数字摄影测量的发展和展望

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1、1中国地质大学课 程 名 称 测绘学概论 班 级 115093-18 学 生 姓名 沙松龄 学 号 20091002564 2数字摄影测量的发展和展望摘要：数字摄影测量对现代测量产生了深远的影响，本文重点探讨了数字摄影测量的发展现状和趋势，随着计算机技术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，数字摄影测量已经占据了极其重要的位置。信息化测绘是数字摄影的趋势。关键字：数字摄影测量 测绘 计算机 地理信息系统概述：1.1数字摄影测量国内外的发展现状目前，世界上对于数字摄影测量的定义，主要有以下两种观点：1)是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配

2、、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的的分支学科。美国等国称之为软拷贝摄影测量(Softcopy Photogrammetry)，我国王之卓教授称为全数字摄影测量(Full Digital Photogrammetry)。这种定义认为，在数字摄影测量过程中，不仅产品是数字。2)另一种定义，则只强调其中间数据记录及最终产品是数字形式的，即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像(包括硬拷贝，数字影像或数字化影像)提取所摄对象以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量分支学科。这种定义的数字摄影测量，包括计算机辅助测图(常称为数字测图)与影像

3、数字化图。数字摄影测量系统主要由两部分组成：一部分是影像获取装置与成果输出设备；另一部分是一台计算机、数字摄影测量软件及其他外围设备。摄影测量发展到今天，己经进入它的第三个阶段 数字摄影测量阶段。它对整个摄影测量的教学、科研 生产都产生了极其深远的影响。而且，它的影响远远不能认为仅仅是一种技术的发展一个生产设备的改进以及生产效率的提高。数字摄影测量的发展起源于摄影测景自动化的实践，主要就是实现利用计算机立体视觉代替人眼的观侧，确定相应光的过程。1 9 5 0年，美国工程兵研究发展实验室与博士伦光学仪器公司合作研制了第一台自动化摄影测鼍测图仪。20世纪60年代初。美国研制成功的DAM(Digit

4、al Atomatic Map Compilation System)系统成功的将影像灰度转化成的电信号又转化为数字信号，并在此基础上由计算机来实现了摄影测量的自动化过程。这一套系统被认为是世界上第一套数字摄影测量系统。列20世纪90年代。随着计算机技术的高速发展，数字摄影测量也进入高速发展阶段，各种各样的数字摄影测量系统相继推向市场。比较著名有：Zeiss的PHODIS，LeicaHelave的DPWS系列，lntergraph的ImageStation，Vision International的SoftPloter等。我国对数字摄影测量的研究也开始的很早，早在20世纪7 0年代，中国地学家

5、提出了航空摄影测绘地图，数宁化的理论、技术和方法，得到了德国科学界的高度评价和推崇。随后，由于计算机技术等方面的落后，使得我们国家的数字摄影测量系统的研究落后于发达国家。但是，l 9 7 8年，我国著名的测绘学科学家王之卓先生提出了发展全数字自动化测图系统的设想与方案。存此基础卜，武汉测绘科技大学于l 9 8 5年完成了我 第一套全数字自动化测图软件系统WUDAMS。数字摄影测量的发展，是摄影测量发展史上一次重大的变革。它对摄影测量的影响是非常巨大的。过 去 ， 传 统 的 摄 影 测 量 主 要 是 用 来 测 图 ， 国 内 主 要 还 是 线 划 图 。 因 此 ，摄 影 测 量 与 用

6、 户 的 界 面 就 是 一 个 地 图 的 概 念 。 但 是 ， 随 着 数 字 摄 影 测 量 时 代 的 到3来 ， 什 么 是 摄 影 测 量 的 产 品 ?这 个 概 念 要 比 传 统 的 摄 影 测 量 的 概 念 宽 得 多 。 例 如 ：1.2 附 有 内 、 外 方 位 元 素 的 原 始 影 像 数 据就 是 产 品 从 传 统 的 摄 影 测 量 而 言 ， 摄 影 的 影 像 ， 只 是 原 始 的 资 料 。 其 它 的 用户 可 以 购 买 拷 贝 片 ， 作 为 下 一 步 处 理 的 原 始 资 料 。 但 是 现 在 ， 摄 影 被 数 字 化 了 。如

7、果 我 们 对 原 始 的 数 字 摄 影 进 行 了 空 中 三 角 测 量 的 处 理 ， 这 时 影 像 的 内 方 位 元素 、 外 方 位 元 素 己 经 是 己 知 数 据 ， 如 果 我 们 把 内 、 外 方 位 元 素 作 为 头 文 件 与 影 像数 据 一 起 刻 在 光 盘 上 。 这 就 是 一 个 产 品 。 我 们 可 以 想 象 。 如 果 已 知 该 地 区 的 数 字地 面 模 DEM ， 用 户 就 可 以 直 接 利 该 数 字 影 像 的 内 、 外 方 位 元 素 、 影 像 数 据 与DEM 直 接 生 成 该 地 区 的 正 68 科 技 创 新

8、 导 报 Science and Technology Innovation Herald射 影 像 图 ， 不 需 作 任 何 处 理 。 如 果 该 像 片 是 个 平 坦 的 地 区 或城 区 ， 用 户 就 可 能 直 接 纠 正 成 平 面 图 。 但 是 ， 目 前 生 产 单 位 仍 然 按 照 传 统 的 观 念 ，并 没 有 把 定 向 结 果 、 方 位 元 素 与 影 像 保 存 在 一 起 。 作 为 一 个 重 要 的 中 间 成 果 或 是一 种 中 间 产 品 ， 显 然 这 是 十 分 可 惜 的 。1.2.1 数 字 表 面 模 型 DSM， 同 样 是 重

9、要 信 息D SM 通 常 被 认 为 是 无 用 的 信 息 ， 给 摄 影 测 量 作 业 人 员 带 来 很 多 麻 烦 。 例 如 在森 林 地 区 测 图 还 必 须 减 掉 树 高 ， 因 为 。 传 统 的 摄 影 钡 9 量 都 是 以 地 形 为 准 ，所 以 它 必 须 表 达 地 形 的 等 高 线 ， 当 然 今 后 还 是 这 样 。 但 是 大 家 可 能 并 不 知 道 ， D S M 同 样 非 常 重 要 。 它 可 以 用 于 “变 化 检 测 ”， 在 森 林 地 区 ， 可 以 用 干 检 测 森 林的 生 长 情 况 ； 在 城 区 ， DSM 可 以

10、 用 r检 查 城 市 的 发 展 情 况 。 特 别 是 众 所 周 知 的巡 航 导 弹 ， 它 不 仅 需 要 数 字 地 面 模 型 ， 而 更 需 要 的 是 数 字 表 面 模 型 ， 这 样 才 有 可能 使 巡 航 导 弹 在 低 空 飞 行 过 程 中 ， 逢 山 让 ， 逢 森 林 让 森 林 。 但 是 ， 直 至 今天 ， 数 字 表 面 模 型 始 终 没 有 被 认 为 是 一 个 重 要 的 产 品 或 信 息 而 被 保 留 下 来 。1.2.2传 统 的 线 划 图 无 疑 是 摄 影 测 量 的 重 要 产 品其 信 息 可 以 直 接 进 入 G I S系

11、 统 或 各 种 C A D 系 统 ， 为 各 种 工 程 设 计 提 供数 据 。 除 此 之 外 ， 正 射 影 像 图 已 经 受 到 人 们 的 重 视 ， 被 视 为 快 速 成 图 与 更 新 的 重要 手 段 。 但 是 按 传 统 的 观 念 ， 总 认 为 线 划 图 才 是 一 种 正 式 或 正 规 的 图 ， 而 正 射 影像 图 充 其 量 似 乎 也 只 能 是 一 种 辅 助 图 种 。 这 是 由 于 长 期 的 _J惯 所 敛 ， 也 是 受到 当 时 技 术 条 件 的 限 制 。 随 着 技 术 的 发 展 。 这 种 惯 的 看 法 必 然 会 改 变

12、 ， 正 射影 像 图 会 受 到 人 们 越 来 越 多 的 重 视 。由 正 射 影 像 加 DEM所 产 生 的 自 然 环 境 的 三 维 景 观 由 城 市 的 正 射 影 像 、 D EM ， 建 筑 物 的 量 测 数 据 、 房 顶 与 墙 面 的 影 像 纹 理 数 据 所 产 生 的 城 市 环 境 的 三 维 景观 ， 已 经 为 计 算 机 可 视 化 、 计 算 机 模 拟 、 计 算 机 动 画 、 仿 真 、 虚 拟 现 实 、 土 地 与城 市 规 划 提 供 了 数 据 ， 这 为 数 字 摄 影 测 量 的 应 用 开 辟 了 极 为 厂 阔 的 前 景 。

13、目 前 在 国 内 ， 己 经 有 用 户 将 VirtuoZo， 用 于 为 虚 拟 现 实 的 软 件 产 生 数 据 制 作 动画 、 仿 真 及 可 视 化 。 总 之 ， 随 着 数 字 摄 影 测 量 的 发 展 ， 摄 影 测 量 产 品 的 范 围 比 传统 的 线 划 图 要 宽 得 多 ， 我 必 须 对 此 有 充 分 的 思 考 与 认 识2.1计 算 机 软 件 与 数 字 摄 影 测 量2 2.1 VirtuoZo全 数 字 摄 影 测 量 系 统VirtuoZ1)全 软 件 化 o全 数 字 摄 影 测 量 系 统 的 主 要 特 点 ：设 计VirtuoZo是

14、一 个 全 软 件 化 设 计 、 功 能 齐 全 和 高 度 智 能 化 的 全 数 字 摄 影 测 量 系统 。2)高 度 自 动 化4影 像 的 内 定 向 、 相 对 定 向 、 影 像 匹 配 、 建 立 DEM以 及由 DEM提 取 的 等 高 线 和 制 作 正 射 影 像 等 操 作 ， 均 不 需 人 工 干 预 ， 可 自 动 批 处 理进 行 。3)相 对 定 向 的 高 效 率4)灵 活 性该 系 统 提 供 了 “自 动 化 ”和 “交 互 处 理 ”， 用 户 可 根 据 实 际 情 况 灵 活 选 择 。5)通 用 性系 统 不 仅 能 基 于 航 空 影 像 生

15、 产 从 l： 50 000到 1： 50o各 种 比 例 尺 的 4D产品 ， 还 能 处 理 近 景 影 像 、 中 等 分 辨 率 的 卫 星 影 像 、 IKONOS卫 星 影 像 、QuickBird卫 星 影 像 和 可 量 测 数 码 相 机 影 像 。6)采 集 3维 基 础 地 理 信 息 的 理 想 平 台2.2.2计算机视觉与数字摄影测量的区别1)两 者 发 展 的 历 史 、 目 的 不 同 。 世 界 上 第 一 台 电 子 数 字 计 算 机 (ENIAC)在 美 国 诞 生 后 ， 计 算 机 立 体 视 觉 的 开 创 性 工 作 是 从 20世 纪 60年 代

16、 中 期 开 始 的 。l851 l859年 ， 法 国 陆 军 上 校 劳 赛 达 特 提 出 的 交 会 摄 影 测 量 被 称 为 摄 影 测 量 学 的真 正 起 点 。 摄 影 测 量 的 发 展 远 早 于 计 算 机 与 计 算 机 立 体 视 觉 。 在 电 子 数 字 计 算机 出 现 之 前 ， 摄 影 测 量 已 经 是 测 绘 产 业 的 一 个 重 要 组 成 部 分 。 摄 影 测 量 始 终 是 测绘 学 科 的 一 个 分 支 ， 通 过 摄 影 方 式 进 行 测 绘 ， 特 别 是 测 绘 地 形 图 。 因 此 ， 计 算 机视 觉 与 摄 影 测 量 的 目 的 有 很 大 的 差 异 。2)出 发 点 不 同 导 致 基 本 参 数 物 理 意 义 不 同 。 计 算 机 视 觉 是 研 究 怎 样 用 计 算 机模 拟 人 的 眼 睛 ， 实 现 机 器 人 的 视 觉 ，