1、数字摄影测量原理与应用实习指导书一孙久运编地理信息与遥感科学系 二 O一 0年 六 月1一、一、一、一、PCIGeomatic模块模块模块模块OrthoEngie数字摄影测量应用数字摄影测量应用数字摄影测量应用数字摄影测量应用1、 启动 G eomaticsG G G O rthoEngieO O O ， 新建 并命 名一 PCI工 程文 件。图 1PCIG eomaticsG G G 主界面启动 G eomaticsG G G O rthoEngieO O O图 2启动后 G eomaticsG G G O rthoEngieO O O 界面建 立工 程文 件时 需要 设置 以下 参数 ：
2、1工 程的 一般 信息 （ Genralprojectinformation） ； 主要 设置 数学 模型 方法 、相 机类 型和 外方 位元 素的 获取 方法 。 TIPS:外 定向 方式 选择-ComputefromGCPs&TiePoints意 思是 外定 向时 外方 位元 素的 确定 通过 地面 控制 点利 用光 束法平 差 计 算 获 得 。 如 果 选 择 -userinput则 意 味 着 立 体 像 对 外 定 向 时 ,外 方 位 元 素 是 通 过 用 户 直 接 输入 的 。 如 GPS辅 助 空 中 三 角 测 量 通 过 GPS定 位 技 术 获 得 的 外 方 位
3、元 素 。 但 是 ， 一 般 情 况 下 ， 外 方 位元 素都 是通 过控 制点 解算 方法 获得 。 2输 出及 默认 的投 影（ Output&defaultprojection） ； 本 实验 采用 的数 字影像 的数 字化 采样 间隔 为 0.5um ， 比例 尺为 1： 80， 所以 像元 对应 的地 面空 间分 辨率 为 0.4m 。 相 机校 准信 息（ Cameracalibration） ； 设 置相 机焦 距、 校准 参数 （包 括物 镜畸 变和 主点 偏移 ） ，框 标平 面坐 标 、 像 片比 例尺 ， 地 球半 径等 参数 。 相 机焦 距 ： 152.86m m
4、 ； 物 镜畸 变和 主点 偏移 值设 置为 0。2图 3工程设置2、 数字 影像 内定 向TIPS： 数字 影像 相对 定向 的原 理： 数字 影像 相对 定向 的实 质就 是建 立像 片平 面坐 标系 中像 点的 平面坐 标与 扫描 像素 坐标 系中 相应 的像 点像 素坐 标的 一一 对应 的关 系， 通过 仿射 变换 来实 现， 其基 本变换 公式 为：)()( )()( 02010 02010 JJnIInyy JJmIImxx += +=其 中 ： （ 00,yx） 为 像主 点坐 标 ； （ 00,JI） 为 像主 点的 扫描 坐标 ； ),(yx， ),(JI分 别为 任意 像
5、点 的平 面坐 标和 扫描 坐标 。 因 此， 内定 向的 过程 即为 解求 仿射 变换 的六 个变 换参 数， 通常 通过 框标 的定 位来 解求 。 首 先打 开原 始的 立体 影像 对： Procesingstep-Datinput3图 4打开立体影像对 打 开原 始的 立体 影像 对以 后 ， 就 可以 定位 框标 的像 素坐 标 。 首 先用 鼠标 定位 相应 的框 标的 中心 点 ，（ 误差 应在 1个 像素 以内 ， 尽 量放 大框 标影 像以 提高 定位 精度 ） 。 获 得该 框标 中心 的像 素坐 标 ， 然 后在 图 5右 图中 ， 通 过 按 钮接 收该 点的 像素 坐
6、标 。 如 要修 改可 以通 过 按 钮清 空文 本框 ，再 重新 设置 即可 。图 5定位框标的像素坐标 立 体像 对的 框标 像素 坐标 确定 以后 ，就 完成 了数 字影 像的 内定 向工 作。 OE将 自动 进行 内定 向参数 的 解 算 。 可 以 通 过 Procesingstep-Reports查 看 影 像 的 内 定 向 信 息 。 影 像 的 内 定 向 信 息 主 要 包 括相 机校 准信 息（ Cam erCalibration） ， 框标 的理 论平 面坐 标（ Fiducialm rks） 。3、 外定 向（ ExteriorO ientaioO O O ）外 定向
7、 的过 程即 外方 位元 素 ),( SSSZYX 的 获取 过程 ，在 OE中 提供 了两 种外 方位 元素 的输入 方法 ：OpenPhot41如 果已 知外 方位 元素 ，则 可以 直接 通过 手工 输入 。 通 常 情 况 下 ， 外 方 位 元 素 是 通 过 控 制 点 计 算 得 到 。 OE中 提 供 各 种 控 制 点 的 输 入 方 法 用 于 计 算 外方 位元 素。 下面 介绍 两种 常用 的方 式。图 6控制点的输入方式从 数据 文件 输入 控制 点， 输入 后控 制点 将标 记在 影像 上。 如图 7所 示。图 7通过数据文件输入控制点 输 入控 制点 后即 可通
8、过光 束法 平差 进行 立体 像对 的外 方位 元素 的计 算。TIPS： 光 束法 俗称 一步 定向 法 ， 它 是通 过共 线方 程 利 用 地 面 控 制 点 及 其 对 应 的 同 名 像 点 整体 求 解 立 体 像 对 的 外 方 位 元 素 ： ),(1111111 SSS ZYXS ，),( 2222222 SSS ZYXS 。 其 原理 如图 8所 示： 通 过 OE-ProcesingStep-Modelcalulations便 可 执 行 光 束 法 平 差 计 算 外 方 位元 素 。 计 算 完 毕 可 以 通 过 Procesingstep-reports-proj
9、ectreport查 看。4、 影像 匹配 （ imagematching）手 工 采 集 控 制 点 （ ColectGCPsmanualy） 通 过 数 据 文 件 输 入 控 制 点 (ImportGCPsfromfiles)数 据 文 件 的 格 式 ： 如 IPLXYE：分 别 代 表 点 号 、 像 素 坐 标 和 点 的 空间坐标a1 a2S2GCPS1图 1 8光束法平差示意图5TIPS： 影 像 匹 配 就 是 利 用 互 相 关 函 数 评 价 两 块 影 像 的 相 似 性 以 确 定 同 名 点 ， 同 名 像 点 是 获 取 DEM的 先 决 条 件 （ 影 像 匹
10、配 原 理 参 考 如 图 8） ， 要 内 插 DEM需 要 有 一 定 数 量 的 地 面 离 散 点 ， 一 对 同 名 像点 可 以 确 定 一 个 地 面 点 ， 因 此 ， 因 此 ， 要 获 得 满 足 一 定 精 度 的 DEM就 要 匹 配 大 量 的 同 名 点 ， 本 次实 习要 求至 少匹 配 20个 以上 的同 名像 点。OE中 提供 了两 种匹 配方 式：手 工采 集同 名点 (Manualycolectiepoints)自 动 匹 配 同 名 点 (Autom aticalycolecttiepoints) 手 工采 集同 名点 窗口 如图 9。 步骤 如下 ：
11、首 先 在 立 体 像 对 的 左 影 像 中 选 择 待 匹 配 的点 。 TIPS： 在 立体 像对 的左 影像 中选 择待 匹配 的点时 ， 要 尽量 选择 特征 点且 在重 叠区 域内 要均 匀分 布。 选 中 和。 选 中 AutoLocate,则 在 左影 像中 选择 待匹 配的 点时 ， 在 右影 像中 采用 相关 技术 自动 匹配 出同 名点 。 在 左影 像中 选择 了一 点 T01， 则 在右 影像 的同 名区 域内 自动 匹配 出该 点的 同名 点。 如图 10所 示。TIPS： 匹 配点 在数 字摄 影测 量中 也就 是连 接点（ iepoints） ， 所 以 匹 配
12、 出 的 同 名 像 点 以 T开头 ， 大 家要 尽量 使用 这种 标识 ， 同 时 ， 同 名点号 不能 重复 。图 9同名点采集界面图 10手工匹配同名点 选 中 ， 匹 配出 同名 点以 后 ， 要 执行 光束 法平 差计 算 ， 求 出该 同名 点对 应的 地面点 坐标 。如 图 1。图 1同名点及其对应的地面点坐标 点 击 保 存匹 配的 同名 点及 其对 应的 地面 点坐 标。 通过 可 以修 改。 自 动匹 配同 名点 。 （ 不建 议采 用）TIPS： 自 动匹 配界 面中 各参 数的 含义 ： No.ofTiePointsperArea:在 立体 像对 的重 叠区 域内 所期望 匹 配 出 的 同 名 点 数 ； MatchingThreshold:匹 配 阈 值 ， 在 0-1之 间 。 Aprox.Elevation:近 似 高 程 ，通 过给 定一 个近 似高 程， 加快 匹配 速度 。
