VirtuoZo全数字摄影测量系统数字化成图实践

王滋政
（广西航空遥感测绘院）

　　摄影测量学曾经历过模拟摄影测量和解析摄影测量阶段，随着计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理、模式识别、计算机视觉等学科的发展，现已进入数字摄影测量阶段。九十年代初，国内外关于数字摄影测量技术的研究已趋于成熟，数字摄影测量系统DPW得到了很大发展，己由试验阶段步人摄影测量生产阶段。目前国内外已有二十多家厂商推出数字摄影测量系统，如武汉测绘科技大学推出的VirtuoZo，北京测绘科学研究院推出的JX4A DPW，美国Intergraph公司推出的ImageStation，Leica公司推出的Helava数字摄影测量系统等。基于影象数字化仪、计算机、数字摄影测量软件和输出设备构成的数字摄影测量工作站是摄影测量、计算机立体视觉影象理解和图象识别等学科的综合成果，计算机不但能完成大多数摄影测量工作，而且借助模式识别理论，实现自动或半自动识别，从而大大提高了摄影测量的自动化功能。国家测绘局对各省级测绘局向数字化规模生产的转轨实施资金、技术上的大力扶持政策，有力地推动数字摄影测量系统在各地方局的推广应用，数字摄影测量系统的应用使得传统摄影测量生产发生了深刻的变革。
　　1 数字摄影测量系统的组成
　　数字摄影测量系统主要由两部分组成：一部分是影象获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分）是一台计算机、数字摄影测量软件及其它外围设备。
　　VirtuoZo全数字摄影测量系统由以下几个部分组成：
　　※ 高精度影象扫描仪，如Vexcel 4000
　　※ SGI O2工作站（VirtuoZo Unix工作站版本）128MB内存，MIPS R5000，Rev2.1的CPU，主机速度200mHz，2l"彩色立体显示器，24Bit真彩色（分辨率为1280×1024），2GB系统硬盘，选配23GB外置硬盘。
　　※ 高档微机（VirtuoZo NT版本）
　　128MB内存，CPU为PⅡ－MMX300，17"彩色立体显示器，24Bit真彩色（分辨率为1280×1024），9GB硬盘。
　　※ 液晶立体眼镜和红外线发射器
　　※ 手轮、脚盘
　　※ 大幅面高分辨率的影像输出设备，如HP 3500C
　　※ 全数字摄影测量软件VirtuoZo及系统平台Unix或Windows NT操作系统
　　2 作业实例
　　整个区域的空三加密工作在VirtuoZo工作站版本完成，后续成图把作业图幅数据网络传输到微机上用VirtuoZo NT版本完成。
　　2.1 测区图幅资料情况
　　作业图幅位于南宁市郊，属典型的丘陵地貌，小鱼塘遍布，山上多为林木覆盖。图幅包括8个像对。利用六十年代施测的第一代1：1万地形图的外业控制点成果和1975年后施测的各类控制点的成果作控制点内业加密依据。现用航片资料为1997年11月由总参航摄团航摄，相机类型为Rc－30/152，像幅23cm×3cm，航摄比例尺为1：27000，成图比例尺1：10000。
　　2.2 作业过程
　　（1）扫描航片
　　利用美国Vecel Image公司的Vx4000影像扫描仪扫描航摄底片，扫描分辨率为0.025mm，地面分辨率为0.7m，得到TIFF格式数字影像。
　　（2）自动空中三角测量
　　A、区域的建立 新建测区名为nn03，转换TIFF格式为VirtuoZo专用V格式影像；建立nn03测区相机参数文件、地面控制点文件、航带和影像信息文件。
　　B、区域量测 测区全部影像自动内定向，启动系统的连接点的选择及转刺程序，进行自动相对定向、选点、转点，量测，以及自动连接与构网，然后半自动量侧控制点，交互式后处理，检查粗差、删点、加点等。
　　C、区域网平差 调用AT－BG程序进行光束法区域网平差，根据平差结果，在B、C步骤反复检查计算，直到加密成果精度满足规范要求为止。
　　D、自动生成测区各立体模型参数，即完成测区所有模型的定向。
　　（3）从Unix工作站传输加密好的模型数据到NT微机
　　先在微机上用VirtuoZoNT新建测区nn03，然后利用Ws-ftp32软件把测区参数文件、作业图幅8个像对的模型目录及影像数据从Unix工作站传输到微机nn03测区相应路径。由于各模型在Unix 工作站上生成时的各路径参数与NT中路径参数不同，需修改各参数文件中的Unix路径为NT路径，我们自己编制了该项修改程序。
　　（4）生成核线影像
　　在定义的作业区域内，按同名核线将影像的灰度予以重新排列，形成按核线方向排列的立体影像。
　　（5）影像匹配
　　在自动匹配之前，可先进行预处理，在立体模型中量测一部分特征点、特征线、特征面，作为自动影像匹配控制。在数字摄影测量中以影像匹配代替传统的人工观测来达到自动确定同名像点的目的。
　　（6）匹配结果的交互编辑
　　当自动匹配完成后，显示立体模型的视差断面或等视差曲线，采用交互式点、线、面方式的立体编辑，这是VirtuoZo数字摄影测量系统中需要人工干预最多的地方，最后成果质量高低的关键也在此处。
　　常需进行影像编辑的情况有以下几种：
　　a. 影像中大片纹理不清晰的区域，如湖泊、水库。
　　b. 由于影像的不连续，被阴影遮盖等原因，使等高线上一些点没切准地面。
　　c. 人工建筑物，森林等，使得匹配点不是地面上的点，而是物体上的点。
　　d. 大面积平地，沟渠等比较破碎的地貌。
　　（7）生成各像对DEM
　　系统根据影像匹配的视差数据，定向结果参数及用于建立DEM的参数等，自动建立12.5m的规则格网数字高程模型DEM。
　　（8）图幅DEM拼接
　　当8个象对的DEM数据全部生成后，建立作业图幅模型，系统根据该模型参数，调用8个象对DEM进行拼接，然后根据给定的图幅范围裁切拼好的DEM，从而得到作业图幅DEM。
　　也可在第六步编辑完各象对的视差曲线后，不生成各像对DEM而直接进行图幅DEM的生成。系统会自动先生成各象对DEM，再进行象对DEM拼接、图幅裁切。
　　（9）利用图幅DEM进行数字微分纠正生成正射影像，DEM内插生成2.5m的等高线。
　　（10）数字化测图
　　VirtuoZo全数字摄影测量系统利用计算机代替解析测图仪，用数字影像代替模拟像片，用数字光标代替光学光标，直接在计算机上按解析测图仪的作业方法进行数字测图。
　　a. 导人等高线并编辑等高线不合理之处。
　　b．外业控制点图幅内的展绘。
　　c．读高程点。
　　d. 采集耕地、林地、经济林、草地等框架要索，注记。
　　（11）图廓整饰和影像地图输出 调出按l：10000图式要求做好的模板文件做相应的修改，输入正射影像、数字化矢量文件名，系统叠加后生成TIFF格式该图幅的影像地图，即可用大幅面高分辨率的影像输出设备（HP3500C）输出。
　　2.3 成图精度
　　对作业图幅，我们内业用JX3解析测图仪进行打点检查，外业在5"导线控制点基础上用CTS一311S全站仪打点检测。各项精度统计如下：

　　同时在解析测图仪上描绘了部分地物，与用VirtuoZo数字化测图模块描绘的地物进行了套合检查，图上套合差均小于0.2mm，从精度检测结果可知，VirtuoZo全数字摄影测量系统的成图精度已达到常规测图规范要求。
　　3 结束语
　　原则上，数字摄影测量系统是对影像进行自动化量测与识别的系统。但数字摄影测量现在正处于发展的早期，对影像物理信息的自动提取、自动识别方面的研究还不够，即使是对影像几何信息的自动提取，自动量测，也还存在许多需要研究与解决的问题，数字摄影测量系统较适用于地面植披少而影象层次分明的小比例尺影象成图。
　　虽然数字摄影测量系统尚存在欠缺，但由于其理论先进技术优越，有其很大的发展空间，随着计算机技术的飞速发展，数字摄影测量理论的逐步完善，数字摄影测量系统影像匹配、特征提取等关键技术的可靠性和精确性将得到有效提高。全数字摄影测量系统数字化成图生产有着广阔的发展前景。