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1、数字产品生产实训实 习 报 告学 院 测绘科学与技术学院 专业班级 测绘工程1203 姓 名 长孙建坤 学 号 1210020322 指导教师 邱春霞 张静 娄宁 日 期 2016年01月15日 4D产品生产实训目录1. 实习目的12. 实习概况13. 1:10000 DRG制作23.1. 基础数据23.2. 应用软件23.3. 制作步骤23.3.1. 图像预处理23.3.2. 数据格式转换33.3.3. 图像校正43.3.4. 图像裁剪83.3.5. 图像拼接83.3.6. 质量控制94. 1:10000 DLG制作104.1. 基础数据104.2. 应用软件104.2.1. MAPGIS6
2、.7输入编辑模块104.2.2. MAPGIS6.7中的快捷键104.2.3. MAPGIS6.7中几个重要概念114.3. 制作步骤114.3.1. 读图分析114.3.2. 新建工程114.3.3. 设置工作目录124.3.4. 创建工程文件124.3.5. 创建图例板134.3.6. 地物信息采集144.4. 质量控制195. 1:10000 DEM制作205.1. 基础数据205.2. 应用软件205.3. 制作步骤206. 1:10000 DOM制作226.1. 基础数据226.2. 应用软件226.3. 制作步骤227. 基于VirtuoZo的4D产品生产267.1. 操作步骤26
3、7.1.1. 新建测区设置测区参数文件267.1.2. 模型生成287.1.3. 模型定向与生成核线影像297.2. 单模型DEM的生成337.3. DOM数据制作347.4. DLG数据制作348. 实习心得3611. 实习目的 随着科学技术的不断更新，计算机技术和3S技术也得到了飞速的发展。数字城市、数字地球等一系列空间描述的概念在不断的提出。显然，传统的测绘已经不能满足社会发展的需求，必须在其基础上进行革新。在新科学、新理念的支撑下，测绘与地理信息系统两门学科的整合将成为一种趋势，单纯的测绘人或者地信人也将不复存在。21世纪，全球地理信息产业将会得到飞速的发展，地球村的伟大目标也将会变成
4、现实。 数字产品生产实习既是地信专业的一门专业实习，也是测绘工程专业的一次大型综合类实习，它结合了地理信息系统原理与应用、摄影测量学、数字摄影测量学，以及地图学、遥感原理等课程。 本次实习涉及的内容多、范围广、综合性强。按照生产实践过程要求，使学生在理论学习的基础上，真正掌握基于GIS软件、遥感图像处理软件、数字摄影测量系统等的1:1万4D（DRG、DLG、DEM、DOM）产品的主要制作方法和技术流程，以及4D产品之间的关系、4D产品制作的质量控制措施。2. 实习概况 本次实习以西安市周边地区1:1万扫描地形图为数据源如下表1-1所示，以及西安市周边地区资源三号全色卫星影像，分辨率为2.1米。
5、借助地理信息软件MapGIS/ArcGIS、遥感图像处理软件ENVI/ERDAS、数字摄影测量系统Virtuo-Zo以及Photoshop等辅助软件完成4D产品生产的方案设计、制作方法选定和质量控制等环节。 表格 2-1 西安市周边地区地形图I49G042014陕棉十厂I49G042015西安西站I49G042016西安市I49G043014鱼化寨I49G043015电子科技大学I49G043016大雁塔I49G044014傅村I49G044015杜城I49G044016曲江池3. 1:10000 DRG制作3.1. 基础数据 本次1:10000DRG制作的基础数据采用的是1998年出版的西安
6、市周边的九幅1:10000扫描地形图，数据的格式为标准TIFF文件。数据采用新版地图标准分幅，扫描分辨率为300DPI。平面坐标系统采用西安80坐标系，高程系统采用1985国家高程系统。3.2. 应用软件 目前，市场上商用的4D产品生产软件种类繁多，功能也比较丰富，但4D产品生产的流程及原理都基本相同。本环节所能涉及到的软件有MAPGIS、PHOTOSHOP、ARCGIS。3.3. 制作步骤3.3.1. 图像预处理 由于扫描地形图在扫描过程中存在灰度失真的情况，加之，地形图年代较久，所以扫描后的地形图色彩显示比较模糊。这在图像校正的过程中对于控制点点位中心的判断造成影响，从而增大校正误差。为了
7、改善图像的视觉效果，提高图像的清晰程度，将图像转换为一种更适合于人机交互处理和分析的形式。 本次采用PHOTOSHOP图像处理软件对西安市周边的九幅扫描地形图进行灰度变换，以增强图像的显示效果。经过图像处理后，我们发现图像的清晰程度得到了有效的改善，如图3-1所示。图表 3-1 图像增强对比图像未处理前图像处理后3.3.2. 数据格式转换 本次DRG的制作采用国产软件MAPGIS。MAPGIS是由中地数码科技有限公司研发的具有独立自主知识产权的大型地理信息系统平台,主要功能包括数字制图、数据库管理、空间分析等。该软件在国内外取得较高的知名度。 由于本次采用的基础数据是西安市周边的九幅扫描TIF
8、F文件，该文件格式MAPGIS不能进行直接编辑，所以需要将其转换为MAPGIS的标准格式*.MSI格式。具体操作流程如下： 运行软件狗，打开软件，设置工作环境目录，在图形处理模块中选择图像分析，点击打开该模块后显示界面如图3-1。图 3-1 在文件菜单下点击输入数据，弹出如下图3-2所示的对话框，在数据格式中选择TIFF文件格式，然后点击添加目录，在对应的数据路径下找到目标文件，然后点击打开，对应的西安市九幅TIFF文件就被加载上来。 选中所有文件，然后点击转换按钮，所有的文件将被转换成MAPGIS的标准文件格式，同时输出到原来的文件路径下。就此完成图像格式的转换工作。图 3-23.3.3.
9、图像校正 DRG的制作实质是将纸质地形图转换为电子的栅格地形图，但是由于纸质地形图在扫描的过程中不可避免的存在几何畸变。因此，需要利用图框点理论坐标以及其对应的图面坐标，经过内插控制点，形成密集的图面控制网，然后经过平差的方法求出扫描图像的最或然坐标。具体的操作流程如下： 打开图像处理模块，点击文件，打开影像，选择第一幅影像i49g042014打开，如图3-3所示。图 3-3在镶嵌融合菜单选择DRG生产，在三级菜单下选择图幅生成控制点，根据该幅影像所在标准分幅的图幅号可计算出图像四个脚点的理论坐标值，弹出窗口如图3-4所示。图 3-4 根据扫描地形图的实际情况设置图框信息时，应将坐标系统选则为
10、西安80坐标系，网格间距设为1公里，图框类型选则四点图框。大地坐标系一栏如果选则，则生成的坐标系统以米为单位，否则，以毫米为单位。在这里我们选则以毫米为单位。根据图幅号生成的四个脚点坐标分别在图上选则对应的实际图面坐标位置，然后一次添加。再添加坐标时，先将光标移到图框坐标上点击鼠标左键激活该点。然后在图像上对应位置寻找内图廓点坐标。如图3-5所示。为了保证控制点具有较高的精度，以便为后续工作提供可靠的控制基础，在寻找点位过程中应当尽量将图像放大到像元。同时应根据像元的灰度变化规律，准确的判断出点位。图 3-5 根据以上方法添加完左上角控制点后，采用同样的方法添加完剩余的三个控制点。然后点击生成
11、GCP，软件会根据四个脚点的控制点坐标在图像上以1公里为间隔生成一系列的公里网格交点和公里网格与内图框交点。在镶嵌融合菜单下点击控制点浏览和控制点信息可以浏览控制点的图面位置和大致坐标信息。如图3-6所示。图 3-6由于生成的控制点的校正坐标并没有精确地与实际图面位置相对应，因此需要将内插的所有控制点逐点进行精确定位。如图3-7所示。完成所有控制点的修改后，点击保存所有控制点信息。在镶嵌融合菜单下设置校正参数。由于图像经过校正后原来的坐标位置及灰度值都将发生改变，因此需要设计合适的采样和量化方法，以期达到较高的校正精度和效果。本次实习数据量大小适中，因此采样方法选择三次多项式，量化方法采用双线
12、性内插法。图 3-7在二级菜单DRG制作下点击逐网格校正，然后软件会根据生成的控制点逐网格对图像进行校正。此时会生成一个新的校正后文件Ji49g042014.msi。完成校正后，软件会生成一个校正后的质量评估报告。报告中显示了校正后图像点位中误差、图廓边长及对角线误差信息。如图3-8所示。本次实习规定图像校正后点位中误差不得大于0.8米。横向、纵向误差不得大于2米，对角线误差不得大于3米。由报告可知本次校正后的图像点位中误差都基本达到厘米级精度。图 3-8 图像i49g042014DRG制作至此则已经完成。此时图像已经大幅度的消除了几何畸变。采用相同的方法分别对剩余的8幅图像进行处理，便可得到
13、相应的DRG产品。3.3.4. 图像裁剪图像完成单幅图像的DRG制作后并不能满足对整个西安市及其周边4D产品的制作要求，因此需要对9幅图像进行裁剪，去除图框，然后拼接在一起形成一副西安市及其周边地区完整的DRG产品。本次裁剪采用MAPGIS的标准图框裁剪功能。由于9幅扫描图像是按国家1：10000标准分幅编制的，所以利用标准图框裁剪功能对校正后的DRG进行裁剪可达到零误差的精度。对图像i49g042014的裁剪结果如图3-9所示。图 3-93.3.5. 图像拼接MAPGIS中采用影像镶嵌的功能可实现两幅图像之间的高精度拼接。但是由于盗版软件的原因，在拼接的过程中只能完成三幅影像之间的拼接，形成
14、一条带状DRG，当两条带状DRG进行拼接时，软件则会报错。针对该问题，经过网上查询，得出结论是由于盗版软件的原因。所以，在拼接过程中采用PHOTOSHOP进行拼接。先在MAPGIS中将三张单独的DRG拼接成一条带状DRG，最后采用PHOTOSHOP完成三条带状DRG的拼接任务，最终得到结果图如图3-10所示。图 3-103.3.6. 质量控制 DRG制作的质量控制主要从三个方面进行控制：点位定位精度、采样量化方法选择、校正限差控制。点位定位精度：控制点的定位精度直接影响到图像校正的精度，以及后续4D产品生产的精度。因此必须进行精确地确定点位位置。在点位定位时应尽量放大图像，使得图像显示到像素级别。同时应结合周围像元的灰度值进行综合判断来确定控制点的图面坐标位置。采样量化方法选择：采样量化选择不同的方法将达到不同的校正效果和精度。但是方法的复杂程度与图像的数据量及电脑处理器的配置高低有着密切的关系，因此应该综合图像的数据量选择合适的采样和量化方法。本次实习采用的数据基本在300M-400M之间，数据量算适中，计算机处理器为酷睿i3。因此，综合考虑，采样方法选择三次多项式，量化方法采用双线性
