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1、一.测绘基本概念I.一些常用术语1.误差 errora.系统误差 systematic error测量的误差在大小和符号上趋于一致，或按一定规律变化，或保持为常数.b.偶然误差 random error偶然误差也叫随机误差.其误差量值和符号的变化是没有规律的.c.粗差 Gross error or blunder粗差也称错误，一般大于5倍的中误差.2.精度(精确度)accuracy评定测量成果质量的数量指标.a.平均误差 average errorMav=Vn;b.中误差 RMSE(Root Mean Square Error)M=sqrt(AA/n);c.极 限 误 差Limit error
2、2Md.相对误差 relative error中误差与观测值之比叫做相对中误差.航测中常用航高的儿千分之一来表示高程精度，例 如H/8000.e.标准偏差 standard deviation与中误差类似，欧美国家常用的评定精度指标.3.测量平差 Survey adjustment对一组观测值的误差进行合理配赋，求出最可靠的计算值作为终值，并对结果的精度进行评定。最小 二 乘 法(Least Square Method)是测量平差的基础。其基本原理是：gPVV=minimum;4.三角测量 Triangulation通过观测三角网内各三角点上所有三角形的内角，并测定三角网的一些边，由某一三角点
3、的已知坐标及一边的方位角，根据三角形的几何关系，推算其他点的坐标，这些测量与计算工作叫做三角测量。5.4D 产品 4D productsa.DEM(DTM)Digital Elevation Model(Digital Terrain Model)数字高程模型(数字地面模型)b.DOM(Digital Orthophoto Map)数字正射影像图c.DLG(Digital Line Graph)or DTI(Digital Thematic Information)数字线划图或数字专题信息d.DRG(Digital Raster Graph)数字栅格图6,三 SGPS,GIS,RSa.GPS-
4、Global Positioning System 全球定位系统b.GIS-Geographic Information Syste 地理信息系统c.RS-Remote Sensing 遥感II.坐标系统 Coordinate systems1 .大地坐标系 Geodetic coordinate system大地参考reference system:克拉索夫斯基参考椭球体大地经度longitude大地纬度latitude大地方位角azimuth2.高斯平面直角坐标系 Gauss planar rectangular coordinate system投影面project plane：高斯-克
5、吕格正形投影面，种横轴圆柱投影.1954北京座标素3.其它坐标系：UTM 墨卡托投影坐标系：Universal Transverse Mercator ProjectionWGS 84坐标系4.高程基准 Vertical datum1956,1985黄海高程系III.常用测量仪器1.经纬仪 theodolite2.水 准仪 level or leveling instrument3.激光测距仪 Laser geodimeter4.全站仪 total station5.全球定位系统 GPS-Global Positioning System6.立体测图仪Stereoplotter7.解析测图仪
6、Analytical stereoplotter8.正射投影仪 Orthophoto proj ector9.航空摄影机Arial camera10.编辑工作站 Editing workstation11.数控绘图机 Digital plotterIV.大地测量Geodesy1.I,II 等三角点 Triangulation points of grade I JII、H等三交点，是构成国家大地三角网的高等级埋石标志点。2.大地三角网 Geodetic triangulation network大地三角网，是指由I、II等三交点组成的国家I等骨架三角锁和II等三角网。3.国家高程控制网 Nat
7、ional Elevation ControlNetwork国家高程控制网由高精度的一、二等水准路线网构成。然后在此网内用三、四等水准网加密，以便控制地形测图。4.大地坐标带Geodetic zone6度带-以格林尼治零子午线为准，沿经线按6度经差分带。3度带-城市测量，工程测量等一般按3度带计算高斯平而直角坐标。V.工程测量 Engineering Survey1.工程测量的应用范围 Application area of engineering survey工程测量覆盖的范围，包括城市建设、工业企业、交通运输、水利工程等领域的勘察、设计、施工及运营阶段的测绘工作。2.工程测量的内容 Con
8、tents of engineering survey工程测量的主要内容，包括平面控制测量、高程控制测量、地形测量、施工测量、变形测量等。3.平面控制测量 Planimetric control survey工程测量中的平面控制测量，一般应与高等级国家三角点联测。平面控制网可采用三角测量，导线测量或三边测量，网的等级分为H、III、IV等以及一、二级小三角、小三边。4.高程控制测量 Vertical control survey高程控制测量，可采用水准测量和电磁波测距三角高程测量。高程控制测量的等级，划分为II、III、IV、V等。5.地形测量 Topographic survey工程测量中的
9、地形测量，包 括 测 绘1：500,1：1000,1：2000,及1：5000比例尺的全要素地形图。测绘的内容包括地貌、居民地、道路、水系、植被、行政区划、管线、工矿建筑物等。6.施工测量 Construction survey施工测量是指工业与民用建筑，水工建筑，矿山建筑，及道路、桥梁、隧道等施工场地测量。施工测量包括施工场地控制测量和施工放样测量。7.变形测量 Deformation survey变形测量的应用范围，包括工业与民用建筑物，地基基础，中小型水坝以及山体滑坡等。变形测量需要分别建立水平位移检测网和垂直位移监测网，并进行周期性地变形观测。V I.地面摄影测量和近景摄影测量Grou
10、nd and Close-range Photogrammetry1.地面摄影测量的特点 Characteristics of ground photogrammetrya.使用地面摄影测量专用的摄影机；b.在地面上对目标进行摄影，摄取立体像对；c.实地测定摄影站点和控制点的地面坐标，即地面摄影像对的外方位元素皆是已知的；d.使用摄影测量方法立体测绘地物地貌.有专门的地面摄影立体测图仪，某些航空摄影测量的全能型精密型立体测图仪以及解析测图仪，也可以作地面摄影测绘.e.摄影方式:正直摄影，等偏摄影，交向摄影以及等倾摄影.2.地面摄影测量的应用范围 Application area of grou
11、nd photogrammetrya.陡峻的山区等特殊地区；b.铁路站场、桥梁、隧道、泵站、矿井等须测绘1:500或更大比例尺的工点图；c.航空摄影漏洞地面补充测量.3.近景摄影测量的特点 Characteristics of close-range photogrammetrya.近景摄影测量一般属于地面摄影测量的范畴；b.摄影距离一般在100米以内；c.可使用量测摄影机和非量测摄影机；d.非量测摄影机通常需经专门的试验室检定；e.直接线性变换解析算法,不需要像片上有框标，也不需要摄影机的内方位元素和外方位元素，但须有较多的控制点.4.近景摄影测量的应用范围 Application area
12、 of close-range photogrammetrya.结构物的变形测量；b.古建筑的现状测绘；c.人类躯体测绘；d.需精确测求物体大小、形状或体积的其它测绘项目.VII.全球定位系统 GPSGlobal Positioning System1.卫星定位的基本原理 Basic principle of satellite positioning地面接收机同时接收4 颗以上的卫星信号，可以记录求出每个卫星信号传至接收机的时间小，将 At乘以光速即可得到卫星至接收机的距离，而卫星的位置是已知的，从而可计算出接收机所在地面位置的三维坐标。当然，实际算法是很复杂的而且需要加入一系列的补赏改正。
13、2.GPS卫星定位的分类GPS Classificationa.静态定位 Static positioningb.动态定位 Dynamic positioningc.单点定位 Single point positioningd.相对定位 Relative positioninge.实时差分定位 RTKReal time kinematic differential positioningf.单频接收机 Single frequency receiverg.双频接收机 Dual frequency receiver3.GPS 的用途 GPS applicationsa.飞机、舰船导航 Plane
14、 and ship navigationb.导弹制导Missile guidingc.精密定位 Precision positioningd.大地测量 Geodetic surveyinge.工程测量 Engineering surveyingf.动态监测 Dynamic supervision4.GPS 的精度 GPS accuracya.单点定位精度(Accuracy of single point positioning):1020 mb.基线测量精度(Accuracy of baseline):5mm+lppmc.RTK 实时测量精度(Accuracy of RTK GPS):1CM+
15、2PPMVUI.遥感 Remote Sensing遥感与摄影测量即航测的关系非常密切。1980年“国际摄影测量学会“，正式改名为 国际摄影测量与遥感学会并且在第14届大会上提出了摄影测量与遥感的新定义：“使用一种传感器，根据电磁波的辐射原理，不接触物体而通过一系列的技术处理，获得物体的物理与几何性质。”1.传感器的类型Type of sensorsa.多光谱扫描仪系统 MSSMulti-spectral Scanning Systemb.全景摄影机 Panoramic camerac.红外扫描仪 Infrared scannerd.彩红外摄影机 Color infrared camerae.C
16、CD(电耦合器件)阵列扫描仪CCD matrix scanner 合成孔径雷达 SARSynthetic Aperture Radarg.侧视雷达 Side-looking Radar2.常用的卫星图像Main satellite imagesa.MSS多光谱卫星图像(陆地卫星)分辨率79m MSS(LANDSAT)satellite imageresolution 79mb.TM(专题制图)卫星图像(陆地卫星)分辨率30mTM(LANDSAT Thematic mapping)satellite image resolution 30mc.SPOT(C C D)卫星图像 分辨率10 mSPO
17、T(CCD)satellite image resolution 10md.ISR卫星图像 分辨率5mIndia Remote Satellite Image resolution 5m3.遥感图像处理 Remote sensing image processinga.图像几何纠正 Image geometric correctionb.图像增强处理 Image enhancement processingc.数据复合 Data synthesise.特征提取 Feature abstract 数据分类 Data classificationg.图像滤波 Image filtering4.遥感
18、的主要应用领域 Main application area of remote sensinga.矿产资源勘查 Mine resource explorationb.农作物产量估算 Estimation of grain outputc.林业资源分类和森林火灾监测 Resource classification and fire supervision offorestsd.环境监护 Environmental supervision and protectione.专题制图 Thematic mappingf.地质水文勘察 Geologic and hydrographic surveyg.
19、灾害的预报和监测 Disaster predict and supervisionh.军事侦察 Military reconnaissanceIX.地理信息系统 GISGeographic Information System1.基本概念 Basic concept地理信息系统是以计算机软硬件为平台，以地理信息为基础，包括图形信息、图像信息和属性信息的空间信息系统，具有信息输入、存储、管理、分析、检索、输出等功能.2.地理信息系统与-一般信息系统GIS and affair infdrmat沁n system一般信息系统包括企业管理信息系统、金融信息系统、交通信息系统、经营信息系统、人事信息系
20、统等等.这些事务性的信息系统，通常是以特定的属性信息数据库为基础，虽然也具有信息系统的基本功能，但并不以地理空间信息为基础.它们比地理信息系统的数据量要小得多，复杂程度也要简单很多。3.GIS 与数字地图 GIS and digital map数字地图是GIS的重要数据源，也 是GIS可视化产品的数字化表达形式。虽然使用地图数据库来管理数字地图，也可以有空间查询、检索、分析功能，但是它仍不可能像G IS那样，综合图形数据、图像数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供规划、管理和决策信息。4.国内应用较广泛的GIS软件平台 Main GIS software platformsa.ARC/Inf
21、o ESRI(US)b.M叩Infb Mapinfo(US)c.MGE(including MGA)Intergraph(US)d.GenaMap GENASYS(Australia)e.MAPGIS武汉地质大学f.GeoStar(吉奥之星)武汉测绘科技大学X o 数字地面模型及其应用 Digital Terrain Model and Applications1.数字地面模型的概念Concept of DTM数字地面模型(Digital Terrain M odel)，简 称 数 地 模(D TM),是描述地表形态的一系列点坐标值(X,Y,Z)的集合，即地形特征的空间分布。数字地面模型这一概
22、念，是由美国麻省理工学院教授Charles L.Miller于五十年代后期提出的，首先用于公路工程设计。2.数字地面模型的种类Classification ofDTM数字地面模型，可根据其数据结构、建立方法、用途等进行分类。DTM可以定义为二维区域上的地形、地质、资源、环境、土地利用、人口分布等多种信息。1）.数字地面模型DTMDTM 是以一系列三维坐标点（包括平面坐标X,Y 和高程Z）表示的地形表面数字模型。2）.数字高程模型DEMDEM（Digital Elevation Model）是DTM 的特例或子集，定义为二维区域上的高程。DEM 中点的平面位置，通常是按规则排列的，如矩形格网，其
23、精确位置（坐标）可根据所在的行列序号、格网间距及起始点的已知绝对坐标，快速计算出来。数字高程模型也叫DHMDigital Height Model.3）离散点DTM离散点D TM,是指表示地表形态的地形点位置为随机的，不规则的。例如，沿等高线及地形特征线采样生成的DTMo4）三角网数字地面模型TIN三角网D TM,是指按一定规则构成的不规则三角网TIN（Triangulated IrregularNetwork）.通常是将按地形特征采集的点，连接成覆盖整个区域且互不重叠的三角形。建 立 T IN 的规则，主要是基于最佳三角形的条件，即尽可能使每个三角形保持锐角三角形或三边的长度近似相等，避免出
24、现过大的钝角和过小的锐角。三角网数字地面模型T IN 由于能够很好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地貌形态比矩形格网（Grid）更精确，近年来得到了较快的发展和应用。T IN 的缺点在于，它比矩形格网DEM更复杂，它不仅要存储每个点的高程，还要存储其平面坐标、网点连接的拓扑关系、三角形及邻接三角形等信息。3.DEM数据点采集方法1）地面测量利用全站仪等带自动记录装置的地面测量仪器，在野外实地采集地形点。2）既有地形图数字化a.利用数字化仪进行手扶跟踪；b.利用扫描数字化仪扫描地形图，再半自动跟踪进行矢量化处理。3）模拟机助测图系统在模拟立体测图仪机助测图系统上，通常采用等高线方式采集D T M,
25、同时量测地形特征点、特征线。4）解析测图系统在解析测图仪上，可以较灵活地沿断面、等高线、离散点等多种方式进行DTM点采样。5）数字摄影测量系统高效、自动提取DTM/DEM,加上预处理和多种编辑功能，是数字摄影测量系统的突出优点之一。6）G PS全球定位系统测量型的GPS全球定位系统，特别是带动态实时差分GPS,可以在野外采集DTM数据点。4.数字地形模型软件数字地面模型DTM的理论和实践由数据采集、数据处理及应用三个部分组成。DTM的数据处理和应用，需要专门的DTM软件完成。DTM的数据处理，包括数据的组织、存储、抽取、内插，距离、面积、体积、断面、土方计算等。国际上比较著名的DTM软件包，有
26、德国斯图加特大学的SCOP程序，慕尼黑大学的HIFI程序，奥地利维也纳大学的SORA程序，瑞士苏黎士工业大学的CIP程序等。5.数字地形模型的应用1）道路等工程计算机辅助设计2）生成等高线3）制作正射影像图4）制作立体透视图和立体景观图5）土石方工程数量计算6）绘制坡度图、剖面图及地貌渲晕图7）军事上用于巡航导弹地形配准制导8）制作军事电子沙盘9）建立地形数据库等二.航空摄影测量Aerial Photogrammetry1.航空摄影 Aerial photographya.航空摄影机Aerial cameraLeica:RC10,RC30Zeiss:RMK,LMKb.航摄仪焦距Focal le
27、ngth窄角：300 mm常角：210 mm宽角：153 mm特宽角：70-100 mmc.像幅 Format 180mm*180mm230mm*230mmd.像片倾斜角 Photo tilts and rotates angle航向和旁向倾角：V3-5度航偏角：v 15度e.像片重叠度Photooverl叩航向:=60%旁向：=30%摄影比例尺Photo scaleM图:M像=5倍左右2.外业控制测量与调绘 Field control survey and Identificationa.控制点布设 Control planning平面控制点-一般布设在所测区域的四角及周边，高程控制点则根据
28、精度要求按基线数敷设高程导线.b.地面标志布设 Ground mark arrangement对于高精度的测绘项目,在航空摄影前应在计划的平面控制点位置布设特定形状的标志.c.控制点联测 Control surveying一般应先与高等级的国家三角点联测，控制点实测可用全站仪,激光测距仪,GPS全球定位系统等仪器进行.d.野外调绘 Field Identification外业调绘系指利用航摄像片，放大像片或地形原图，实地辨认并绘注植被边界，电力线,通讯线，以及道路,居民地，水系的名称等.3.解析空中三角测量 Analytical aerial triangulationa.刺点 Point m
29、arking在涤纶像片上利用精密刺点仪，将选定的内业加密点刺出并编号标注.b.立体观测 Stereo observation在精密立体坐标量测仪或解析测图仪上，立体量测加密点及框标在左右像片上的坐标.当作业人员通过观测系统使左右眼分别观察左片和右片.，则可看到重建的立体光学模型。其他建立立体视觉的方法，包括：互 补 色 法(Complement color);偏振光立体眼镜(Polarized stereo eyeglasses and emitter)法；液晶立体眼镜(liquid crystal eyeglasses and emitter)法等。c.内定向 Internal orient
30、ation内定向是指根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植,恢复像片与摄影机的相关位置，即确定像点在像框标坐标系中的坐标.d.相对定向 Relative orientation相对定向的含义是，恢复摄影瞬间立体像对内左右像片之间的相对空间方位.确定两个像片的相对空间方位需要5个参数.相对定向的数学关系通常用同名光线共面条件表示，即左右摄影中心至地面点的两条光线共面.相对定向一般假定左像片保持水平不当右片相对左片的五个参数通常以基线分量Bx,B y和右片的旋转 角 中,W,K表示.相对定向方程式为非线性函数，需要将其线性化.相对定向至少需量测6个定向点，利用最小二乘法平差解算.ZZYYS
31、基 线S,X,左 核 线a a-右核线A图1.立体像片对示意图d.绝对定向 Absolute orientation绝对定向也称大地定向,是指确定立体模型或由多个立体模型构成的区域的绝对方位，也就是确定立体模型或区域相对地面的关系.绝对定向参数为7个.e.区域平差 Block adjustment or Block aerotriangulation区域平差也称区域空中三角测量，俗称电算加密，是对整个区域网进行绝对定向和误差配赋.区域平差目前一般采用独立模型法或光线束法.独立模型法是以单个立体模型为单元;而光线束法则以单张像片为单元。g.联合平差 Simultaneous adjustment
32、联合平差是指，摄影测量数据与非摄影测量数据的整体联立解算。联合平差也称,带辅助数据的解析空中三角测量。辅助数据系指大地测量观测数据，例如地面距离、水平角、方位角，像片外方位元素，湖面点等高等条件。目前，联合平差主要是指，摄影测量数据与机载GPS精确定位数据的同时整体解算。这是解析空中三角测量的一项重要进展，可以实现少地控或无地控空中三角测量。h.加密成果 Triangulation results解析空中三角测量的成果，包括所有加密点的三维坐标和像片的外方位元素。每张像片组方位元素有6个，包括像片对应的摄影中心坐标和三个绝对角元素。4.数据采集一测图 Data collectionMappin
33、ga.内定向 Inner orientation在立体测图仪上的内定向，是通过严格的装片来实现的，即使用对点器一一种精巧的放大镜，分别地将涤纶像片上的框标精确对准承片盘上的相应框标.从而就实现了恢复像片内方位元素.对于解析测图仪，则只需将像片的基线大致平行于仪器的X轴.像片的内定向,是通过精确量测像片的四角框标，利用严密的解析公式计算求解，同时进行像片的变形改正.b.相对定向 Relative orientation对于模拟型立体测图仪，包括机助测图系统，立体像片对的相对定向，是通过左右像片车架的空间运动来实现的，以便消除立体模型内各点的上下视差，从而实现恢复立体像对左右片在摄影瞬间的相对空间
34、方位.解析测图仪的相对定向，与解析空中三角测量的相对定向算法相同，而且可以利用加密成果中的像片外方位元素直接进行安置，可以加快相对定向的速度.c.绝对定向 Absolute orientation传统的模拟立体测图仪绝对定向，通常分成高程置平和平面对点两个步骤来完成的.立体模型的绝对定向，通常需要6个已知平高定向点，至少应有4个平高点，漏析测图仪和机助测图系统，立体模型的绝对定向，是按三维正形变换算法，利用最小二乘法进行平差解算的.d.地物采集 Feature collection作业人员在完成立体模型的绝对定向后，需经专职质量检查人员联机检查，确认精度符合要求后，方可进行地物采集.应参照外业
35、调绘片，在立体模型上仔细辨认，分类进行测绘.对于数字化测图，应按统一的地物编码系统分类进行采集,并且分层进行存储.同时采集的数据还应加上地物属性，以方便于同GIS建立接口.为了便于在采集和编辑中明显地区分不同的地物，各种现状地物通常赋予相应的颜色.e.地貌采集 Capture of topographic data在传统的模拟测图中，包括机助测图中，地貌采集是由等高线描绘和注记高程点两个部分组成的。等高线的基本等高距，应按规范根据成图比例尺、地形类别及用图需要选定；计曲线则取基本等高距，即首曲线的5的倍数。高程注记点，一般选在明显地物点和地形点上，依据地形类别及地物点和地形点的多少，其密度规范
36、规定图上每lOcmxlOcm为520个点。在解析测图仪上，地貌测绘可以有多种选择方式，除按等高线和高程注记点外，还可采用按程序控制的矩形格网或断面方式采集地形点。5.原图编辑 Editing of original map地形原图编辑包括，对原图中地物地貌表示不合理之处的处理，相邻图幅的接边处理，以及道路、河流、街道等名称的注记。6.原图清绘 Map drafting在传统的模拟测图中，原图清绘的主要任务是在铅笔稿原图上进行清理着色，或者 在聚脂 薄膜上 亥绘O对于i（字a测图，在经过图形编辑和审校后，可直接利用高精度绘图机绘制线划地形图，还可用磁介质提供数字地形图产品。7.外业补测、补调 F
37、ield additional identification and survey对于航摄漏洞，像片在摄影时被烟云遮盖或地物为阴影所遮挡部分，以及城镇大比例尺测图中量注屋檐等，均须实地进行补充调绘和地面测绘。在这种情况下，尚需进行二次编辑。三.数字摄影测量基本概念Basic concept of digital photogrammetry1.数字摄影测量的定义 Definition of digital photogrammetry目前，世界上对于数字摄影测量的定义，主要有两种观点。a.数字摄影测量是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的
38、理论与方法，提取所摄对像以数字方式表达的儿何与物理信息的摄影测量学的分支学科。美国等国称之为软拷贝摄影测量（Softcopy Photogrammetry）,我国王之卓教授称为全数字摄影测量（Full Digital Photogrammetry）.这种定义认为，在数字摄影测量过程中，不仅产品是数字的，而且中间数据的记录以及处理的原始资料均是数字的。b.另一种定义，则只强调其中间数据记录及最终产品是数字形式的，即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从 影 像（包括硬拷贝，数字影像或数字化影像）提取所摄对像以数字方式表达的儿何与物理信息的摄影测量分支学科。这种定义的数字摄影测量
39、，包括计算机辅助测图（常称为数字测图）与影像数字化图。影像数字化测图，是利用计算机对数字影像或数字化影像进行处理，用计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提取。还有一种类型称之为混合数字摄影测量，通常是在解析测图仪上安装一对C C D数字相机，对要量测的局部影像进行数字化，有数字相关（匹配）获得点的坐标。2.数字影像获取与重采样Acquiring and resampling of digital image1 ）o数字影像数字影像是数字摄影测量的基础原始数据。数 字 影 像是以像元（像 素pixel=picture element）为单
40、位，以灰度值表示的灰度矩阵。也就是说，在扫描过程中将光学影像抽像为像元的点阵，每个像元范围（一个微小的区域）取灰度的平均值作为灰度值。在解析摄影测量中，一个目标点向量X ap是三维的Xap=（X,Y,Z）t数字摄影测量与解析摄影测量及模拟摄影测量的根本区别，在于对影像辐射信息的计算机数字化处理.在全数字化摄影测量中，目标点向量X dp为4维Xdp=（X,Y,Z,D）t其中D=D（X,Y）是该点的辐射量-影像的密度或灰度值，集合 D就构成了数字影像.2）.数字影像获取 Digital image collection数字影像可直接从装在飞行器上的传感器产生，记录在磁介质上；也可以利用影像数字化器
41、对摄取的光学影像扫描来获取，即把原来模拟方式的信息转换成数字形式的信息5常的品空像片，均须利用高精度的专用扫描仪将其数字化.这种扫描仪一般是由CCD（Chauge Coupled Device-电偶合器件）阵列传感器组成,分为线阵列和面阵列两种排列方式.目前,用于数字摄影测量的高精度扫描仪，主要有如下几种：a.Leica-Helava 公司的 DSW300 扫描仪b.Zess-Intergraph 公司的 PhotoScan 扫描仪c.Vexcel VH4000 扫描仪3）.影像重采样 Image Resampling影像重采样,是指在原采样的基础上再一次采样，即当欲求不位于采样矩阵点的灰度值
42、时，就需要进行内插,乃称之为影像重采样.每当对数字影像进行儿何处理时,就需要作影像重采,影像的旋转、核线影像排队以及数字影像纠正,均属于影像重采样.4).影像数据量数字影像的每一个数据代表了被摄物体上一个点的灰度或辐射强度，此点称为像1 素 U p1像,素 n V*彳 筮/像 翥一 短 度8位二进制数表示，即一个字节(byte).像素的间隔即采样间隔,根据采样定理由影像的分辨率确定.当采样间隔为0.05mm(响应于50M时，一 张23cm x 23 cm的影像约包含21 M(兆)字节(1M=1000000).若 采 样 间 隔 为15日 时,幅影像的数据量为70 M左 右.一 幅SPOT卫星影
43、像约为36 M字节.这表明数字影像的数据量是非常庞大的.3.影像匹配的基本概念 Basic Concept of Image Matching1).影像匹配的定义 Definition of Image Matching影像匹配，实质上是在两幅(或多幅)影像之间识别同名点.它是计算机视觉研究的核心问题，也是数字摄影测量的核心问题.数字影像匹配，是利用计算机以数值计算方式,按特定的算法，根据一定的准则，比较左右影像的相似性，来确定其是否为同名影像块，从而确定相应同名像点.2).影像匹配研究的内容:Concerning Contents of Image Matching影像匹配研究的内容，涉及影
44、像匹配的精确性，可靠性，算法的适应性，以及匹配速度等.3).影像匹配策略：Strategy of Image Matching_ 多级影像匹配；_从粗到细的影像匹配；_从单点匹配到整体匹配；4.影像相关原理 Principle of Image Matching影像相关是利用两个相关函数，评价它们的相似性，以便确定同名点.即首先取出以待定点为中心的小区域中的影像信号，然后取出其在另一影像中相应区域的影像信号，计算两者的相关函数，以相应函数最大值对应的相应区域中心点为同名点,即以影像信号分布最相似的区域为同名区域.同名区域的中心点为同名点.这就是自动化立体量测的基本原理.最初的影像匹配，是利用相
45、关技术来实现的，随后发展了多种影像匹配方法，所以影像匹配常常被称为影像相关.5.二维相关与一维相关2 Dimensional Correlation and Linear Correlation二维相关一般先在左影像上确定一个待定点，称之为目标点,以此待定点为中心选取M x N个像素的灰度阵列,作为目标区或称目标窗口.在右影像上确定可能的搜索范围,相关过程就是依次在搜索区中取出M x N个像素灰度阵列,此搜索窗口通常取M=N,计算搜索窗口与目标区的相似性测度,当相似性测度取得最大值时，该搜索窗口的中心像素，则认为是待求的同名点.-维相关，是利用摄影测量中“核线”的特性，将二维相关简化为-维相关
46、.这里首先介绍核线的含义和特性.核面是通过摄影基线(插图中SS，)和任一地面点的平面.核面与左右影像相交的线,称为同名像点的左、右同名核线.由上述定义可知核线的特性为:同名像点必然位于同名核线上.根据核线的这一特性，同名像点在右影像的搜索区，就可由面状区域缩小成一个线段一同名右核线.从而可大大提高影像相关的速度.ZZYYS基 线S，X，左 核 线a a，右核线A图1.立体像片对示意图6.金 字 塔 影 像Pyramid Image综合考虑相关结果的正确性（或称可靠性）与精度（准确性），得出目前广泛应用的从粗到精的相关策略.即先通过低通滤波，进行初相关，找到同名点的粗略位置川夺其结果作为预测值，
47、逐渐加入较高的频率成分，然后在逐渐变小的搜索区精确相关,最后用原始信号，以得到最好的精度.这就是分频道相关的方法.对于二维影像逐次进行低通滤波，并增大采样间隔，得到一个像元总数逐渐变小的影像系列，依次在这些影像中相关，即对影像的分频相关.具体做法是,通过每2 x2=4个像元平均作为一个像元，构成第二级影像，如此下去，将这些影像叠置起来,很 像 一 座 金 字 塔，因 此 通 常 称 之 为 金 字 塔 影 像（Pyramid）,或 分 层 结 构 影 像（Hierachical Structure）淇每级（层）影像的像元个数,均是其下一层的四分之一.7.特征匹配与整体匹配Feature Bas
48、ed Image Matchingand Integrated（Global）Image Matching1）.基于特征的影像匹配Feature Based Image Matching前述的影像匹配算法，均是在以待定点为中心的窗口（或称区域）内,以影像的灰度分布为影像匹配的基础，故称之为灰度匹配（Area Based Image Matching）.特征匹配或基于特征的匹配（Feature Based Matching,在计算机界也称为PrimitiveBased Matching）,根据所选取的特征，可以分为点特征匹配、线特征匹配及面特征匹配.一般说来，特征匹配可分为三步：a.特征提取；b
49、.利用一组参数对参数进行描述；c.利用参数进行特征匹配.多数基于特征的匹配方法，也使用金字塔影像结构，即将上一层影像的特征匹配结果，传到下一层作为初始值，并考虑对粗差的剔除或改正.由于基于特征的匹配，是以“整像素”精度定位，因而对于需要高精度的情况胳其结果作为近似值,再利用最小二乘影像匹配进行精确匹配，取得“子像素”级的精度.2),关系匹配与单像计算机视觉 Relational Image Matching and Monocular ImageComputer Vision影像匹配一基于灰度或基于特征的匹配，均是解决影像与影像的匹配问题；相 关 匹 配 一 可以解决图形的匹配问题.关系匹配(
50、Relational Matching)的核心之一，是结构的描述一关系.这是关系匹配的基础.影像通过特征提取，可以用它的结构来表示，从而可以直接解决影像和相应物体的配准.这就是所谓单像计算机视觉(Monocular Image Computer Vision).关系匹配可以用于图像与图像之间的匹配，也可以用于图像与物体之间的匹配.前者属于双像(或多像)匹配,后者即为单像计算机视觉.3),整体影像匹配 Integrated(Global)Image Matching基于特征的影像匹配，考虑了目标窗口的信息量，遵循了先宏观、后微观，先轮廓、后细节，先易辨认的部分、后较为模糊的部分这一人类视觉匹配的