摘要：本文主要介紹數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的組成與功能、及其工作流程與產(chǎn)品。
　　關(guān)鍵詞：全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)、VirtuoZo、JX4、DPGrid、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站。
　　0、引言
　　隨著攝影測量、計算機技術(shù)和測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，攝影測量業(yè)已經(jīng)基本完成了由解析攝影測量向全數(shù)字?jǐn)z影測量的過渡。發(fā)展到了全數(shù)字?jǐn)z影測量階段。數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理，應(yīng)用計算機技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法，提取所攝對象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支學(xué)科。全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站作為新興的第三代攝影測量儀器。也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。不僅其產(chǎn)品是數(shù)字的，而且其中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料也是數(shù)字的。目前我們在作業(yè)中常用的全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)主要有VirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、JX4數(shù)字?jǐn)z影測量工作站和數(shù)字?jǐn)z影測量網(wǎng)格DPGrid。
　　1、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的組成
　　1．1硬件組織
　　數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的硬件由計算機及其外部設(shè)備組成。
　　（1） 計算機：目前可以是個人計算機（PC）或工作站。
　　（2） 外部設(shè)備：其外部設(shè)備分為立體觀測及操作控制設(shè)備與輸入輸出設(shè)備。
　　（a） 立體觀測及操作控制設(shè)備
　　立體觀測設(shè)備：計算機顯示屏可以配備為單屏幕或雙屏幕。立體觀測裝備可以試以下四種之一：
　　•紅綠眼鏡
　　•立體反光鏡
　　•閃閉式液晶眼鏡
　　•偏振光眼鏡
　　操作控制設(shè)備：操作控制設(shè)備可以是以下三種之一：
　　•手輪、腳盤與普通鼠標(biāo)
　　•三位鼠標(biāo)與普通鼠標(biāo)
　　•普通鼠標(biāo)
　　（b） 輸入輸出設(shè)備
　　輸入設(shè)備：
　　•影響數(shù)字化儀（掃描儀）
　　輸出設(shè)備：
　　•矢量繪圖儀
　　•柵格繪圖儀
　　1．2軟件組成
　　數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的軟件由數(shù)字影像處理軟件、模式識別軟件、解析攝影測量軟件及輔助功能軟件組成。
　　（1）數(shù)字影像處理軟件主要包括：
　　•影像旋轉(zhuǎn)
　　•影像濾波
　　•影像增強
　　•特征提取
　　（2）模式識別軟件主要包括：
　　•特征識別與定位，包括框標(biāo)的識別與定位
　　•影像匹配（同名點、線與面的識別）
　　•目標(biāo)識別
　　（3）解析攝影測量軟件主要包括：
　　•定向參數(shù)計算
　　•空中三角測量結(jié)算
　　•核線關(guān)系解算
　　•坐標(biāo)計算與變換
　　•數(shù)值內(nèi)插
　　•數(shù)字微分糾正
　　•投影變換
　　（4）輔助功能軟件主要包括：
　　•數(shù)據(jù)輸入輸出
　　•數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換
　　•注記
　　•質(zhì)量報告
　　•圖廓整飾
　　•人機交互
　　2、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的功能
　　1．?dāng)z影數(shù)字化
　　利用高精度影像數(shù)字化儀（掃描儀）將像片（負(fù)面或正面）轉(zhuǎn)化為數(shù)字影像。
　　2．?dāng)z影處理
　　使影像的亮度與反差合適、色彩適度、方位正確。
　　3．測量
　　•單像量測：特征提取與定位（自動單像測量）及交互量測。
　　•雙像量測：影像匹配（自動雙像量測）及交互立體量測。
　　•多像量測：多影像間的匹配（自動多像量測）及交互多影像量測。
　　4．影像定位
　　（1）內(nèi)定向
　　在框標(biāo)的半自動與自動識別與定位的基礎(chǔ)上，利用框標(biāo)的檢校坐標(biāo)與定為坐標(biāo)，計算掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)。
　　（2）相對定向
　　提取影像中的特征點，利用二維相關(guān)尋找同名點，計算相對定向參數(shù)。對非量測像機的影像，不需進(jìn)行內(nèi)定向而直接進(jìn)行相對定向時，需利用相對定向的直接解。金字塔影像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與最小二乘影像匹配方法一般都要用相對定向的過程，人工輔助量測有時也是需要的。傳統(tǒng)的攝影測量一般只在所謂的標(biāo)準(zhǔn)點位量測六對同名點，數(shù)字?jǐn)z影測量基于自動化與可靠性的考慮，通常要匹配數(shù)十至數(shù)百對同名點。
　　（3）絕對定向
　　現(xiàn)階段主要由人工在左（右）影像定點控制點，由影像匹配確定同名點，然后計算絕對定向參數(shù)。今后有可能利用影像匹配技術(shù)對新老影像進(jìn)行匹配，實現(xiàn)自動絕對定向。
　　5．自動空中三角測量
　　包括自動內(nèi)定向、連續(xù)相對的自動相對定向、自動選點、自動轉(zhuǎn)點、模型連接、航帶構(gòu)成、構(gòu)建自由網(wǎng)、自由網(wǎng)平差、粗差剔除、控制點半自動量測與區(qū)域網(wǎng)平差解算等。由于數(shù)字?jǐn)z影測量利用影像匹配替代人工轉(zhuǎn)刺等自動化處理，可極大地提高空中三角測量的效率。
　　傳統(tǒng)的空中三角測量一般只在標(biāo)準(zhǔn)點位選點，數(shù)字?jǐn)z影測量的自動空中三角測量在選點時，不僅要較多的連接點，有利于粗差剔除、提高可靠性，還要保證每一模型的周邊有較多的點，有利于后續(xù)處理中相鄰模型DEM接邊及矢量數(shù)據(jù)的接邊。
　　6．構(gòu)成核線影像
　　按照核線關(guān)系，將影像的灰度沿核線方向予以重新排列，構(gòu)成核線影像對，以便立體觀測及將二維影像匹配轉(zhuǎn)化為一維影像匹配。
　　7．影像匹配
　　進(jìn)行密集點的影像匹配，以便建立數(shù)字地面模型。
　　8． 建立數(shù)字地面模型及其編輯
　　由密集點影像匹配的結(jié)果與定向元素計算同名點的地面坐標(biāo)（若利用地面元匹配方法，則無需此步），然后內(nèi)插網(wǎng)點高程建立矩形格網(wǎng)DEM或直接構(gòu)建TIN。
　　9．自動繪制等高線
　　基于矩形格網(wǎng)DEM或TIN跟蹤等高線。
　　10．制作正射影像
　　基于矩形格網(wǎng)DEM與數(shù)字微分糾正原理，制作正射影像。包括兩種途徑：第一是由立體像對建立DEM后制作正射影像；第二是由單幅影像與已有的DEM制作正射影像，這需要輸入該影像的參數(shù)或量測若干控制點后用單片后交法解算該影像的參數(shù)。
　　11．正射影像鑲嵌與修補
　　根據(jù)相鄰正射影像重疊部分的差異，對相鄰正射影像進(jìn)行幾何與色彩或灰度的調(diào)整，以達(dá)到無縫鑲嵌。對正射影像上遮擋或異常的部分，用鄰近的影像塊或適當(dāng)?shù)募y理代替。
　　12．?dāng)?shù)字繪圖
　　基于數(shù)字影像的機助量測、矢量編輯、符號化表達(dá)與注記。
　　13． 制作影像地圖
　　矢量數(shù)據(jù)、等高線與正射影像疊加，制作影像圖地圖。
　　14． 視圖、景觀圖
　　根據(jù)透視變換原理與DEM制作透視圖，將正射影像疊加到DEM透視圖上制作真實三維景觀圖。
　　15．制作立體匹配片
　　根據(jù)DEM引入視差，由正射影像制作立體匹配片，或者由原始影像制作立體匹配片。由DEM與正射影像制作的立體匹配片不能反映地面物質(zhì)的高度，由DEM與原始影像制作的立體匹配片能夠反映地面物質(zhì)的高度。
　　3、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的作業(yè)方式
　　原則上，數(shù)字?jǐn)z影測量工作站是對影像進(jìn)行自動化量測與識別的系統(tǒng)。但數(shù)字?jǐn)z影測量處于發(fā)展的早期，對影像物理信息的自動提取——自動識別方面的研究還非常粗淺，即使在對影像幾何信息的自動提取——自動量測，也還存在許多需要研究和解決的問題，因此，在現(xiàn)階段其作業(yè)方式只能是自動、半自動及人工操作三種方式相結(jié)合。
　　3． 1自動化與人工干預(yù)
　　在自動化作業(yè)狀態(tài)下“作業(yè)”，應(yīng)無需任何人工干預(yù)。系統(tǒng)無法處理的問題應(yīng)該自動記錄下來留給人工進(jìn)行后處理，而不能因此使整個系統(tǒng)停止工作去等待人工干預(yù)，系統(tǒng)應(yīng)該繼續(xù)正常地運行下去。人工干預(yù)應(yīng)是自動化處理的“預(yù)處理”和“后處理”。這就意味著：自動化的作業(yè)過程與人工干預(yù)不是一個交互的過程，而是分開來的兩個部分。人工干預(yù)作為自動化系統(tǒng)的“預(yù)處理”與“后處理”，以及交互方式為自動作業(yè)準(zhǔn)備及善后工作，如必要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、必要的輔導(dǎo)量測工作等及處理自動化過程所殘留的尚無法解決的問題。按此策略設(shè)計的數(shù)字?jǐn)z影測量工作站，雖還需要“人工干預(yù)”，但他采用批處理的方式，能充分發(fā)揮系統(tǒng)的效率。
　　3．2人工干預(yù)與半自動化
　　在數(shù)字?jǐn)z影測量工作站中，人工的干預(yù)不應(yīng)與模擬與解析測圖中的相同，即在大多數(shù)情況下，只需作業(yè)人員給一個簡單的“指示”、或概略位置、或近似值，系統(tǒng)就能自動的處理。此時雖然不是自動化地進(jìn)行處理，仍然屬于半自動化，但這種半自動化比起解析測圖與計算機輔助測圖（數(shù)字測圖）中的半自動化，其自動化的程度則跟進(jìn)一步。特別需要指出的是，在數(shù)字?jǐn)z影測量工作站中，大部分的人工干預(yù)與半自動化的處理，依然是借助于影像匹配來代替人眼的立體觀測及借助于特征提取與定位來代替人工的實時量測。
　　4、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的工作流程
　　數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的一般流程如圖所示。
　　5、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的產(chǎn)品
　　數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的主要產(chǎn)品包括：
　　•攝影參數(shù)（空中三角測量加密成果或影像定向結(jié)果）
　　•數(shù)字地面模型DEM（或數(shù)字表面模型DSM）
　　•數(shù)字地圖
　　•數(shù)字正射影像圖
　　•透視圖、景觀圖
　　•可觀化立體模型
　　•各種工程計劃所需的三維信息
　　•各種信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫所需的空間信息
　　6、結(jié)束語
　　由于數(shù)字?jǐn)z影測量時代的到來，我們不能僅僅認(rèn)為它是一個技術(shù)的進(jìn)步，更重要的是，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到它對我們的學(xué)科、生產(chǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域、以及它與其他學(xué)科的關(guān)系，都產(chǎn)生了深刻的影響并起了巨大的變化。就此而引起我們的重視與思考，采取相應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程，才能引導(dǎo)我們測繪事業(yè)不斷地向前發(fā)展。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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