VirtuoZo航测数字化成图实践与应用分析

陶毅胡兵
摘要：本文用VirtuoZo NT版数字摄影测量软件结合本人的工作来具体说明航测数字化成图作业过程及其相关技术。
关键词：航空摄影测量；航测数字化成图；VirtuoZo
0 引言
随着计算机技术及其应用的发展和数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统以及计算机视觉等学科的不断发展，摄影测量学已由模拟摄影测量和解析摄影测量阶段进入数字摄影测量阶段。数字摄影测量不但能提供现势性很强的基础地理信息，而且是一个集成度高，适应性强的平台，众多的学科都可以在此平台上构筑起自己的框架，具有诱人的应用前景。
1 概述
1.1航空摄影测量及其任务
航空摄影测量是从飞机上对地面作有计划的摄影，然后根据航摄像片提供的图象信息，在特定的航测仪上测制各种比例尺地形图的一种摄影测量技术。常被简称为航测。航测的主要任务是利用航摄像片测制各种比例尺地形图，建立地形数据库，并为各种地理信息和土地信息提供基础数据。
1.2航空摄影测量的过程

2 VirtuoZo系统
VirtuoZo全数字摄影测量系统是一个功齐全、高度自动化的现代摄影测量系统，能完成从自动空中三角测量(AAT)到测绘各种比例尺数字线画地图(DLG)，数字高程模型(DEM)，数字正射影像图(DOM)和数字栅格地图(DRG)的生产。VirtuoZo等数字摄影测量系统改变了我国传统的测绘模式，提高了生产效率，在国民经济建设各部门得到了广泛的应用。
2.1 VirtuoZo系统的组成
VirtuoZo全数字摄影测量系统由以下几个部分组成：
(1)高精度影像扫描仪 (2)高档微机(VirtuoZo NT版本) (3)液晶立体眼镜和红外线发生器
(4)手轮、脚盘 (5)大幅面高分辨率的影像输出设备
(6)全数字摄影测量软件VirtuoZo及系统平台Windows NT操作系统
2.2 VirtuoZo系统的特点
全数字摄影测量系统VirtuoZo 具有以下特点：
(1)全软件化设计 (2)高度自动化 (3)正射影像等操作，基本上不需要人工干预，可以批处理地自动进行。(4)高效率 (5)灵活性 (6)通用性 (7)采集三维基础地理信息的理想平台
2.3 VirtuoZo系统工作流程总图

3 VirtuoZo航测数字化成图作业
Virtuozo航测数字化成图作业过程：数据准备、空三加密、创建立体模型、生成核线、数字化立体测图、接边输出。
3.1数据准备
(1)作业区域图幅资料收集：原始航摄资料的收集，有关的设计规范要求的收集，已有数据的利用等。
(2)基础控制测量：基本技术要求，平面坐标系高程系的确定。
(3)野外像控点测量：野外像控点布点原则及方案。
3.2航测空三加密
解析空中三角测量是用摄影解析法确定区域所有影像的外方位元素。即根据影像上量测的像点坐标及少量控制点的大地坐标，求出未知点的大地坐标，使得已知点增加到每个模型中不少于四个，然后利用这些已知点求解影像的外方位元素，因而也称摄影测量加密。通俗的讲空三加密就是利用少量的野外像控点的大地坐标，求出未知点的大地坐标，使得已知点增加到更多，然后利用这些已知点求解影像的外方位元素。解析空中三角测量可分为航带法、独立模型法和光束法。我院目前用VirtuoZo NT全数字摄影测量系统，采用VirtuoZo NT的空三加密软件AATM+PATB光束法加密。
空三加密在整个航测成图过程中至关重要，它决定着整个航测成图的精度，因此在整个过程中要注意每个环节，确保精度。
3.3 航测内业测图
内业测图时需要作业员有较强的判读能力，能够准确的对地物要素进行采集。测图时要严格遵守规范，另外注意不要丢漏地物，内业一个小疏忽造成的遗漏将对外业调绘造成很大的难度，增加外业的工作量。
3.4创建立体模型
作完加密后输出加密点，退出AATM。运行VirtuoZo程序，自动生成测区各立体模型参数，即完成测区所有模型的定向。
3.5 生成核线影像
在定义的作业区域内，按同名核线将影像的灰度予以重新排列，形成按核线方向排列的立体影像。此项操作可批处理进行。
3.6立体测图
运行VirtuoZo程序，启动IGS数字化测图模块，以图幅为单位输入四角坐标建立矢量文件(*.xyz)，如图3；装载立体模型，带上液晶立体眼镜即可在立体影像上进行地物的判读和等高线的勾绘。要判读准确表示合理，图面要美观。自检后方可由检查员进行检查。

图3 地图参数的设定
3.7数据接边输出
矢量文件*.xyz经检查完全合格后，进行接边处理，然后数据输出。*.xyz →*.dxf。
立体测图只是基础数据的一种获取。
3.8外业调绘补测
(1) 外业调绘、补测工作在航内提供的航测初级图上直接进行。外业调绘人员按规范、图式、设计书的要求对内业测绘的地物要素及变形地貌定性，同时对航测原图进行必要的外业检查、修改及补测。
(2) 调绘必须反映野外调绘的现状，对摄影后新增地物、影像模糊地形、被阴影或影像遮盖地物应到实地补测。
(3)具体调绘要求应按照所承揽的任务设计书。阶段性调绘结束后要对调绘图进行100%检查和验收，以保证下一工序正常运行。
3.9 内业编辑
内业编辑的工作量主要集中在航测内业立体测图数据与标准入库数据之间的图层与编码的转换、拓扑关系的处理、房檐的改正、电杆的连线等等。
(1) 编辑的目的和要求
编辑的目的：将矢量化采集的数据按照图式要求转换成规范化的符号。
编辑的要求：1)符合正规图式要求 2)点位符号定位准确、规范
3)线状地物转折、交接处理适当 4)地物不能压盖 5)图面处理妥当
(2) 编辑的方法
随着计算机的普遍使用，地形图的编辑方法也越来越多，也开发出很多有针对性的编辑程序软件。我院目前使用的编图软件有cmap、cass、mapdraw 、MapGIS等，它们都是以CAD为平台的加载软件，还有Geoway、Antu-mappro-GGS、清华三维等等。根据不同的项目要求使用不同的编辑软件。
3.10最终成果检查验收
(1) 最终检查采用回放白纸图检查方法、检查各项精度指标，是否满足有关规定的精度求。
(2) 数据分层及建库检查，上机检查分层，编码的正确性，各层中是否重复数字化的地形要素，保证拓扑关系的正确性。
4 航测数字化成图在国民经济建设中的应用
4.1 航测数字化成图在军事国防建设中的应用
数字化成图的最终成果是以数字形式存储在计算机存储介质上的地形图。在军事国防建设中，各项工程建设的规划、设计阶段，都需要了解工程建设地区的地形和环境条件等资料，以便使规划、设计符合实际情况。在一般情况下，都是以地形图的形式提供这些资料的。在进行工程规划、设计时，要利用地形图进行工程建(构)筑物的平面、高程布设和量算工作。地形图是制定规划、进行工程建设的重要依据和基础资料。
4.2航测数字化成图在线路设计中的应用
道路(包括公路、铁路)的线路设计是道路工程的基础工作和重要组成部分，其成果直接关系到新建道路的线路是否经济合理，也关系到道路工程的质量。为了满足线路设计要求，必须利用道路沿线的地形、地质、水文等资料。航测数字化所成的地形图提供这些资料是最有效最直接的。
4.3 航测数字化成图在城市建设中的应用
某个城市的规划与建设第一手资料就是地形图，利用地形图进行工程建(构)筑物的平面、高程布设和量算等工作，为施工、放样提供数据。
4.4 航测数字化成图在土地管理与地籍中的应用
航测数字化成图在土地管理与地籍测量中也被广泛应用，土地面积的量算、土质的统计、土地权属利用、土地流失量等等都可以在航测数字化所成的图上快速准确的计算出来。
航测数字化成图在城建、地质、水电、农林、土地管理与地籍、环保等都有着极其重要的作用，具有诱人的应用前景。
5 结论
通过本人在工作中的实际操作和使用，简单的介绍了VirtuoZo全数字摄影测量系统航测法数字化成图的作业过程，并对其主要步骤作了初步分析。
运用VirtuoZo进行航测法数字化成图的主要步骤为：
(1)作业区域图幅资料的准备 (2)基础控制测量 (3)野外像控点测量 (4)航测空三加密
(5)航测内业测图 (6)外业调绘与补测 (7)内业编辑 (8)最终成果检查验收
实践证明：
(1)全数字摄影测量系统VirtuoZo简单易懂、功能强大、使用方便。
(2)航测数字化成图成本低、速度快、精度高、数据保存时间长、易查找使用，值得广泛推广。
(3)数字摄影测量已广泛应用在国民经济和科学研究的众多领域。
参考文献：
[1] 张剑清, 潘励, 王树根. 摄影测量学. 武汉大学出版社. 2003
[2] 贾刚达, 罗立梅, 基础摄影测量. 郑州测绘学校教材委员会办公室. 1997
[3] 纪勇, 周建赵. 数字化测图. 黄河水利职业技术学院. 2000
[4] 全数字摄影测量系统（VirtuoZo NT）使用手册