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1、全数字摄影测量系统(VirtuoZo)七步教学手册目 录前 言3一、数字摄影测量数据准备4二、建立测区与模型的参数设置6三、航片的内定向、相对定向与绝对定向91内定向作业流程：102相对定向作业流程：133绝对定向作业流程：15四、同名核线影像的采集与匹配171生成核线影像182影像匹配18五、DEM、DOM与等高线等数字产品的生成21六、基于立体影像的数字化测图（IGS数字测图）25七、多个模型的拼接、成果图输出30前 言全数字摄影测量系统（VirtuoZo）是武汉适普软件有限公司与武汉大学遥感学院共同研制的全数字摄影测量系统，属世界同类产品的五大名牌之一。全数字摄影测量系统是利用数字影像或
2、数字化影像完成摄影测量作业。由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。从原始资料、中间成果到最后产品都是数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需的三维信息、各种信息系统数据库所需的空间信息。全数字摄影测量系统（VirtuoZo）不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。在对全数字摄影测量系统（VirtuoZo）的使用中，武汉适普软件有限公司摸索和总结出一套简单易学的基本
3、作业流程，使初学者能够更快更好的掌握该系统。该作业流程包括：数据准备、参数设置、定向、核线采集与匹配、DEM与DOM以及等高线生成、数字化测图、拼接与出图七个步骤。一、数据准备数字摄影测量所需资料：相机参数：应该提供相机主点理论坐标X0、Y0，相机焦距f0，框标距或框标点标控制资料：外业控制点成果及相对应的控制点位图航片扫描数据：符合VirtuoZo图像格式及成图要求扫描分辨率的扫描影像数据。VirtuoZo可接受多种图像格式：如TIFF、BMP、JPG等。一般选TIFF格式。数据准备工作具体过程如图1所示：控制点数据获取原始资料相机检校文件航片结合表航摄负片图1 数据准备数字化原始航片(扫描
4、)外业实测或内业加密数据通过相机检校文件获取信息具体操作如下：（以光盘中的hammer数据为例）检查原始数据，数据包括6张影像文件（*.tiff文件）、控制点文件（*.ctl文件）、相机检校文件（*.cmr文件）、每个控制点点位图以及一个数据说明文件，里面给出了数据处理所必须的测区信息。通过分析得到，测区有两条航带，每条航带3张影像，航带和测区的具体信息如图2、图3、图4所示：图2 航带1图3 航带2图4 测区影像分布图二、建立测区与模型的参数设置要建立测区与模型，VirtuoZo系统要设置很多参数，这些参数需要在参数设置对话框上逐一设置。如测区（Block）参数、模型参数、影像参数、相机参数
5、、控制点参数、地面高程模型(DEM)参数、正射影像参数和等高线参数等。其中有些参数在VirtuoZo系统中有其固有的数据格式，需要按照VirtuoZo规定的格式进行填写，如相机参数、控制点参数等。建立测区与模型、设置参数的简易过程如图5所示：设置控制点文件建立测区设置相机参数文件图5 建立测区与模型时的参数设置简易过程设置立体模型生成产品的参数转入原始影像建立立体模型具体操作如下：第一步，数据准备完善后，进入VIrtuoZo主界面，首先要新建一个测区，通过文件打开测区，新建一个名为hammer的测区，系统默认后缀名为blk，默认保存在系统盘下的Virlog文件夹里。*.blk文件其实只是个索引
6、文件，它最终指向的是设置测区里的测区主目录文件夹。*.blk文件建立好之后，系统会自动弹出设置测区的对话框，按照原始数据提供的信息填写相应的内容，之后保存退出。如图6所示：图6 设置相机检校文件、控制点文件第二步，进入设置相机文件，找到刚才在设置测区对话框中新建的相机检校文件，双击进入参数设置界面，相机参数可以直接通过输入按钮，输入原始数据里面已有的相机文件（一般格式为*.cmr）。编辑界面如图7所示：框标坐标像主点偏向相机焦距图7 相机检校参数设置界面第三步，进入设置地面控制点，可以逐点输入控制点文件，或者直接通过输入按钮，直接读取一个控制点文件，如图8所示：图8 地面控制点设置窗口第四步，
7、参数设置完成之后，还需要对影像文件进行转换，将各种影像文件转换成VirtuoZo支持的影像格式（VirtuoZo系统有其自有的影像格式，文件格式为*.vz，后文简称该文件为VZ影像）。进入文件引入影像文件，进入输入影像对话框，通过增加按钮，将所要处理的原始影像引入对话框，由于飞机是循环飞行进行拍摄的，第二条航带的影像的相机文件需要进行旋转：选中第二条航带的3张影像，点选项按钮，在弹出的对话框中将相机旋转后面的选项选择是，确认之后即可看到需要进行相机旋转的影像前有一个红色旋转的符号。然后填写正确的像素大小，该像素大小需要在原始数据里面给出，如果没有提供该数据，可以输入1，系统会自动读取原始影像的
8、头文件，然后给出一个像素大小。参数设置完成之后点处理，影像开始进行转换，转换成的VZ影像将放在测区主目录下的images文件夹里面，每生成一个VZ影像，程序还会为该影像对应一个影像参数文件，文件格式为*.spt。如图9所示：图9 影像转换对话框第五步，进行模型的设置，现以157和156两张影像为例，介绍模型的创建过程：通过文件打开模型，可以建立一个新模型，命名为157-156，默认后缀名为mdl，建立好157-156模型后，程序自动弹出模型参数设置对话框，按照该模型的基本情况设置该对话框，主要设置左、右影像，其它可按程序默认参数设置，之后保存退出。如图10所示：图10 设置模型参数对话框同样的
9、操作，可以把156-155、164-165、165-166这三个模型都创建好，完成所有模型的参数设置。三、航片的内定向、相对定向与绝对定向图11 定向示意图内定向：建立影像扫描坐标与像点坐标的转换关系，求取转换参数；VirtuoZo可自动识别框标点，自动完成扫描坐标系与相片坐标系间变换参数的计算，自动完成相片内定向，并提供人机交互处理功能，方便人工调整光标切准框标。相对定向：通过量取模型的同名像点，解算两相邻影像的相对位置关系；VituoZo利用二维相关，自动识别左、右像片上的同名点，一般可匹配数十至数百个同名点，自动进行相对定向。并可利用人机交互功能，人工对误差大的定向点进行删除或调整同名点
10、点位，使之符合精度要求。绝对定向：通过量取地面控制点或内业加密点对应的像点坐标，解算模型的外方位元素，将模型纳入到大地坐标系中；人工定位控制点进行绝对定向。相对定向完成后（即自动匹配完成后），由人工在左、右像片上确定控制点点位，并用微调按钮进行精确定位，输入相应控制点点名。理论上需要3个控制点，但为了提高精度，程序至少需要4个控制点，一般为6个。定位完本像对所有的控制点后，即可进行绝对定向。利用加密成果进行绝对定向。VirtuoZo可利用加密成果直接进行绝对定向，将加密成果中控制点的像点坐标按照相对定向像点坐标的坐标格式拷贝到相对定向的坐标文件（*.pcf）中,执行绝对定向命令，完成绝对定向，
11、恢复空间立体模型。定向过程如图12所示：立体方式调整绝对定向点普通双屏方式调整绝对定向点图12 数字摄影测量的定向过程内定向处理建立框标模板自动匹配框标中心手工干预调节调用主界面程序直接绝对定向引入外方位元素填入外方位元素参数已知外方位元素调用主界面程序直接绝对定向引入外方位元素转换该文件为VirtuoZo识别的外方位元素文件存在PATB解算的绝对定向参数文件控制点文件自动相对定向人工干预调整相对定向点半自动绝对定向注：以上虚线框内容表示为可选操作，若用户在做完上步操作时已达到要求时，则可跳过不做虚线框中的操作，直接进入到下步操作。具体操作如下：1内定向作业流程：第一步，调用内定向程序（处理定
12、向内定向），建立框标模板（若模板已建立，则进入左影像的内定向），建立框标模板如图13所示：图13 建立框标模版界面不同型号的相机有着不同的框标模板。一般一个测区使用同一相机摄影，所以只需在测区内选择一个模型建立框标模板并进行内定向，其他模型不再需要重新建立框标模板，即可直接进行内定向处理。若一个测区中存在着使用多个相机的情况，则需要在当前测区目录中建立多个相机参数文件，在做内定向处理时，系统会自动建立多个框标模板。界面右边小窗口为某个框标的放大影像，其框标中心点清晰可见。界面左窗口显示了当前模型的左影像，若影像的四角的每个框标都有白色的小框围住，框标近似定位成功。若小白框没有围住框标，则需进行
13、人工干预：移动鼠标将光标移到某框标中心，单击鼠标左键，使小白框围住框标。依次将每个小白框围住对应的框标后，框标近似定位成功。选择界面左窗口下的接受按钮。第二步，左影像内定向；该界面显示了框标自动定位后的状况。可选择界面中间小方块按钮将其对应的框标放大显示于右窗口内，观察小十字丝中心是否对准框标中心，若不满意可进行调整。框标调整有自动或人工两种方式：自动方式：选择自动按钮后，移动鼠标在左窗口中的当前框标中心点附近单击鼠标左键，小十字丝将自动精确对准框标中心。人工方式：若自动方式失败，则可选择人工按钮，移动鼠标在左窗口中的当前框标中心点附近单击鼠标左键，再分别选择上、下、左、右按钮，微调小十字丝，
14、使之精确对准框标中心。内定向界面如图14所示：图14 内定向窗口第三步，右影像内定向；与左影像内定向相似，进行右影像的内定向第四步，退出内定向程序模块；注意：对于已做过内定向处理的模型，当在 VirtuoZo 标准版界面上单击处理模型定向内定向菜单项时，系统会弹出上次的内定向处理结果并询问是否重新进行内定向处理，如图15所示：图15若对此结果满意，则单击否按钮退出内定向。如果对结果不满意，则单击是按钮重新进行内定向处理。这种情况很常见，比如在进行模型157-156内定向的时候，完成了影像157和156的内定向工作，当进行156-155模型内定向的时候，156影像将会弹出类似的对话框询问是否重新
15、量测。2相对定向作业流程：第一步， 调用相对定程序（处理定向相对定向），程序界面如图16所示：图16 相对定向界面第二步，量测同名点（一般在对非量测相机获取的影像进行相对定向时进行此项操作）。对于非量测相机获取的影像对，由于左右影像重叠区域的投影变形较大，在自动相对定向之前一般要量测1对同名点（点位应选在左、右影像重叠部分左上角位置的附近）。若当前模型的影像质量比较差，则需量测35对同名点（点位均匀分布），以保证可靠地完成自动相对定向。对于航空影像，一般不需要这一操作，可直接进行自动相对定向。手工量测同名点：首先确认鼠标右键菜单下的菜单项和菜单项下的子菜单项全都处于未选中状态，然后分别量测同名点的左、右像点坐标。分别在左右两张影像上找到同名点，先点取左影像的同名点，在同名点位置点击鼠标左键，此时系统弹出像点量测窗，放大显示该点点位及其周边的原始影像。然后精确调整点位，也可以通过右边的微调按钮进行调节。同样，右影像的操作也这样进行。当在左右影像上找到一对同名点时，
