基于virtuozo的空中三角测量实践_孔皓(编辑修改稿)

基于virtuozo的空中三角测量实践_孔皓(编辑修改稿)内容摘要：

网的方法有多种，最常用的是航带法、独立模型法和光线束法。 这 3 种方法既可以在一条航带上应用，称为单航带的解析空中三角测量，也可以将若干条航带连接成一个区域进行整体平差，称为区域网空中三角测量，或简称区域网平差。 区域网平差不仅可以进一步减少野外实测控制点的工作量，而且有内部精度均匀的优点，所以应用最广。 本文主要应用的就是这种方法 [5]。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 11 测区数据简介 测区介绍 测区为山东省淄博市周村区的部分区 域，测区内有城镇、村庄、农田、林地等多种地形地貌，共 79 张影像。 测区数据种类及来源 数据种类：数码量测相机拍摄的 .tif 影像 数据来源：  影像是由大飞机搭载的数码量测相机拍摄的；  控制点文件由外业实际测量得来，使用的是莱卡 GPS；  相机文件由航拍公司提供，根据相机具体参数计算得来。 空三加密的软件支撑 VirtuoZo AAT 适普公司推出的空中三角测量系统 VirtuozoAATPatb，利用了 VirtuoZo数字摄影测量系统的核心技术 世界上最先进、速 度最快的影像匹配算法，形成了一个功能强大、高效、快速、自动化程度高的自动空中三角测量系统。 它具有全自动内定向 ,自动识别和转刺连接点 ,半自动量测控制点 ,自动构建区域网，可与多种区域网平差软件建立接口，以及加密成果自动整理等先进功能 [2]。 PATB PATB 是世界上最着名、应用最广泛的光束法区域网平差软件包。 由于采用了理论上最严密、可补偿系统误差的自检校光束法平差算法，同时加入了先进实用的粗差检测算法，因而可获得高精度的平差结果，并具有高效的粗差检测功能。 其它特点包括：一个测区可采用多种 不同的摄影机，进行机载 GPS 数据的联合平差，适应交叉航线等各种航摄资料等。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 12 Photoshop Photoshop 可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分。 主要是完成对照片实物还原、修饰、拼接等工作，即主要应用图像编辑与校色调色功能。 图像编辑是图像处理的基础，可以对图像做各种变换如放大、缩小、旋转、倾斜、镜像、透视等。 也可进行复制、去除斑点、修补、修饰图像的残损等。 校色、调色是 photoshop 中较为常用的功能之一，可方便快捷地对图像的颜色进行明暗、色编的调整和校正，也可在不同 颜色进行切换以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体等方面应用。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 13 3 VirtuoZo AAT 空三流程与方法 空三加密过程分为两种，一种是单个测区的空三，另一种指的是两个或多个测区的空三过程。 单个测区的空三加密，按照 AAT 中空三菜单的顺序，一步步往下进行就可以，但是过程比较繁琐，要求工作人一定要仔细耐心，按照要求一步步进行，不能随而为。 多个测区的空三就需要进行接边，建议的方法是每个测区分别进行空三，然后将测区文件导入进行接边最后拼接成整个测区，整体进行 PATB平差，检查有没有明显的错误，调整后 输出平差报告，完成空三。 空三的基本流程： 图 31 空三流程图 原始资料分析 创建测区 影像格式转换 创建测区影像列表 自动内定向 确定航带间偏移量 创建控制点文件 创建相机文件 连接点自动提取 调用 PATB 平差 量测控制点 PATB 平差 连接点编辑 人工干预 输出加密点 山东科技大学本科毕业设计（论文） 14 数据准备 完成整个空三过程需要的基本数据包括：原始影像（ .tif）、控制点文件（ .grd）、相机文件（ .cmr）。 原始影像 测区的原始影像共 79张，从淄博市周村区截取出来的，影像都是有大型飞机搭载的数码量测相机拍摄的，像素值大小为 ，由于航拍时航带的方向问题，拍摄得来的影像在使用前需要进行翻转（顺时针 90176。 ），并将图片解压缩。 图 32 利用 photoshop 旋转影像 山东科技大学本科毕业设计（论文） 15 控制点文件 外业使用的是 GPS 测量， WGS84坐标系，中央子午线 3176。 带。 测量得到的是大地坐标即经纬度坐标和高程信息，需要将大地坐标转换为平面坐标。 图 33 控制点文件 山东科技大学本科毕业设计（论文） 16 建立测区 建立测区 打开 ，单击 文件 → 新建测区 ，弹出测区参数设置对话框（如图 33），设置测区参数，单击确定。 在测区根目录下，会生成一个测区文件（毕业设计 .blk）。 图 34 测区参数 进入 AAT/PATB 界面。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 17 导入影像 导入影像 单击 空三 → 影像列表 （如图 34），将测区影像导入，软件中建立的航带索引号与实际像片索引号应该相反，同航带所有像片应该按照降序排列。 图 35 影像列表 单击 下一步 ，设置像片像元大 小 （如图 35） 山东科技大学本科毕业设计（论文） 18 图 36 设置影像参数 完成后，会在 images 文件夹下生成 . 文件。 内定向 单击 空三 → 内定向 → 内定向 ，完成内定向。 航带间偏移量 单击 空三 → 航带间偏移量 （如图 36），在四副图像重叠部分分别加点，每条航带大约间 隔五张加一次。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 19 图 37 航带间偏移量界面 在四张图片的重叠部分手动大概位置单击，点 编辑 ，进入编辑页面，手动精确加点。 确定点位精确后，点击 id=,设定点号，此处应注意的是，如果后期需要做测区接边或者测区合并，航带间偏移量点号不能重复，所以一般情况下，第一个测区点号用 1 开头，如 10001，第二个测区点号用 2开头，避免点号出现重复的情况。 所有航带加完点后推出此界面。 会在目录下生成 ConnectBack 文件夹，里面存放的是刚刚的偏移点信息。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 20 连接点提取 自动提取连接点 单击 空 三 → 连接点提取 → 重新开始提取连接点。 图 38 自动转点 系统会根据用户刚刚手都提添加的航带间偏移点，自动匹配航带间以及航带自身的连接点，从而把测区连接起来，形成一个闭合的自游网。 调试报错 由于像片扭转角过大或者模糊等原因，会导致系统在自动生成连接点的时候，没法在这些像片上正常的工作，不会进行转点，同时由于没有转点，会导致与这张影片有关的航带会断开，这些在转点结束后系统的自动报错中都会给出明确的提示（如图 38），根据这些提示针对报错的单片或是像对进行手动的调整 山东科技大学本科毕业设计（论文） 21 图 39 自动转点报错提示 点击 模型 弹出像对模型对话框，有错误的像对前会有 ―。 ‖点击进入进行调试，手动添加一个同名点后，点击 处理 → 自动匹配 ，系统根据手动加的点进行匹配（如图 39）。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 22 图 310 相对定向界面 在下方点位坐标和粗差对话框中，右键相对定向，然后按照粗差排列，有序的删除粗差点，删一次相对定向一次直至 q 在 内。 注意一次删除的粗差点不要太多，当残差符合要求后还要检查图片上剩余的点是否够密集和均匀。 点击保存，退出。 按照上述 方法调试所有带。 的像对，调试完毕后点击继续提取连接点。 自由网平差 自动提取连接点完成后，大量密集均匀的连接点形成了一个闭合相连的自由网，利用自由网来控制测区的误差是 AAT 系统特有的方式。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 23 自动提取连接点 完成提取连接点的过程后，生成的大量密集的连接点中肯定有多错点和粗差点，这就需要进行进一步的筛选，调用 PATB 平差的自动挑点过程就是系统自动的进行一轮轮的平差和筛选，挑出粗差点和错点并自动删除掉。 点击 空三 → 自动挑点 ，进入自动挑点界面（如图 310）。 图 311 自动挑点 点击 Execute PATB，进行平差，注意界面中的提示，会显示每次平差删掉多少粗差点，当系统任务没有粗差点后，自动挑点会结束，不再调用 PATB（如图 311）。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 24 图 312 自动挑点结束。 自由网平差 点击 空三 → 交互式编辑 ，进入交互编辑界面，在这个界面中可以看到连接点的分布情况，在上一步的自动挑点中，系统初步的挑选并删除了大量的粗差点，会导致连接点的分布不够均匀和密集（如图 312）。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 25 图 313 点位分布图 这时候就要 求工作人员进行手动补点，在每张像片上没有连接点的标准点位进行加点。 在右侧点位分布界面中找到缺少连接点的像片，进入右侧对应的像片中进行手动加点。 手动加点完毕后，进行自由网平差。 点击 平差 → 自由网平差 ，然后点击上方工具栏中的 PATB 按钮 ，进入PATB 界面进行平差（如图 313）。 图 314 自由网 平差 山东科技大学本科毕业设计（论文） 26 这个过程 也是 PATB 平差 筛选粗 差点 的过程 ，平差 后调用 ，这个工具是可以直观看到所有连接点的残差，并可以按残差大小排列并进行删除，注意删除前首先要备份好工程目录下所有的文件，以为如果删除的点过多，会导致自由网断掉。 打开毕业设计 .img（如图 314）。 图 315 界面 将连接点按残差排列，删除掉残差大于 12 的点，注意要一部分一部分的删除， 删一次保存一次，然后自由网平差一次不断重复知道没有粗差点 自由网平差结束。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 27 带控制点的平差 自由网平差后，进入带控制点进行平差的过程，首先导入控制点文件，点击 设置 → 控制点 ，导入 毕业设计 .grd（如图 315） 图 316 导入控制点文件 再次进入交互式编辑界面，对照外业测量人员的刺点像片，在测区四周先加上四个左右的控制点（如图 316）。 注意点好要与控制点点好一致，系统才会识别为控制点。 图 317 控制点分布图 山东科技大学本科毕业设计（论文） 28 点击 平差 → 带控制点的平差 ，调用 PATB 进行平差。 点击 平差 → 控制点 ，查看平差报告，看控制点精度（如图 317）。 图 318 控制点平差报告 如果控制点误差较大，说明加点有问题，挨个进入进行调整和检查后再次平差看平差报告，直到符合限差要求。 如果控制点误差很小在限差范围内，点击预测控制点， AAT 将根据已有控制点和控制点文件预测其他控制点的位置（如图 318）。 图 319 预测控制点分布图 山东科技大学本科毕业设计（论文） 29 图中绿 色三角形为刚刚手动加的控制点，红色的是系统预测出的控制点位置，根据这些位置快速的加上剩余控制点（如图 319）。 图 320 控制点分布示意图 进行带控制点的平差，注意 sigma 的值（如图 320）。 图 321 带控制点的平差 山东科技大学本科毕业设计（论文） 30 此处 sigma 的值为 ，再次调用 PATB，在 Accuracy 中将 sigma 值改为 ，并将限差改为平面 ，高程 ，再次进行平差。 打开平差报告，看 所有的控制点误差是否都在限差之内（如图 321）。 图 322 所有控制点平差报告 对不符合要求的控制点进行检查和调整（如图 322）。 图 323 调试控制点 山东科技大学本科毕业设计（论文） 31 将所有控制点调整合格后，再进行平差。 带控制点的平差结束。 输出结果 点击 空三 → 生成加密点 点击 平差 → 显示 ATT 平差报告 ，选择输出目录。 打开 检查精度是否达到要求（如图 323）。 图 324 空三成果报告 可以看到像方误差、控制点误差全部在限差内，成果符合要求，空三结束 [1]。 山东科技大学本科毕业设计（论文） 32 4 基于 Virtuozo 进行空中三角测量的常见问题及。