4D数据生产课件(修改)

4D数据生产国土资源与旅游学院课时安排共三次课第一课时4D数据及其应用航摄基础理论无人机航摄影像制作DEM及DOM倾斜摄影测量建模第二课时遥感影像的下载遥感影像裁剪与镶嵌利用遥感影像制作DEM及DOM第三课时数字线划图DLG的生产4D数据及其应用DEM（数字高程模型DigitalElevationMatrix）DOM（数字正射影像图DigitalOrthophotoMap）4D数据DRG（数字栅格图DigitalRasterGraphic）DLG（数字线划图DigitalLineGraphic）4D数据及其应用1.DEM是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。4D数据及其应用2.DOM利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片/遥感影像（单色/彩色），经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。4D数据及其应用3.DLG现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。数字线划地图可进行放大、漫游、查询、检查、量测、叠加。其数据量小，便于分层，能快速生成专题地图，所以也称矢量专题信息。4.DRG数字栅格地图（DigitalRasterGraphic）简称DRG是纸质地形图的数字化产品。每幅图经扫描、纠正、图幅处理及数据压缩处理后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。4D数据及其应用4D数据及其应用数据源航空摄影测量：地形图测绘和更新的最有效、最主要的手段，高精度大范围DEM生产最有价值的数据源。航天遥感：从相片上获取的高程数据精度低，只是获取大范围小比例尺数据的有效方法（LandSat的MSS、TM和SPOT上的立体扫描仪）。近年来出现的高分辨率图像（IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量技术、机载激光扫描仪等新型传感器能获取高精度高分辨率的DEM。摄影测量1.航摄理论2.数据采集3.Photoscan软件安装4.数据处理5.倾斜摄影测量建模模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量摄影测量摄影测量发展发展特点间接测量、信息丰富、工作量少（室内）、自动化程度高、范围广、工序多。与遥感的区别摄影测量航摄理论I.投影1.平行投影：投射线互相平行的投影正射投影（垂直投影）ABCD地形图a0b0c0d0地形图在局部范围内是地面的正射投影！航摄像片？？常见的地形图是地面的什么投影？所得到地图比例尺处处一致，且与投影距离无关摄影测量航摄理论：投影I.投影1.中心投影：所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影。阴位：投影中心位于物和像之间。阳位：投影中心位于物和像同侧。S投影中心－摄站SS摄影测量航摄理论：投影II.方位元素框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系？关系？已知SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTO外方位元素内方位元素内方位元素：投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片的内方位；确定内方位的独立参数叫做内方位元素。oyx0x0yoSfxy•内方位元素一般是已知的注意•x0，y0都为小值x0，y0,f摄影测量航摄理论：方位元素II.方位元素外方位元素：确定摄影时像空系在地辅系中位置和方向的元素。SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTO确定像空系在地辅系中位置和方向所需要的元素。线元素角元素线元素：SSSZYX、、线元素：、、x、、yv、、角元素：、、y角元素：摄影测量航摄理论：方位元素III.共线方程在理想情况下，摄影瞬间像点、投影中心、物点位于同一条直线上，描述这三点共线的数学表达式称之为共线条件方程。SfAoa！！共线方程是解析摄影测量中最基本的公式，应用于摄影测量各个方面，如数字测图、空间后方交会、空三解算和数字正摄纠正。摄影测量航摄理论：共线方程IV.像片的比例尺理想航摄像片的比例尺像片水平，地面也水平Hfm1理想情况下，整张像片比例尺一致f主摄像机航距。•对于同一个航摄相机，相对航高决定了像片比例尺。•像片的成图比例尺大体上和像片比例尺相当。摄影测量航摄理论：像片比例尺V.航摄像片重叠度用于地形测量的航摄像片，必须保证像片能覆盖整个测区，且能够进行立体测图，故在两像片之间必须有一定的重叠。同一航线内两相邻像片之间的重叠称为航向重叠。相邻航线间的重叠称为旁向重叠。摄影测量航摄理论：航摄像片重叠度摄影测量航摄理论：立体像对VI.立体像对两张同一地区的遥感影像，从不同角度进行拍摄，获得的具有重叠区域，在一定条件下，使用专业仪器或者肉眼可以看到立体影像，通过立体影像可以进行包括测量，生成DEM。同名像点(a1,a2)同名光线(AS1,AS2)摄影基线(S1S2)摄影基线延长线与左右像片的交点称为核点通过摄影基线与任一地面点Ａ做的平面，称为点Ａ的核面核面与像片的交线称为核线。对于同一核面的左右像片上的核线称为同名核线。通过像主点的核面称为主核面。立体像对中，左、右影像各有其自身的主核面，一般两个主核面是不重合的。SoaxyxyxyzSoxyxyxyzaATXTOTZTYATXTOTZTY核心问题：寻找同名像点！VII.基于航空影像的4D产品生产流程摄影测量基于航空影像的4D产品生产流程摄影测量数据采集硬件大疆S1000拓普康天狼星GPS接收机软件摄影测量数据采集MAVincidesktopDJIGSPRO航线规划Photoscan软件内业处理其他：ENVIOnebutton;Smart3D;Pix4D;Inpho；MenciAPS合理的重叠度采集影像POS文件外业采集摄影测量数据采集摄影测量内业处理Photoscan软件安装打开软件输入激活码完成安装！选择合适系统进行安装！摄影测量内业处理软件安装软件界面更改语言数据处理：制作DEM摄影测量内业处理添加照片选择已添加添加POS文件设置对齐照片参数设置对齐结果建立密集点云密集点云DEMDEM参数设置摄影测量内业处理数据处理：制作DEMDEM生成等高线数据处理：制作DOM摄影测量内业处理BuildOrthomosaic设置结果摄影测量内业处理数据处理：成果输出导出DEM设置Arcgis打开导出DOM设置Arcgis打开倾斜摄影测量建模内业处理像片采集设备要求1.相机具有较高的分辨率和像素素质。2.避免超广角和鱼眼镜头。3.首选是定焦镜头。拍摄要求：1.相邻相片保证66%以上重叠度，相机每次移动的距离相当于照片片幅的34%左右。2.圆形对象，拍摄的照片，每10至15度重叠拍摄一圈拍摄外墙圆柱4D数据生产\航摄数据\建筑三维\Chateau-dordogne.s3c4D数据生产\航摄数据\矿坑三维\Exideuil_quarry.s3c4D数据生产\航摄数据\火车站三维\Umeko.s3c倾斜摄影测量建模内业处理数据处理1.添加照片2.对齐照片3.建立密集点云4.建立网格5.生成纹理6.Buildtiledmodel7.模型可以导出，用其它三维软件进行修改处理对齐结果生成网格生成纹理Buildtiledmodel导出模型4D数据生产\雕塑.pdf4D数据生产\皖诗风韵.pdf4D数据生产\校庆石头.pdf课时作业与要求1.掌握理论2.熟悉软件操作3.使用师大数据，制作DEM与DOM（提交成果）4.利用倾斜数据进行三维建模（提交成果）5.安装Arcgis（10.1↑）|ENVI（5.1↑）（下次课使用）基于遥感影像制作DEM与DOM1.遥感影像获取2.影像裁剪3.影像镶嵌4.立体像对提取DEM5.正射校正遥感影像获取①地理空间数据云下载地理空间数据云有丰富的影像数据下载，很多是免费的。百度搜索“地理空间数据云”，点击进入首页。（国内网站）②国际科学数据服务平台下载（本质同上）百度搜索进入（国内网站）③地球科学数据共享平台（国内网站）百度搜索“地球科学数据共享平台下载”④GLCF下载（国外网站）也有丰富的landsat卫星图，可以免费下载百度GLCF，点击进入首页!关于数据的下载，网上资源非常多，不再赘述。图像裁剪图像裁剪：目的是将研究之外的区域去除。常用的方法是按照行政区划边界或者自然区划边界进行图像裁剪①规则图像裁剪②不规则图像裁剪③手动绘制裁剪区④外部矢量数据裁剪图像图像裁剪规则裁剪规则分幅裁剪过程以TM影像为例：（1）FileOpen打开图像，按Linear2%拉伸显示。（2）FileSaveAs，进入FileSelection面板，选择SpatialSubset选项，打开右侧裁剪区域选择功能。（3）有多种方法确定裁剪区域：①使用当前可视区域确定裁剪区域：单击UseViewExtent，自动读取主窗口中显示的区域。②通过文件确定裁剪区域：可以选择一个矢量或者栅格等外部文件，自动读取外部文件的区域。①Linear2%显示②SAVEAS③Spatialsubset④三种裁剪方式⑤示例：鼠标选取⑥选择输出⑦裁剪结果图像裁剪手动绘制裁剪区2手动绘制裁剪区以TM影像为例（1）FileOpen打开图像，按Linear2%拉伸显示。（同）（2）在LayerManager中选中TM-30m.img文件，单击鼠标右键，选择NewRegionOfInterest，打开Regionofinterest(ROI)Tool面板。（3）在Regionofinterest(ROI)Tool面板中点击按钮，在图像上绘制多边形，绘制大致研究所需的区域，作为裁剪区域。可以修改感兴趣区名称ROIName、感兴趣区颜色ROIColor等，也可以根据需求绘制若干个多边形，当绘制多个感兴趣区时利用可以进行删减。（4）在Regionofinterest(ROI)Tool面板中，选择File-Saveas，保存绘制的多边形ROI，选择保存的路径和文件名。3所选区域4手动绘制裁剪区（5）在Toolbox中，打开RegionsofInterest/SubsetDatafromROIs。（6）在SelectInputFile对话框中，选择TM-30m.img，打开SubsetDatafromROIsParameters面板。（7）在SubsetDatafromROIsParameters面板中，设置以下参数：•SelectInputROIs：选择刚才生成的矢量文件roi1•MaskpixelsoutputofROI？：Yes•MaskBackgroundValue背景值：0（8）选择输出路径和文件名，单击OK执行图像裁剪。567、8图像裁剪手动绘制裁剪区图像裁剪利用矢量数据裁剪利用矢量数据进行裁剪：（1）打开图像，按Linear2%拉伸显示。（2）File-Open，矢量数据。（3）在Toolbox中，打开RegionsofInterest/SubsetDatafromROIs。SelectInputFile选择图像，点击OK，打开SubsetDatafromROIsParameters面板；（4）在SubsetDatafromROIsParameters面板中，设置以下参数：•SelectInputROIs：选择EVF:矢量.shp•MaskpixelsoutputofROI？：Yes•MaskBackgroundValue背景值：0（5）选择输出路径和文件名，单击OK执行图像裁剪。图像镶嵌SeamlessMosaic工具图像镶嵌指在一定数学基础控制下把多景相邻遥感图像拼接成一个大范围、无缝的图像的过程。ENVI的图像镶嵌功能可提供交互式的方式，将有地理坐标或没有地理坐标的多幅图像合并，生成一幅单一的合成图像。最新ENVI（5.1及以上）提供了全新的影像无缝镶嵌工具SeamlessMosaic，所有功能集成在一个流程化的界面。特点：•控制图层的叠放顺序•设置忽略值、显示或隐藏图层或轮廓线、重新计算有效的轮廓线、选择重采样方法和输出范围、可指