数字摄影测量生产的相关问题的探讨与分析

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1、数字摄影测量生产的相关问题的探讨与分析 【摘 要】本文介绍数字摄影测量软件与硬件以及生产过程中的质量控制和数字摄影测量生产辅助系统的开发的必要性。 【关键词】数字摄影测量；数字高程模型；数字线划图；数字正射影像图；软件；硬件；质量控制 0 引言 数字摄影测量技术在我国经过多年的发展，如今已进入了实用化阶段，目前我国有相当一部分测绘单位陆续引进了数字摄影测量系统，井逐步形成生产能力。由于正式生产开展时间不是很长，因此可能对于有些使用者来说，许多问题仍不是很清楚，诸如软硬件如何配置？产品究竟有哪些？数字摄影测量生产辅助系统的问题以及产品的质量检查方法等等。本文通过总结一些相关的生产经验，对有关问题

2、提出相应的建议。 1 软件选择 1.1 数字摄影测量软件 已商品化的全数字摄影测量系统较多如徕卡Helava的DPW、Intergraph公司的ImageStation以及国产的部分系统等。国产的全数字摄影测量系统包括武汉测绘科技大学研制的VirtuoZo系统和中国测绘科学研究院研制的JX4G系统，与国外同类产品相比，其具有良好的性能价格比，因此在国内拥有众多用户。两个系统进行比较的话，前者具有自动化程度高，速度快的特点；后者则具有对DEM编辑能力强、精度高的优势。 1.2 辅助软件 商品化的数字摄影测量系统可接收和输出多种数据格式，因此可利用相关的图形图像处理软件对原始数据进行预处理或对最终

3、成果进行后期加工。例如利用Photoshop较强的图象处理功能，就可对原始扫描影像的色调和反差等进行调整，使之影像更清楚。 1.3 自行开发软件 根据不同作业区要求和现有仪器设备状况，在数据转换、定向文件整理、精度检测与统计等方面需要自行开发系列软件来解决实际生产中存在的问题。 2 硬件配置 2.1 计算机 早期的系统一般基于某种高档的图形工作站开发，如Helava系统在SUN工作站上开发。由于微机技术的飞速发展，原来需要高档图形工作站实现的许多功能完全可以在微机上完成，因此，目前的数字摄影测量系统一般都开发了UNIX和WINDOWS NT两套版本。其中NT版本因其硬件价格低廉越来越受到用户喜

4、爱。 2.2 存储设备 数字摄影测量生产中的原始影像、中间或最终成果都将产生较大的数据量。大容量的硬盘阵列和磁带库是解决存储问题的一个途径，但成本较高。采用多个大容量移动硬盘（180GB以上），用于存储作业数据是解决存储同题的经济实惠的办法。 2.3 网络 由于生产过程中不断需要大量的数据传输，因此对于网络性能有较高的要求，快速以太网具有技术成熟、成本低、技术简单等优点。 2.4 输入、输出设备 国内数字摄影测量生产所使用的原始影像一般为光学影像。因此需要高分辨率的专用影像扫描仪来进行数字化，徕卡、蔡司公司均有此类产品。数字正射影像图的输出可选用高分辨率的彩色喷墨绘图机，也可以直接在激光照排机

5、上输出。 3 质量控制 3.1 基础资料的质量控制 基础资料的质量是决定产品质量的关键因素基础资料主要包括航摄底片（或扫描数据）、外业控制资料和空三成果数据。另外，摄影相机的参数也是重要的基础数据。底片质量（底片密度、底片压平）、有无影像缺陷、飞行质量及其参数、航摄仪的参数、控制点的来源和精度等。 3.2 准备工作中的质量控制 在准备阶段，除进行资料、数据的准备和分析之外，一定要制定相应的质量控制内容和策略，学习和理解有关的技术文件。对不能确定的质量指标或技术参数，要先进行试验，在试验的基础上确定每一个生产环节的质量要求。 3.3 作业过程的质量控制 3.3.1 建立参数文件和定向 控制点文件

6、，航摄仪参数文件、项目参数文件和模型参数文件是数字摄影测量生产作业所必须的参数文件，首先做到文件命名的规范和统一，控制点的点号必须唯一，比例尺、DEM格网间距、DOM的地面分辨率等参数内容必须准确无误；定向包括内定向，相对定向和绝对定向，其定向精度必须符合规定要求，尽管VirtuoZo和JX4A都具备了自动定向的功能，但是，对于特殊的情形，仍需要人工引导和人工加测一些相对定向点，定向完成后，所有的定向报告文件均应保留。 3.3.2 影像匹配和采集DEM的质量控制 采用不同的软件其方法有所不同，以VirtuoZo和JX4A为例，分别说明。 （1）VirtuoZo作业质量控制 VirtuoZo作业

7、过程就是对核线影像自动进行立体匹配，形成匹配点和等视差曲线；然后对模型匹配效果进行人工检查，根据需要进行编辑处理；最后将匹配点转为物方坐标，再内插物方DEM由此可见，这一工序的质量控制内容主要是匹配效果的检查，重点检查的区域为影像模糊区，阴影区、大面积水域、森林密集区和建筑区，以及山谷、山脊、冲沟等地形。检查的策略就是实时的过程检查，每一个对象在编辑完成后，必须经检查员检查并签名后，方可开始下一步的作业。 （2）JX4G作业质量控制 JX4G是采用格网趋近的方法实现影像匹配，首先自动生成像方大格网DEM，然后再自动生成像方中格网DEM，最后才生成物方小格网。这一过程的检查，其核心就是在格网大小

8、变换间，由检查员重点进行两项内容的检查，一是加测的高程特征点、特征线是否完整、合理；二是看编辑的效果，是否满足要求，也就是看物方DEM点是否切准地面。 3.3.3 DOM纠正镶嵌过程的质量控制 数字微分纠正：检查所用的数学模型是否准确，纠正影像是否存在明显变形；色彩和色彩调整：应检查相邻各片之间的色调是否一致，否则应采用图像处理的方法进行偏差调整，使之基本趋于一致。 接边检查：模型接边处接边限差是否超限，是否有模糊现象；范围检查：影像范围是否满足规定要求。 3.3.4 DOM注记整饰、元数据 注记检查：位置与名称正确无误、取舍适当、无缺陷性遗漏。 图内外整饰：正确、完备。 3.3.5 DEM质

9、量控制要点 采用数据摄彩测量方法，只做DOM和DEM、DOM一起制作，在质量控制上可有所侧重。如果要求高质量的DEM.则质量控制的内容还应包括以下几个方面： 第一，除量测特征点、线之外，还要量测高程推测区和空白区的范围，并量测高程检查点，用于DEM精度的检测，其数据单独记盘交质检部门。 第二，粗差的检测，对单模型DEM重叠区同名格网点的高程较差进行统计分析，大于3倍高程中误差的点视为粗差。发现粗差后应分析原因，以上模型重测，直到合乎限差要求。 第三，检查DEM是否出现漏洞.外扩范围是否满足要求等。 3.3.6 DLG质量控制要点 采用数字摄影测生产DLG，除进行上述参数文件、定向和匹配结果的检

10、查之外，重点要进行以下内容的检查： 第一，要素采集是否正确，是否有漏绘或重复； 第二，分层、要素分类及属性结构是否正确，属性值是否准确无误； 第三，检查接边是否正确，接边精度是否达到要求等。 3.4 元数据的检查和文件归档的检查 3.5 成果质量的最终检测 成果质量的最终检测，无论对哪个产品来说，都离不开下面几种方法： 第一，野外实地检测法，这种方法成本高，实际操作困难，可以用来做首批产品的抽检。检查目的是产品的平面精度和高程精度。 第二，室内检测点的检查，检测点的获取可以从加密过程中加测保密点，也可在比例尺较大的一级地形图上选取，每幅图的检测点数量视地形情况而定，一般不少于2O个主要针对平面

11、精度和高程精度的检测；另外，也可采用已有资料的检测法，即用更大比例尺的地形图做套合，进行同名点的检查。 第三，目视检测和回放图检测法，主要检查元数据的数据项、DOM影像质量及DLG的内容检测。 第四，软件自动检查和人机交互检查法，检查DEM的粗差、接边、检查DLG的要素的正确性、丢漏，以及属性数据的内容检查。 3.6 关于质量控制的几点体会 1）数字摄影测量生产的质量控制，最重要的是做好生产过程中的质量监控。即在数据采集的整个过程中，要采取一些有效措施，实时地检验并预防和纠正误差和错误。该项工作是在建立数据精度文档和制定严密工序的制度下，按规定的各项质量指标抽取数据；利用各种检测手段和统计工具

12、经常而准确地掌握质量动态，以便发现问题采取措施，防止或减少废次品的再生，使生产过程处于工艺稳定状态。 2）目前数字摄影测量工作站已成为地理信息采集的主要技术手段。但是，就其生产数字产品的过程以及产品本身来看，仍缺乏一套标准化的质量控制体系，因此，国家有关部门应尽快制定相关的技术标准和质量检查难收规定。 3）从产品的检查方法上讲，应逐步提高软件检查的使用范围和深度，从而提高质量检查的效率。 4 数字摄影测量生产辅助系统开发与应用 从1997年起，我国测绘部门开始推广国产的数字摄影测量系统，但由于国产软件标准不一、研究时间短、商品化程度较低等原因。在使用过程中有诸多不便，容易影响系统功能的正常发挥

13、；同时，用于相关辅助生产的软件系统也较少，在生产过程中一些工序或是没有统一的规范化方法、或是较为繁琐，迫切需要一些软件来进行辅助生产，以提高生产质量和生产效率。 4.1 系统开发 4.1.1 系统开发目标 1）替代人工进行较繁琐的数据处理，提高工作效率和工作质量。 2）建立一套较完整的、包括数字摄影测量辅助生产各环节的、自动化程度较高的软件系统。 3）适应现代数字化、网络化的生产要求，对数字摄影测量的生产工艺及生产流程进行规范化的补充与完善。 4）针对全数字摄影测量生产辅助性环节，旨在建立一种科学、规范的生产方法，提高生产质量和工作效率，提高全数字摄影辅助生产的科学性和准确性。 4.1.2 系

14、统开发原则 1）系统性 数字摄影测量生产的辅助生产包括很多工序及生产环节，若只是单独针对某一个生产环节编制软件，则软件数量较多，不易进行管理，且容易造成混乱。所以，应在针对各生产工序的应用进行软件开发的同时，按照不同的功能或某种原则把这些软件重新组织、分门别类。进行系统化的集成。 2）整体性与独立性 虽然系统是不同生产工序的应用软件的系统化集成，但应保持整体界面的一致性及使用方法上的整体性，注意有相互联系的功能模块间的有机组织及成果的相互使用问题；同时，又要保持模块间的相对独立性，不要相互之间关系过于复杂，以提高系统的应用效率。 3）通用性与实用性 为了提高系统的使用范围，系统应尽量包含数字摄

15、影测量辅助生产的各个生产工序，并考虑不同操作系统及网络化操作问题，以使系统具有更大的通用性；同时，应结合生产实践进行总结、开发，提取各生产部门共性的及有广泛使用意义的问题进行开发集成，对于针对实用效能不大、应用期短且无代表性的问题所开发的软件应不要加以集成，使系统具有较好的实用性。 4）可扩性和长远性。 包括数字摄影测量技术在内的数字化生产技术本身处于不断的发展之中，且发展速度非常快。这就要求系统在设计开发时，既要立足当前实际的生产需要，又要考虑今后数字摄影测量技术及整个数字化生产技术的发展，以及由其发展而带来的生产工艺及生产工序上的变化；在系统集成及进行模块化设计时要留有余地，以便能适应系统的扩充及进一步发展的需要。 4.1.3 系统开发中应注意的问题 1）随着数字摄影测量及数字化技术的较快发展及新问题的出现，系统要不断地进行更新和功能扩充，因而要注意实际应用过程中系统的维护和管理问题，更新后的系统要及时全部覆盖原先的系统，避免造成数据的混乱和成果的错误。 2）考虑到系统是由相对较小的程序集成的实际情况，所以在选择编程语言时应