数字摄影测量实验教程
数字摄影测量实验教程
上机实验指导
摄影测量实验室
实验数据：
数字航片：
相机文件：
控制点文件：
控制点参照图。
实验一：Virtuo Zo数字摄影测量系统总体操作
1 实验目的
熟悉Virtuo Zo数字摄影测量系统软件的总体概况，了解其工作原理及其所能满足何种操作需求，。掌握操作流程及其测区和模型的构建。
2 实验内容
Virtuo Zo数字摄影测量系统各个功能菜单的使用方法；如何进行数据准备；重点掌握测区的建立以及模型的建立方法。
3、硬盘目录及测区目录
1、硬盘目录结构简图如下：
其中，系统目录的内容为：Bin目录：
执行程序目录，存放系统的所有可执
行程序及框标模板文件。
Virlog目录：存放测区的路径文件
(c:\Virlog\Blocks\<测区名>.blk)
2、测区目录
某测区用户目录（在创建一个新Block
时，系统以用户所给的测区名自动产生
该测区目录），存放该测区所有参数文
件及中间结果、成果等。
Images目录：影像目录，存放VirtuoZo
影像文件、影像参数文件、内定向文件、
影像外方位元素文件。
模型目录：系统以所给的模型目录名自
动建立(如01-156_50mic.tif_01-155_50mic.tif.ste目录)，存放该模
型所有信息。Product目录：4D产品目录，存放当前模型所有已生成的产品及输出文件。
TMP目录：核线影像目录，存放当前单模型的核线影像文件。
4 Virtuo Zo数字摄影测量系统工作流程图
VirtuoZo的主界面上有十一个菜单项，依次为：文件、设置、空中三角测量、处理、产品、镶嵌、测图、显示、工具、向导和帮助
5、建立测区和模型
5.1 建立测区
1. 新建或打开一个测区
测区是待处理的航空影像所对应的地面范围（或区域）。
VirtuoZo 3.7（教学版）主界面中的文件菜单下将新建与打开合并为打开测区。
单击打开测区菜单项，系统弹出打开或创建一个测区对话框。已存在的测区在列表框中被列出。若需要新建一个测区时，需在文件名一栏中输入一个测区名。系统会自动将*.blk文件保存在
C:\Virlog-Blocks文件夹下。请不要更改测区路径，以免以后每次打开该测区时都需查找其路径。然后单击打开按钮即可。
2. 设置测区参数
在测区设置对话框中可以看到，所示的几个编辑框。
针对提供的实习数据参数如下设置：
⑴主目录路径选择在控制点文件、加密点文件和相机检校文件所在的文件夹。
⑵控制点文件选择njut.ctl。（控制点的扩展名为.Pas或.grd或.ctl）
⑶加密点文件选择njut.ctl。
注：本实习数据的控制点文件和加密点文件相同。
⑷相机检校文件选择njut.cmr。（相机的扩展名为.cmr）
测区参数对话框
⑸摄影比例尺为1：5000。
⑹航带数：1。
⑺影像类型：可量测数码相机。
⑻成果参数按缺省设置。
设置完所有的参数后，单击保存按钮即可。
2 数据准备
1. 选择E盘建立自己的学号文件夹，E:\060509001。将实验数据拷贝到自己的文件夹中。
2. ⑴将资料中影像文件夹中的下列文件拷贝到D:\***\images文件
夹中：①528.tif、529.tif、530.tif等3个tif影像文件，
②控制文件
注：此文件为测区分布及控制点分布文件。
控制点文件数据：
9
控制点名称 X Y Z
911 115531.726000 152322.931000 56.551000
912 116067.083000 152415.720000 49.700000
913 117288.901000 152786.232000 46.819000
921 115343.511000 151493.330000 66.057000
922 115987.619000 151216.408000 52.384000
923 117128.223000 151032.858000 40.483000
931 115373.659000 149671.589000 46.205000 932 116174.660000 149781.520000 39.566000 933 117057.469000 149745.760000 37.435000
数码相机文件数据：
0.000000 0.120000
70.500000
1 -33.930000 -33.930000
2 -33.930000 33.930000
3 33.930000 33.930000
4 33.930000 -33.930000
3. 将tif 影像文件转换为VirtuoZo系统的格式（.vz格式）。
启动引入影像功能：在主菜单上单击文件→引入→影像文件菜单项：
系统弹出输入影像对话框，需改正的参数如下：
⑴像素大小（mm）：0.006（注意当不知道像素大小时可输入-1）
⑵影像类型为量测数码相机
⑶加载要引入的影像
按增加按钮选择需转化格式的tif影像（可选择多幅影像），按处理按钮将影像格式转换为后缀为.vz 的影像。
注：需要修改输出路径到自己的文件夹中。
3 新建或打开模型
打开测区以后就可以打开模型进行作业了。
⑴如果只是打开一个已有的模型，就从列表里选择一个，VirtuoZo
就会把它加载入系统。选择设置菜单下的模型设置可是进行参数设置。
⑵如果要新建一个模型，请输入一个文件名，模型名的取法应使你知
道该模型对应哪两张航片，模型名中不能包含空格和反斜杠\，取好模
型名以后，用鼠标左键单击打开按钮，系统将弹出设置模型参数对话框。
默认情况下，模型所在的文件夹（模型目录）、模型的临时目录和模型
的产品目录已给定，一般不需要改变。剩下的主要是设定模型使用的两
张影像（左影像、右影像）。手动输入路径或者选择右边的浏览按钮指
定文件。
模型的扩展名（.ste格式）
查看实验数据的测区情况，相邻两张像片构成一个像对，注意左右航片的顺序。
以上是VirtoZoNT的作业基础，有了测区和模型以后，就可以重构三维信息了。
分别打开测区参数、模型参数、影像参数、相机参数、地面控制点
注意：在菜单中分别检测实验数据参数的准确性。确保数据准确。
这是关键。
6 提交实验报告
重点写明数字摄影测量系统的工作流程以及测区及模型的建立方法。
实验二航空影像的内定向、相对定向校正
1 实验目的
掌握利用数字摄影测量在规定精度要求下对航空影像的内定向、相对定向的原理以及方法，掌握数字影象的校正。
2 实验内容
利用给定的实验数据进行内定向、相对定向操作。并且输出数据精度的质量报告。
3 实验步骤
3.1、模型定向
一个测区是由多个模型组成，模型定向要逐个进行，每个模型定向的作业流程为：
创建新模型→内定向→相对定向→绝对定向，分别解算其定向参数。创建好了一个单模型
以后，就可对它进行定向处理了。
注：在进行定向前，请确认系统当前已经打开测区和模型，并且相机参数文件有效。
㈠模型内定向
内定向的步骤（注意：单模型只能处理2张航片）
对一个单模型，内定向的步骤主要分：
1. 启动内定向模块
点击内定向系统将启动内定向模块。
2.数码影像内定向
选择添加，确定内定向影像
选择模型的左右影像后，点击确定，系统自动内定向。
㈡模型相对定向
⒈相对定向界面
模型的相对定向主要是通过找同名点，来确定两张影像之间的关系。模型的相对定向、绝对定向和生成核线影像都可以在相对定向界面下完成，所以可以一直不关闭相对定向模块，完成模型的相对定向、绝对定向和生成核线影像。系统开始读入模型的左右影像数据，然后显示相对定向窗口。
2. 自动相对定向
相对定向提供了一个右键菜单。选择自动相对定向，程序将自动进行相对定向，寻找左右影像上合适的同名点，自动相对定向完毕，所有找到的同名点均以红色的“+”分别显示在左右影像上。
3. 检查和调整同名点
在界面的定向结果窗中显示相对定向的中误差等。拉动定向结果窗的滚动条可看到所有相
对定向点的上下视差。如某点误差过大，可进行调整，或将该误差过大的点删除或微调。
⑴选中某对同名点时，下面的点位放大窗口会显示出该同名点在左右影像上的图像。如果点位没有对准相同的地面位置，可以通过点位放大窗口下的按钮进行调整。选中要微调的点（将光标置于定向结果窗中该点的误差行再击鼠标左键）后，分别选择界面右下方的左影像或右影像按钮，分别点击向上、向下、向左、向右按钮，使左、右影像的十字丝中心位于同一影像点上。
⑵自动相对定向完成后，在定向结果窗口检查同名点的上下视差，如果比较大，就把它删除。具体操作是用鼠标左键将该点选中，然后再用鼠标左键单击窗口中的删除点按钮，即可将该点删除。
⑶编辑完成后，在影像显示窗口中的任意位置单击鼠标右键，选择弹出的右键菜单中的保存，然后再选择退出。至此模型相对定向完毕。
5 实验报告
提交实验报告：（详细写明操作步骤并提交内定向、相对定向质量报告）
实验三航空影响的绝对定向校正
1 实验目的
掌握利用数字摄影测量在给定的地面控制点的大地坐标对航空影像进行绝对定向的原理以及方法。掌握绝对定向的操作步骤。
2 实验内容
利用给定的实验数据进行绝对定向操作。并且输出数据精度的质量报告。
3 模型绝对定向
绝对定向前，要以手工的方式在当前模型的左右影像上准确的定位一些控制点（单模型至
少要四个或四个以上的控制点，本次实习单模型至少需要6个控制点）。
1. 量测控制点
打开控制点样片文件，查看测区的控制点分布情况，在航片上点击控制点，会出现放大图像，是量测控制点的依据。
量测控制点是在相对定向的界面下进行的，按右键，在弹出的菜单上选全局显
示，在相对定向的界面中出现整张的左\右影像上，参照给出的控制点点位图，寻找相应的控制点，找到后在点位附近点击，系统会弹出一放大的影像的小窗口，在该小窗口
中，将光标对准该控制点，单击鼠标左键，程序将自动匹配出右\左影像上的同名点，也以一
放大的影像的小窗口显示，同时有一个调整点位的对话框出现右下角。
需对控制点的点位进行精确调整，具体方法是①先选择左影像（或右影像），然后用鼠标
左键点击加点对话框中的方向按钮，直到红色十字丝准确对准控制点时为止，再调整右影像（或左影像）。②输入控制点相应的点号，点击确定保存。③保存后还可通过界面右下方的来调整
坐标，用鼠标左键点击左影像按钮，然后不断的用鼠标左键点击向上、向下、向左或向右按钮，
直到红色十字丝准确对准控制点时为止。相对定向的界面上的控制点颜色为黄色，当前点为绿色，添加完所有的控制点后，就可以进行绝对定向了。
注意：加点时使用的点号应该和控制点文件中的点号要一致。
2. 普通方式的绝对定向
绝对定向的方法有两种：普通方式和立体方式。
⑴普通方式的具体操作是在模型的相对定向的界面下单击鼠标右键，在系统弹出的菜单
中，用鼠标左键选择绝对定向子菜单中的普通方式，系统弹出调整控制点对话框，绝对定向的
结果显示在右边的定向结果一栏中。
当解算出的控制点的大地坐标值的误差过大时，可删除该点，重新量测。
定向完成后，点击调整窗口的确定，点击右键，在弹出的菜单中选择保存，然后退出相对
定向。
⑵立体方式的绝对定向的具体操作是先进入相对定向，在影像显示窗口中单击鼠标右键，
在系统弹出的右键菜单中用鼠标左键单击绝对定向子菜单中的立体方式，以完成绝对定向。
⑶退出相对定向后，也可以直接选择菜单处理→模型定向→绝对定向，进行绝对定向，如
果此时控制点不足（但影像有外方位元素时），系统弹出一个对话框，询问用户是否继续。
定向完成后，系统会弹出一个对话框，显示定向结果。如图18。
当解算出的控制点的大地坐标值的误差过大时，我们可通过调整控制点对话框中的调节按钮对每个控制点进行调节。六个微调按钮分别用于对控制点的点位在X、Y、Z方向上移动。调整的步距分四档：0.01、0.1、1.0、10.0，定向完成后，点击调整窗口的确定，点击右键，在弹出的菜单中选择保存，然后退出相对定向
4 、生成核线影像
完成了模型的相对定向后就可以生成非水平核线影像，但生成水平核线影像需要先完成模型的绝对定向。对于近景影像和卫星影像时，只能生成非水平核线。
核线影像的采样可以两种方法来完成。
⑴如果由系统自动生成最大作业区，或在以前的作业中已经定义过作业范围，则不需进入
相对定向界面，可直接在VirtuoZo 主界面中单击处理菜单下的核线重采样的子菜单中的水平
核线\非水平核线菜单项，系统将自动生成当前模型的核线影像。
5 实验报告
提交实验报告：（详细写明操作步骤并提交绝对定向质量报告）
实验四影像匹配编辑操作与DEM的生成
1 实验目的
对已定向后的航片进行影像匹配编辑操作，了解影像匹配编辑的目的。了解DEM的原理和应用。
2 实验内容
利用对已定向后的航片进行影像匹配编辑操作。并且输出数据精度的质量报告。
3 影像匹配
生成核线影像后，即可进行影像匹配，选择菜单处理→影像匹配→匹配结果的编辑，系统将自动进行影像匹配。匹配过程中，会显示出匹配的进度。
3.1 匹配结果的编辑
匹配结果编辑的质量会影响到以后生成 DEM 的质量。本模块将显示视差断面或等视差曲线，并显示系统认为是不可靠的匹配点，以便用户发现粗差并进行编辑，即在立体显示模式下，使用点、线、面的编辑方式进行交互式编辑。编辑结果将保存在影像匹配结果文件“<模型名>.plf”中。
2. 需要进行编辑的情况
A. 影像中大片纹理不清晰的区域或没有明显特征的区域。如：湖泊、沙漠和雪山等区域可能会出现大片匹配不好的点，需要对其进行手工编辑。
B. 由于影像被遮盖和阴影等原因，使得匹配点不在正确的位置上，需要对其进行手工编辑。
C. 城市中的人工建筑物，山区中的树林等影像，它们的匹配点不是地面上的点，而是地物表面上的点，需要对其进行手工编辑。
D. 大面积平地、沟渠和比较破碎的地貌等区域的影像，需要对其进行手工编辑。
常见用法举例
1. 单独的树或一小簇树
由于匹配点在树表面上而不在地面上，使树表面覆盖了等高线，看上去像小山包一样。用选择区域的方法选择该区域，采用平滑或平面拟合方式进行处理，将“小山包”消除掉。
2. 河塘、水面
河流和水域这些纹理不清晰的地区常有很多错误的匹配点。沿着河边和水面的边缘选择该区域，单击置平按钮，可将水面置平。也可用键盘上的上、下方向键抬高或降低高程。
若已知水平面的高程，则单击定值平面按钮，在弹出的对话框中输入已知高程值，系统将按此高程值将此区域拟合为一水平面。
3. 房屋和建筑物
与树木的情况相似，等高线也常常像小山包一样覆盖在建筑物上。选择该区域，然后使用下面两种方法之一进行编辑：
A. 使用平面拟合算法消除“小山包”。
B. 先作插值运算，再进行平滑处理。
4. 一片树林
大片树林常常遮住了地面，使等高线浮在树顶上而没有反映出地面的高程。为使等高线贴到地面上，应减去一个树高。首先，选择该树林区域，将鼠标停留在其中的某点上，此时功能按钮面板的上方会显示该点高程值。然后利用键盘上的上、下方向键（或利用整个区域向上功能），使其高程减少一个树高即可。
5. 大面积平地和沟渠
大面积平地中常常有许多田地、田埂和庄稼等地物，使得地形比较破碎，难以正确表示等高线。
选择此多边形区域，根据整体地形的等高线走向，选择上/下或左/右选项，进行相应方向的插值运算，然后再进行平滑。对需要精确表示的田埂、沟渠及道路等，需要用线编辑模式进行编辑。
注意：各个功能菜单按钮的使用方法及各种处理的差别。
b. 拟合算法：先选择要编辑的区域，然后在右边的下拉列表中选择合适的拟合算法（有曲面拟合和平面拟合两种算法），再单击拟合算法按钮即可对所选区域进行拟合。
c. 置平：先选择要编辑的区域，再单击置平按钮即可将所选区域设置为水平面，其高程为所选区域中各点高程的平均值。
d. 定值平面：单击定值平面按钮
e. 匹配点内插：若所选区域周围的匹配点质量较好，则可使用匹配点内插方式内插区域高程。先选择要编辑的区域，然后在右边的下拉列表中选择上下方向或左右方向，再单击匹配点内插按钮，即可对区域内的匹配点按所选方向进行插值。
f. 量测点内插：若所选区域周围的匹配点质量不好，则应利用量测点内插区域高程（选择区域时节点应切准地面，即在立体模式下量测点时，应使测标的高度和地面高度保持一致）。先量测一些点，然后在右边的下拉列表中选择插值方向（上/下或左/右），再单击量测点内插按钮即可。
g. 三角形内插：在三角形区域内，利用量测点内插（选择三角形区域时的节点应切准地面）。
a. 断面编辑：选择断面编辑，可用于编辑结果的检查和快速修改。
b. 剪切：模型的边缘容易产生匹配错误，可将这部分区域剪掉。
c. 整个区域向上：在文本框中输入一数值（正、负值均可），单击此按钮，则所选区域内的全部匹配点均按给定值抬高（正值）或降低（负值）。缺省值为1。
d. 区域内插：若用户要对大面积的格网点作编辑，则可首先将格网变稀疏，然后只编辑该范围内的少量格网点，最后选中此范围，按下区域内插按钮，此时，系统将自动内插出该范围内所有其他格网点。
5、单模型的DEM 生成
完成模型的影像匹配和匹配结果的编辑之后，可生成数字高程模型DEM。
单模型的DEM是指使用一个单模型的数据，生成的位于该单模型区域内的DEM。一般情况下生成的DEM都是单模型的DEM。
⒈DEM（M）
选择系统菜单产品→生成DEM→DEM（M），系统将开始自动生成DEM。
⒉DEM Maker
在立体状态下，人工干预、精确调整DEM。
⑴单击产品→生成DEM→DEM Maker 菜单项，系统进入DEM生成界面。
若已打开某一模型，(2)(3)两项自动完成。
(2)单击文件→新建特征文件菜单项（或单击工具栏中的新建图标），系统将弹出新建特征文件对话框。在此选择新建特征文件要保存到的目录。在文件名一栏中输入新建的特征文件的名称（该特征文件与哪个立体模型相对应，以便打开该特征文件时能够装载正确的立体模型），取好名
称后单击保存按钮，系统弹出设置作业区对话框，如图所示。
在该对话框中设置地图比例尺。对于徒手操作容差项，可不必设置。地图坐标框的四角坐标，若不知道四角坐标，可先不设置。设置完毕后单击保存按钮。
(3)装载立体模型
单击装载→立体模型菜单项，系统弹出选择立体模型对话框。选择您要打开的立体模型，单击对话框中的打开按钮，程序将立体模型打开，如图27 所示。
如果这时光标在立体影像窗口中移动时，机内扬声器不断发声，说明右边的矢量窗口的坐
标与左边的立体影像窗口的坐标不一致（若在设置作业区对话框中设置过地图的四角坐标，就不会出现这种情况）。此时，①击活立体影像窗口，②单击文件→设置模型边界菜单项，系统弹出设置作业区对话框，如图所示。系统自动读入模型坐标，设置地图坐标框，将矢量
窗口的坐标与立体影像窗口的坐标对应起来，单击保存按钮。机内扬声器不再发声。
6 实验报告
实验五：4D产品的制作
1 实验目的
了解掌握4D产品（DEM、DOM、DLG和DRG）的概念；了解其应用范围；掌握如何利用数字摄影测量系统生成4D产品（DEM、DOM、DLG和DRG）
2 实验内容
如何利用数字摄影测量系统生成4D产品（DEM、DOM、DLG和DRG），并且输出数据精度的质量报
告。
3 、等高线影像的生成、显示
1. 等高线生成
除了成图比例尺可根据实际要求更改外，其它的等高线影像参数，基本由系统默认即可。
选择产品→生成等高线，程序将自动生成等高线。
2. 等高线的显示
选择显示→等高线影像。
3.等高线叠合正射影像生成
等高线叠合正射影像是在正射影像上覆盖上一层等高线。影像上等高线的颜色可以在等高
线设置对话框中设定，具体见设置→等高线设置。
选择产品→等高线叠合正射影像。程序将自动生成等高线叠合正射影像。
4.等高线叠合正射影像的显示
选择显示→等高线叠合正射影像。
4、数据的输出
1. 输出DEM
VirtuoZo自动生成的DEM的记录格式为*.dem，而这种文件*.dem不能被其他软件直接读取，必须进行格式转换。单击产品→输出→DEM，系统弹出输出数字地面模型对话框。
⑴选择要转换的DEM
⑵输出到新的DEM
指定输出文件名、输出路径及输出文件的格式。单击DEM格式转换对话框中的转换按钮，
系统自动将源文件的格式转换成您所需要的格式。
2. 输出影像
单击产品→输出→影像，系统弹出输出影像对话框。
⑴选择要转换的影像
选择需进行格式转换的影像（该对话框支持多选），选择好影像后，单击打开按钮，则被选择的影像列入到输出影像列表框中。
⑵转换设置
设置文件转换参数，用鼠标选中输出影像列表框中的影像（选中后用深蓝色显示），再单
击对话框中的选项按钮，系统弹出转换选项对话框，在该对话框中设置输出文件的名称，文件的输出路径和输出类型等参数，单击选中将输出路径作用于所有文件前的选框。设置完后点击确定结束。
⑶转换
设置完所有参数后，单击确认按钮，系统返回到输出影像对话框，然后单击对话框中的处
理按钮，系统自动将VirtuoZo格式的影像转换成目前比较通用的影像格式，以便于其它软件直接读取。
3. 输出等高线
单击产品→输出→等高线，系统弹出输出等高线对话框。
把VirtuoZo 的数字产品，比如DEM、等高线、影像输出，这样您可以在其他的软件中利
用这些成果。
4 输出正射影象
启动修补模块，正射影像修补需要用到相机文件，在正式修补之前
请将测区文件夹下的相机文件复制一份，把它放到影像文件夹下。
在VirtuoZo主界面下，选择镶嵌菜单中的正射影像修补：
修补完后，选择编辑菜单下的更新正射影像菜单项，
系统将会把修补的结果更新到正射影像中，
注意：这一步是不可逆的。
5.数据产品的查看
实验报告：写明4D产品的生成流程并提交相对应的质量报告