数字摄影测量

数字摄影测量定义一：基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。

数字摄影测量定义二：基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝影像、数字影像或数字化影像）提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。

数字摄影测量的基本范畴：确定被摄定对象的几何和物理属性，即量测和理解。计算机辅助测图：以计算机及其输入、输出设备为主要制图工具实现从影像中提取地图信息及其转换、传输、存储、处理和显示。

一个完全的机助测图系统包括数据采集、数据处理和数据输出三部分。数据采集主要过程：

1）像片的定向，在解析测图仪上要进行解析内定向、相对定向和绝对定向或一步定向，在机助的立体坐标仪也要经过上诉定向。

2）像片定向后，要输入一些基本参数，如测图比例尺、图幅的图廓点坐标、测图窗口参数。

3）为了形成最终形式的库存数据，必须给不同的坐标（地物）以不同的属性代码（特征码），因而从测量每一个地物之前必须要输入属性码。

4）逐点量测地物上的每一个应记录点，或对地物、地貌（等高线等）进行跟踪，由系统确定点的记录与否。

5）当发现错误时进行联机编辑，包括删除、修改、增补等功能，不过联机编辑不宜过多以免降低测图仪利用效率。

6）所测数据以图形方式显示在计算机屏幕上，以便监测量测结果的正确与否。为快速确定需要编辑的地物，在数据采集时要建立屏幕检索表（作用）。

数字地面模型（DTM）：是地形表面形态多种信息（地形、环境、土地利用、人口分布等）的一种数字化表示。

数字表面模型（DSM）：包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的数字高程模型数字高程模型DEM：一个地理信息数据库的基本内核，若只考虑DTM的地形分量，则为DEM。表示区域D上的三维数字向量序列。V i （X i,Y i,Z i）,i 1,2...n 其中，（X,Y）是平面坐标,Z 是（X i,Y i） D 点对应的高程。

DEM的表现形式：

1）规则矩形格网（GRID）：利用一系列在X，Y方向上都是等间隔排列的地形点的高程Z 表示地形，形成一个矩形格网DEM。

优点：存贮量小（可压缩）, 便于存取和管理：缺点：有时不能准确表示地形的结构和细部

2）不规则三角网（TIN）: 若将按地形特征采集的点按一定规则连接成覆盖整个区域且

互不重叠的许多三角形，构成一个不规则三角网.

优点：能较好地顾及地面的点、线特征，表示复杂地形比规则格网精确；缺点：数据量大，数据结构复杂，管理不便.

3）GRID-TIN 混合网：综合运用规则格网和不规则三角网来表示地形，一般地区使用矩形网数据结构，沿地形特征则附加三角网数据结构。

渐进采样：先按照预定的比较稀疏的间隔进行采样，获得一个比较稀疏的格网，然后分析是否需要对格网进行加密。

逐点内插法：以每一待定点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，

生成DEM的过程：1、建立局部坐标：对DEM每一个格网点，从数据点中检索与该DEM

格网点对应的几个分块格网中的数据点，将坐标原点移至该DEM格网点P（Xp，Yp）

2、选取临近数据点，以待定点P为圆心，R为半径作圆，凡落在圆内的数据点即被选用。

3、列出误差方程式（采用二次曲面作为拟合曲面）V =Ax^2+Bxy+Cy^2 +Dx+ Ey+F Z

4、计算每一数据点的权（数据点到待定点的距离）, 反映了该点与待定点相关程度（距离d 越小，对待定点影响越大，则权越大）。

5、法化求解X （M T PM ）1M T PZ

因为p 位于原点（x,y 均等于0），系数F 是待定点内插高程值ZP 数字地面模型的应用：

1）、基于矩形格网的DEM多项式内插：双线性多项式/ 双曲面内插、双三次多项式内插（三次曲面）；

2）等高线的绘制：等高线跟踪、等高线光滑（曲线内插）

3）立体图透视；4）坡度、坡向的计算；面积、体积的计算；单片修测；数字微分纠正单片修测步骤：

1、进行单张像片空间后方交会，确定像片的方位元素

2、量测像点坐标（x,y ）；3 、取一高程近似值Z0;

4、将（x,y ）与Z0代入共线方程，计算出地面平面坐标近似值（X1,Y1）；

5、将（X1,Y1）及DEM内插出高程Z1;

6、重复步骤4、5，直至（X i 1,Y i 1,Z i 1 ）与（X i,Y i,Z i ）之差小于给定的限差角度判断法建立TIN：当已知三角形的两个顶点（一条边）后，利用余弦定理计算备选第三顶点为角顶点的三角形内角大小，选择最大值对应的点为第三点。

角度判断法建立TIN 步骤为：1、将原始数据分块，以便检索所处理三角形邻近点，不必检索所有数据。

2、确定第一个三角形：离散点中选取一点A 作为第一点，在其附近选取距离最近的一点B 为第二点，对附件的点C 利用余弦定理C为第三点.

3、三角形的扩展：由第一个三角形向外扩展，将全部离散点构成三角网，并保证三角网没有重复、交叉的三角形。向外扩展处理、重复与交叉的检测。原则：每一次新增的两条边，按角度最大的原则向外扩展，并进行是否重复的检测。

4、所有生成的三角形的新生边均经过扩展处理时，则全部离散的数据点被连成一个不规则三角网DEM.

数字影像：像点坐标和每个像点的灰度分布都是用离散数据表示的图像，本质上是一个灰度矩阵。数字影像的获取：（1）采样：图像空间分布范围的离散过程（获取像素）——对现实空间场景（坐标的）离散化形成数字化表示的过程。（也就是用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点（：由连续灰度函数到离散数字图像）

（2）量化：连续灰度函数幅值的离散过程（获取灰度）——将采样得到的影像密度按照一定的规则转换为灰度值的过程。

采样定理（作用）：当采样间隔能使在函数g（x）中存在的最高频率中每周期取两个样时，则根据采样数据可以恢复原函数g（x ）。

数字影像重采样：当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数g（x,y）的数值时就需进行内插，此时称为重采样，即在原采样的基础上再一次采样。（由离散数字图像到原始连续灰度函数）重采样的方法：

1、最邻近法——最邻近法重采样的卷积核是一个盒状函数，直接取与p（x,y）点位置最近像元N 的灰度值为该点的灰度作为采样值，N为最近点。

2、双线性插值法：卷积核是一个三角形函数，与sinc 有一定的相似性。

3、双三次卷积法：卷积核利用三次样条函数，更接近于sinc 函数。相对定向：一张影像的局部同另一张影像的局部匹配的过程

相关定向目的：恢复立体像对在成像瞬间的相对方位，使同名光线对对相交，形成与实际场景相似的几何模型，可分为连续像对相对定向和单独像对相对定向。