DLG生产 (65)第四章：课设感想 (69)第一章：课设准备工作1.课设目的（1）巩固这两个学期对《摄影测量学》和《数字摄影测量学》知识，进一步加深对摄影测量中内定向、相对定向、绝对定向、测标测图、生成、编辑DEM（数字高程模型）等方法的综合运用。

（2）通过该实习，使学生掌握摄影测量最基本原理及用摄影测量手段进行测量的方法和步骤，熟悉数字摄影测量工作站应用软件，在“数字摄影测量工作站”网络版上练习内定向，相对定向、绝对定向、高程点和地物的测绘。

（3）加深对所学理论知识的理解，提高在摄影测量工作中的分析问题和解决问题的能力。

2.课设的要求（1）正确引入数字影像、相机参数及控制点文件。

（2）进行内定向、相对定向、绝对定向并满足《规范》的要求。

（3）按地形图测绘的要求测得一像对的地物与高程点。

（4）进行影像匹配，生成编辑数字高程模型。

（5）生成正射影像。

3.课设中的精度要求（1）内定向精度:中误差 0.005mm（2）相对定向精度:每点残差 0.020mm ; 中误差 0.010mm（3）绝对定向精度:所有点平面及高程中误差小于 0.3m（4）匹配窗口及间隔为 9（5）DEM格网间隔为10m（6）正射影像分辨率 0.5mm（7）等高线间隔 5m（8）模型拼接精度:中误差小于2.0m，大于三倍中误差的点不超过百分之一（9）成图比例尺 1:5000摄影测量过程应反复训练，达到软件使用熟练，操作合理，各种数据文件的查看和修改快捷等。

4.课设内容和原理（1）准备工作阅读数字摄影测量工作站操作指南（网络版中“帮助”中的“教程”），熟悉操作的每一步骤和功能。

（2）内定向概念：在数字摄影测量中，量测出数字化影像的像点（一般指框标点）的扫描坐标，然后根据量测相机的鉴定结果所提供的框标理论坐标，用解析计算的方法解算各点的影像坐标的过程称为内定向。

1、变换公式1）线性正形变换公式(用于仅测3个框标)y a x a b y y a x a a x '+'+='-'+=120210 2）仿射变换公式（用于量测4个框标）yb x b b y y a x a a x '+'+='+'+=210210 3）双线性变换公式（适用于量测了8个框标）y x b y b x b b y y x a y a x a a x o ''+'+'+=''+'+'+=3210321 4）投影变换公式（适用于量测了8个框标）233210323210y b y x a y b x b b y y x b x a y a x a a x '+''+'+'+=''+'+'+'+=（3）相对定向1）概念：是通过5个以上同名像点的像点坐标，利用共面条件方程，根据最小二乘原理解算5个相对定向元素，从而使同名射线对对相交，得到与地面相似的几何模型的过程。

共面方程0222111==Z Y X Z Y X B B B F z y x其中：22222221111111z y x R Z Y X z y x R Z Y X ⋅=⋅=111321321321ωϕωκϕκ---==c c c b b b a a a R (当ϕωκ很小时) 2）模型点坐标X=X S1+NX 1= X S1+B x +N ’X 2Y=Y S1+NY 1=Y S1+B Y +N ’Y 2Z=Z S1+NZ 1=Z S1+B Z +N ’Z 2其中：X 1、Y 1、Z 1——左片像点坐标X 2、Y 2、Z 2——右片像点坐标X S1、Y S1、Z S1——左片投影中心坐标（还有其他的相对定向的方法）（4）绝对定向1）概念：是将模型点在像空间辅助坐标系中的坐标，转换为地面坐标，即确定空间辅助坐标系与实际物空间坐标系之间的变换关系。

2）坐标变换步骤（1）将控制点的地面坐标变换到摄影测量坐标系，（2）根据控制点的地面摄影测量坐标进行绝对定向，（3）将绝对定向后的所有点的模型地面摄影测量坐标反变换成地面坐标。

3）变换方程⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⋅=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡z y x Z Y X c c c b b b a a a Z Y X TP tp tp 321321321λ 其中： []TTP TP TP Z Y X 为地面摄影测量坐标 []T Z Y X为像空间辅助坐标 []T Z Y X ∆∆∆为坐标原点平移量λ 为模型的缩放比例系数⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡321321321c c c b b b a a a 为正交变换系数矩阵，（方向余弦K ΩΦ\\余弦） z y x ∆∆∆K ΩΦ\\\\\\λ为方程中待定的7个空间相似变换参数（每个控制点可建立三个方程，所以已知2个平高点和一个高程点即可解算7个变换参数。

一般生产中一个像对应有4~5个平高点。

）（在本课设中给出4～5个平高点。

）（5）测图、编辑和拼接熟悉测图中每个工具的功能和使用方法。

（6）进行影像匹配，生成数字高程模型，生成正射影像。

熟悉自动生成DEM 和正射影像的过程，并进行编辑。

第二章：MapMatrix课设操作步骤1.新建工程以及添加测区参数和影像（1）启动软件MapMatrix,主页如下：（2）在文件中选择新建工程，在指定的路径中新建文件夹（航天远景0221/例子文件）保存工程数据，工程名与文件夹名一致。

（3）单击产品，在对象属性窗口中设置摄影比例尺为：15000（4）新建航带，在每条航带上加载影像：第一条航带（strip0）加载影像：01-155_50mic.tif、01-156_50mic.tif、01-157_50mic.tif；第一条航带（strip1）加载影像：02-164_50mic.tif、02-165_50mic.tif、02-166_50mic.tif。

（5）对影像进行排序：第一条航带（strip0）按序号从大到小排列，第一条航带（strip1）按序号从小到大排列。

（6）设置每条航带的扫描分辨率：单击影像，在对象属性窗口中设置扫描分辨率为：0.045000。

（7）选择工程名节点，单击编辑控制点和编辑相机参数文件，分别将控制点和相机参数添加到工程中。

2.内定向（1）影像内定向处理，选择影像节点，单击按钮，软件就可以自动处理内定向，其内定向结果为：（2）人工内定向：由于自动内定向处理的精度不是很高，需要自己人工内定向，在影像列表下点击需要内定向的影像，在点击内定向按钮。

（3）在人工内定向是，必要保证每个影像的X，Y中误差都要小于0.005000，即RMS X≤0.005，RMS Y≤0.005。

六个影像的最后人工定向中误差分别如下：3.相对定向（1）创建立体像对：选择工程名，点击右键选择创建立体像对，即可以生产立体像对（2）总体相对定向：选择需要处理的立体像对，单击相对定向按钮，就可以对立体相对进行自动处理。

（4）单个影像相对定向：在整体相对定向完成后，选择单个影像打开，先进行全自动相对定向，完成后会在属性窗口中出现每个影像点的中误差和整体的中误差，删除大于中误差的影像点，再次进行全自动相对定向，直到影像点中误差小于整体中误差的个数有200以上为止。

（3）相对定向完成，输出窗口会提示你相对定向完成。

3.绝对定向（1）添加控制点：在相对定向界面中，依据模型对应的控制片，在影像窗口汇总找到控制点的大致位置后，用鼠标左键单击该位置，，然后在右边微调影像窗口调整测标至控制点的位置，接着在左微调影像窗口的编辑栏中输入相应的控制点名，单点按钮，将控制点添加到立体模型中。

同样可添加其他控制点，单击左微调影像窗口按钮，可在立体模式下添加控制点。

（2）当添加完三个控制点以后会弹出调整对话框，单击ok保存添加控制点的信息（3）添加预测点：在上面添加完三个控制点以后，在工程浏览窗口中选择该模型，点击按钮就可以将预测点添加在影像中去。

（4）调整控制点的中误差：把三个控制点和三个预测点添加完成以后，在调整窗口中查询添加的控制点和预测点的中误差，当中误差大于0.3时，在窗口中通过（X+、Y+、Z+、X-、Y-、Z-）来调整添加控制点的中误差，使其每个中误差都小于0.3。

下面是四个立体像对的绝对定向完后的中误差。

4.核线、匹配采样（1）核线采样：在相对定向界面中，单击全屏按钮，，然后单击定义核线范围按钮，在影像上用鼠标拉框定义核线影像的采集范围，若没有定义核线范围，程序会自动按照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，在工程浏览窗口中选择相应模型，点击按钮，即可完成核线影像重采样。

鼠标拉框定义核线范围如下图所示：（2）映像匹配：在工程浏览窗口中选择模型，并在对象属性窗口设定相关参数。

点击按钮，即可自动完成影像匹配。

如下图所示：5.生成DEM（1）自动生成DEM：在工程视图的DEM节点下选择相应的DEM模型（在右侧属性窗口中可设定相关匹配参数），点击按钮，即可完成DEM的自动生成处理。

（2）编辑DEM：在工程视图的DEM节点下选择需要编辑的DEM，点击按钮，进入DEM,编辑界面。

（3）平滑功能：在面编辑状态下（利用回车键可以在线编辑与面编辑状态间切换），在属性窗口中设定平滑度为1-4间的任意值后，在立体窗口单击左键确认，然后用鼠标左键选择需要平滑处理的区域，按右键结束后，再按下快捷键“s”或按钮，即可对该区域作平滑处理。

如下图所示：（4）点内插匹配点内插功能：在面编辑状态下，点击鼠标左键选择需要内插的区域（Ctrl+鼠标左键可以拉矩形框选范围），按右键结束后，按下快捷键“o”或按钮，即可对该区域作匹配点内插处理。