淺談數字攝影測量工作站的作業與產品 11141048 趙婷婷 隨著攝影測量、計算機技術和測繪技術的不斷發展，攝影測量業已經基本完成了由解析攝影測量向全數字攝影測量的過渡。發展到了全數字攝影測量階段。數字攝影測量是基于數字影像與攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法，提取所攝對象用數字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量學的分支學科。全數字攝影測量工作站作為新興的第三代攝影測量儀器。也得到了越來越廣泛的應用。不僅其產品是數字的，而且其中間數據的記錄以及處理的原始資料也是數字的。目前我們在作業中常用的全數字攝影測量系統主要有VirtuoZo數字攝影測量工作站、JX4數字攝影測量工作站和數字攝影測量網格DPGrid。1、 數字攝影測量工作站的組成11硬件組織數字攝影測量工作站的硬件由計算機及其外部設備組成：（1）計算機：目前可以是個人計算機（PC）或工作站。（2）外部設備：其外部設備分為立體觀測及操作控制設備與輸入輸出設備。立體觀測及操作控制設備立體觀測設備：計算機顯示屏可以配備為單屏幕或雙屏幕。立體觀測裝備：紅綠眼鏡，立體反光鏡，閃閉式液晶眼鏡，偏振光眼鏡。操作控制設備：手輪、腳盤與普通鼠標，三位鼠標與普通鼠標，普通鼠標。輸入輸出設備輸入設備：影像數字化儀（掃描儀）。輸出設備：矢量繪圖儀，柵格繪圖儀。12軟件組成數字攝影測量工作站的軟件由數字影像處理軟件、模式識別軟件、解析攝影測量軟件及輔助功能軟件組成。（1）數字影像處理軟件主要包括：影像旋轉，影像濾波，影像增強，特征提取。（2）模式識別軟件主要包括：特征識別與定位（包括框標的識別與定位），影像匹配（同名點、線與面的識別），目標識別。（3）解析攝影測量軟件主要包括：定向參數計算，空中三角測量結算，核線關系解算，坐標計算與變換，數值內插，數字微分糾正，投影變換。（4）輔助功能軟件主要包括：數據輸入輸出，數據格式轉換，注記，質量報告，圖廓整飾，人機交互。2、數字攝影測量工作站的功能（1）攝影數字化：利用高精度影像數字化儀（掃描儀）將像片（負面或正面）轉化為數字影像。（2）攝影處理：使影像的亮度與反差合適、色彩適度、方位正確。（3）測量單像量測：特征提取與定位（自動單像測量）及交互量測。雙像量測：影像匹配（自動雙像量測）及交互立體量測。多像量測：多影像間的匹配（自動多像量測）及交互多影像量測。（4）影像定位內定向：在框標的半自動與自動識別與定位的基礎上，利用框標的檢校坐標與定為坐標，計算掃描坐標系與像片坐標系間的變換參數。相對定向：提取影像中的特征點，利用二維相關尋找同名點，計算相對定向參數。對非量測像機的影像，不需進行內定向而直接進行相對定向時，需利用相對定向的直接解。金字塔影像數據結構與最小二乘影像匹配方法一般都要用相對定向的過程，人工輔助量測有時也是需要的。傳統的攝影測量一般只在所謂的標準點位量測六對同名點，數字攝影測量基于自動化與可靠性的考慮，通常要匹配數十至數百對同名點。絕對定向：現階段主要由人工在左（右）影像定點控制點，由影像匹配確定同名點，然后計算絕對定向參數。今后有可能利用影像匹配技術對新老影像進行匹配，實現自動絕對定向。（5）自動空中三角測量包括自動內定向、連續相對的自動相對定向、自動選點、自動轉點、模型連接、航帶構成、構建自由網、自由網平差、粗差剔除、控制點半自動量測與區域網平差解算等。由于數字攝影測量利用影像匹配替代人工轉刺等自動化處理，可極大地提高空中三角測量的效率。傳統的空中三角測量一般只在標準點位選點，數字攝影測量的自動空中三角測量在選點時，不僅要較多的連接點，有利于粗差剔除、提高可靠性，還要保證每一模型的周邊有較多的點，有利于后續處理中相鄰模型DEM接邊及矢量數據的接邊。（6）構成核線影像：按照核線關系，將影像的灰度沿核線方向予以重新排列，構成核線影像對，以便立體觀測及將二維影像匹配轉化為一維影像匹配。（7）影像匹配：進行密集點的影像匹配，以便建立數字地面模型。（8）建立數字地面模型及其編輯：由密集點影像匹配的結果與定向元素計算同名點的地面坐標（若利用地面元匹配方法，則無需此步），然后內插網點高程建立矩形格網DEM或直接構建TIN。（9）自動繪制等高線：基于矩形格網DEM或TIN跟蹤等高線。（10）制作正射影像：基于矩形格網DEM與數字微分糾正原理，制作正射影像。包括兩種途徑：第一是由立體像對建立DEM后制作正射影像；第二是由單幅影像與已有的DEM制作正射影像，這需要輸入該影像的參數或量測若干控制點后用單片后交法解算該影像的參數。（11）正射影像鑲嵌與修補：根據相鄰正射影像重疊部分的差異，對相鄰正射影像進行幾何與色彩或灰度的調整，以達到無縫鑲嵌。對正射影像上遮擋或異常的部分，用鄰近的影像塊或適當的紋理代替。（12）數字繪圖：基于數字影像的機助量測、矢量編輯、符號化表達與注記。（13）制作影像地圖：矢量數據、等高線與正射影像疊加，制作影像圖地圖。（14）視圖、景觀圖：根據透視變換原理與DEM制作透視圖，將正射影像疊加到DEM透視圖上制作真實三維景觀圖。（15）制作立體匹配片：根據DEM引入視差，由正射影像制作立體匹配片，或者由原始影像制作立體匹配片。由DEM與正射影像制作的立體匹配片不能反映地面物質的高度，由DEM與原始影像制作的立體匹配片能夠反映地面物質的高度。3、數字攝影測量工作站的作業方式原則上，數字攝影測量工作站是對影像進行自動化量測與識別的系統。但數字攝影測量處于發展的早期，對影像物理信息的自動提取自動識別方面的研究還非常粗淺，即使在對影像幾何信息的自動提取自動量測，也還存在許多需要研究和解決的問題，因此，在現階段其作業方式只能是自動、半自動及人工操作三種方式相結合。31自動化與人工干預在自動化作業狀態下“作業”，應無需任何人工干預。系統無法處理的問題應該自動記錄下來留給人工進行后處理，而不能因此使整個系統停止工作去等待人工干預，系統應該繼續正常地運行下去。人工干預應是自動化處理的“預處理”和“后處理”。這就意味著：自動化的作業過程與人工干預不是一個交互的過程，而是分開來的兩個部分。人工干預作為自動化系統的“預處理”與“后處理”，以及交互方式為自動作業準備及善后工作，如必要的數據準備、必要的輔導量測工作等及處理自動化過程所殘留的尚無法解決的問題。按此策略設計的數字攝影測量工作站，雖還需要“人工干預”，但他采用批處理的方式，能充分發揮系統的效率。32人工干預與半自動化在數字攝影測量工作站中，人工的干預不應與模擬與解析測圖中的相同，即在大多數情況下，只需作業人員給一個簡單的“指示”、或概略位置、或近似值，系統就能自動的處理。此時雖然不是自動化地進行處理，仍然屬于半自動化，但這種半自動化比起解析測圖與計算機輔助測圖（數字測圖）中的半自動化，其自動化的程度則跟進一步。特別需要指出的是，在數字攝影測量工作站中，大部分的人工干預與半自動化的處理，依然是借助于影像匹配來代替人眼的立體觀測及借助于特征提取與定位來代替人工的實時量測。4、數字攝影測量工作站的工作流程5、數字攝影測量工作站的產品數字攝影測量工作站的主要產品包括：攝影參數（空中三角測量加密成果或影像定向結果），數字地面模型DEM（或數字表面模型DSM），數字地圖，數字正射影像圖，透視圖、景觀圖，可觀化立體模型，各種工程計劃所需的三