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1、全数字摄影测量在城市测绘中的应用合肥市测绘设计研究院 殷 年摘要简述全数字摄影测量的发展，并对 VirtuoZo 全数字摄影测量系统在我院的综合应用做了一个较为全面的概述，并提出了全数字摄影测量面临的问题与建议。关键词数字摄影测量 三维景观 4D 产品THE APPLICATION OF FULL DIGITAL PHOTOMMETRYIN URBAN SURVEYING AND MAPPINGHEFEI SURVEYING AND MAPPING INSTITUTE YIN NianAbstract：The paper introduces the development of digita
2、l photogrammetry，and the VirtuoZo，a full digital photogrammetric system，Its applications in Hefei Surveying and Mapping Institute. Also some questions and suggestions were raised in this paper.Key words：digital photometry;3d-landscape;4d products一、 前言摄影测量在经历了模拟摄影测量、解析摄影测量阶段后，已全面进入全数字摄影测量时代。全数字摄影测量“它
3、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。事实上，数字摄影测量的许多概念，以及它在整个地理信息产业的影响，都远远超过模拟摄影测量到解析摄影测量的变革。 ”（张祖勋、张剑清数字摄影测量的发展、思考与对策 ）全数字摄影测量系统的不断完善与普及，在城市测绘中发挥了巨大的作用，已成为数字城市建设中获取基础空间信息的强大理想平台。我院历来重视测绘新技术的推广与应用，在九十年代中期引入两台 APS-P 解析测图仪，在基本地形图的更新测绘中发挥了重要作用。之后在 2001 年，又引进武汉适普公司 Virtuo
4、Zo 全数字摄影测量系统，成功应用于基础空间信息产品（4D 产品）生产，城市三维景观制作，三维 GIS 开发等，数字摄影测量产品已成为我院主要的产品形式。二、 常用作业流程资料收集、分析像控点测量 影像扫描 自动空三测量 各种参数文件 生成核线影像数据采集 影像自动匹配、编辑外业调绘 DEM 生成 数据编辑 正射影像纠正处理 DEM 拼接、检查 数据检查 正射影像拼接、裁切矢量图数据 正射影像数据 DEM 数据三维景观成果上交、入库 三、 系统配置1、软件配置：操作系统：Windows 2000全数字摄影测量系统：VituoZo 3.2城市建模可视化软件：CyberCity2、硬件配置：微机配
5、置：PIII 1.0G/1.0G 内存/60.0G 硬盘/50xCD_ROM/Philips19 英寸/3D labs 显卡/ 立体眼镜/手轮、脚盘/连接设备。PIV2.4G/1.0G 内存/120G 硬盘/40xCD_ROM / Philips19 英寸/3D labs 显卡/立体眼镜/手轮、脚盘/连接设备。绘图仪：HP DesignJet 5000ps/HP DesignJet 800。四、 应用实例1、 4D 产品生产自 2001 年引进全数字摄影测量系统以来，完成了合肥国家高新技术产业开发区、合肥政务文化新区、各区产业园区、小城镇测绘等测绘项目约 50 个，完成 1：1000 比例尺地
6、形图约 300 平方公里，项目的空三加密工作都在空三软件 AAT（AATM+PATB ）中完成。 1.1 测区图幅资料情况 合肥地处江淮平原，属典型的丘陵地貌。航片资料为 2001 年 6 月航摄的合肥市真彩色航摄像片，相机类型为 RC-10/152，像幅 23cm23cm，航摄比例尺为 1：6000，成图比例尺 1：1000。 2004 年 5 月航摄的小城镇真彩色航摄像片，相机类型为 RC-10/152，像幅 23cm23cm，航摄比例尺为 1：5000，成图比例尺 1：1000。1.2 作业过程 （1）扫描航片：采用美国 Vx5000 专用影像扫描仪扫描航摄底片，扫描分辨率为0.025m
7、m，地面分辨率为 0.15m，影像数据存储为 TIFF 格式。 （2）自动空中三角测量：自动空中三角测量包括自动内定向、自动相对定向和转点、半自动量测控制点、区域空中三角测量整体平差、区域空中三角测量整体平差、自动建立区域立体模型及参数。（3）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。 （4）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。 （5）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
8、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。（6）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，自动建立规则格网数字高程模型 DEM。 （7）图幅 DEM 拼接 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，调用所 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。 （8）利用图幅 DEM 进行数字微分纠正生成正射影像。（9）全要素地物采集：全要素地物采集在 VirtuoZo 软件的 IGS 地
9、物测绘模块中采集，通过数字立体影象，按类似于解析测图仪的作业方式，人工交互式地分类测绘各种地物要素，生成数字矢量图。（10）外业调绘：对内业采集数据进行全面实地检查、对变化较大的地形、地物进行修测，对内业无法判测和个别遗漏的地形要素和地物进行补测，高程采用全野外采集。（10）图形编辑：根据外业调绘成果对采集的地形原图中地物地貌表示不合理之处进行必要的处理，相邻图幅的接边处理，以及道路、河流、街道等名称的注记。 （11）检查验收：按规范的要求对产品检查验收。（12）成果提交1.3、成图精度通过实地检测，1：1000 地形图平面位置中误差地物点对最近野外控制点的点位中误差小于图上 0.35mm，与
10、邻近地物点间距中误差小于图上 0.26mm；高程注记点对最近野外控制点的高程中误差不超过 0.13m，均满足规范要求2、城市建模与虚拟景观建立城市建模与虚拟景观是构建数字城市的重要组成部分。对于城市规划，房地产开发，交通管理，消防调度，洪涝灾害的直观评估及大中小城市的深度开发建设，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。我院在 4D 产品的生产与城市三维景观的建立上作了有效的尝试，测区选在合肥市繁华的商业街长江路上，范围约 2 平方公里。2.1 测区图幅资料情况航片资料为 2001 年 6 月航摄的合肥市真彩色航摄像片，相机类型为 RC-10/152，像幅 23cm23cm，航摄比例尺为 1：6000
11、。2.2、作业过程（1）地形地貌重建：根据已生成的 DEM、DOM,进行地形地貌重建。通过程序直接对 DEM 和 DOM 进行叠加处理,生成城市的三维地形模型。（2）常规特征地面房屋重建：利用 VirtuoZo NT 或 CyberCity 程序,直接从航片上提取此建筑的三维坐标，构建城市建筑物立体模型框架结构。（3）自动提取和粘贴纹理：软件可以自动从航摄影像上提取原始纹理，并自动粘贴于构建的建筑物框架顶面和墙面。这是一种全自动的作业过程，可以满足一般的城市规划需要。（4）模型拼接：在三维环境中检查三维地形地貌的地理编码及数据精度将CyberCity 生成的常规房屋模型准确的按地理位置集成到三
12、维地形地貌上。（5）所有模型数据建库及管理：进行相应的属性录入，从而进行真正的三维 GIS建库及管理。（6）地面摄取真实纹理：由于自动提取的纹理在展现效果上不是太理想，我们组织人员拍摄沿街所有建筑的侧面纹理，并将建筑物墙面纹理逐个地填充于相应的模型力面上，以达到真实反映城市的目的。（7）制作动态飞行的播放文件（8）提供成果：播放文件（AVI 或 MPG 格式） ；城市三维模型数据（3DV 格式） 。2.3 成果应用该成果先后在合肥市多媒体触摸屏系统 、 合肥之窗城市多媒体地理信息光盘中得到应用，并多次在规划法宣传、测绘法宣传中宣传展示。3、城市用地测量全数字摄影测量在城市大面积征用土地的勘查测
13、绘中也发挥着重要作用，我院利用摄影测量方法先后完成大房郢水库、合肥政务文化新区等 5 个项目的用地测量。3.1 测区图幅资料情况 航片资料为 2001 年 6 月航摄的合肥市真彩色航摄像片，相机类型为 RC-10/152，像幅 23cm23cm，航摄比例尺为 1：6000，成图比例尺 1：1000。 2004 年 5 月航摄的小城镇真彩色航摄像片，相机类型为 RC-10/152，像幅 23cm23cm，航摄比例尺为1：5000，成图比例尺 1：1000。3.2 作业过程（1）扫描航片：采用美国 Vx5000 专用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 0.15m，影像
14、数据存储为 TIFF 格式。（1）实地土地征用线，权属界线调绘：采用航测放大象片进行全野外权属界线及土地利用现状调绘。 （2）象片控制点测量：采用 RTK 测定各象控点的平面位置及高程。（3）界址坐标测量：采用 RTK 测定各界址点的平面坐标。（4）自动空中三角测量：自动空中三角测量包括自动自动内定向、自动相对定向和转点、半自动量测控制点、区域空中三角测量整体平差、区域空中三角测量整体平差、自动建立区域立体模型及参数。（3）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。 （4）用地与权属界线采集：界线采集在 VirtuoZo 软件的 IGS
15、 地物测绘模块中采集，通过数字立体影象，根据外业调绘成果采集需要地物要素，生成数字矢量图。（5）图形编辑：根据外业资料在具有图形编辑功能的微机上按照库区淹没线，权属界线、土地分类，先高一级后低一级的先后顺序进行编辑，标注各种说明。建立点、线、面的拓扑关系。（6）面积量算及统计： 只要建立了地形要素的拓扑关系，并在属性编码上对不同要素进行分类，可以在很多软件中进行人工或自动面积计算与统计分析。较常用的工具软件是 autocad 软件。 （7）检查验收：按项目技术设计书的要求对产品检查验收。（8）成果提交：权属界线及土地利用现状线划图形文件*.DWG(软盘)；土地调查统计表；影象矢量叠加图等。3.
16、3 将摄影测量方法用于城市用地测量，节省大量野外作业工作量，提高测绘成果的精度。五、 问题与建议1、摄影测量发展到今天，传统的模拟摄影测量仪、解析摄影测量仪被全数字摄影测量系统取代，传统的航摄仪已被数字航摄仪取代，而城市测量规范 、航测规范中的部分规定缺少了对全数字摄影测量的作业指导。2、对大规模的航测成图，各区域网接边处理是否可以考虑把每个区域网看作一幅航片，把各区域放在一起做平差处理，以提高整个作业区的成图精度。3、城市发展到一定阶段，基本格局已定，每次的航飞都耗费大量的人力、物力、时间，而且存在大面积的重复飞行，将来是否有一种设备能对城市变化的区域进行局部低空拍摄修复处理。4、LIDAR +
