攝影測量技術(shù)一直在發(fā)展，近十年的發(fā)展尤其令人矚目。自從1988年京都的ISPRS大會期間展示了第
一臺攝影測量工作站（克恩廠的DSPI）以來，已經(jīng)過去了十年。這十年我們看到能使攝影測量作業(yè)過程自
動化程度日益增強(qiáng)的許多工具開發(fā)了出來。如：空中三角測量，數(shù)字高程模型（DEM）的生成和正射影象
的生產(chǎn)等許多攝影測量和生產(chǎn)過程已經(jīng)自動化。在世紀(jì)之交的時(shí)候，人們看到攝影測量在經(jīng)歷了由模擬攝
影測量到解析攝影測量的轉(zhuǎn)變之后，現(xiàn)在正由解析攝影測量向數(shù)字?jǐn)z影測量轉(zhuǎn)變。如果說在解析測圖儀中
，還不能完全拋棄精密光學(xué)與機(jī)械部件，坐標(biāo)量測儀仍然是不能缺少的重要部分的話，現(xiàn)時(shí)，在一臺通用
的個人電子計(jì)算機(jī)上差不多已可進(jìn)行攝影測量的全部工作。
在這樣巨大變革的時(shí)期，許多生產(chǎn)單位面臨著一個問題，即：走向數(shù)字化還是停留在模擬階段。解析
測圖儀與數(shù)字?jǐn)z影測量工作站比較還有優(yōu)點(diǎn)嗎？數(shù)字?jǐn)z影測量工作站已經(jīng)發(fā)展到什么水平，它的優(yōu)勢和潛
力何在？在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用還有什么限制嗎？本文試圖分析這些問題。
一、解析測圖儀
解析測圖儀是在模擬測圖儀器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是專門設(shè)計(jì)來處理模擬相片的，用來采集目標(biāo)
的空間幾何與拓樸信息。它以數(shù)字計(jì)算機(jī)的高速實(shí)時(shí)計(jì)算來實(shí)現(xiàn)空中導(dǎo)桿的功能從而實(shí)現(xiàn)了在模型空間的
相片量測以及像片為運(yùn)算對象的各種航測處理過程。解析測圖儀的主要組成部分是一部精密立體坐標(biāo)儀（
用于航空像片的數(shù)字化）和一臺配有攝影測量專用軟件模塊的計(jì)算機(jī)。大部分量測工作要靠人工進(jìn)行，自
動化程度比較低。其輸出主要由物方空間坐標(biāo)系內(nèi)的點(diǎn)坐標(biāo)（以數(shù)字形式）組成，從而可以直接由像片生
成數(shù)字化的地形數(shù)據(jù)庫。解析測圖儀有以下優(yōu)缺點(diǎn)（參見[1]）：
優(yōu)點(diǎn)：
l．在原始像片上進(jìn)行量測。因此不會有因像片掃描所帶來的額外的幾何精度損失和輻射量的畸變。
2．解析測圖儀在市場上已銷售了近40年，設(shè)備、方法和所需軟件均已成熟，并且經(jīng)過了大量實(shí)踐檢
驗(yàn)。
3．一個有經(jīng)驗(yàn)的作業(yè)員可在一臺解析測圖儀上工作8小時(shí)，而不致體力負(fù)擔(dān)過大。
4．專為地形測圖研制的高檔解析測圖儀是當(dāng)前攝影測量工作堅(jiān)強(qiáng)的主力設(shè)備，至少可以運(yùn)行十年。
5．由于基本量測值（像片坐標(biāo)）以數(shù)字格式記錄，很多功能（如走向、測圖及修測等）可由軟件支
持。
6．像片的存儲只要求少量的存儲空間。
缺點(diǎn)：
1．由于計(jì)算機(jī)不能直接存取像片的圖象，因而量測過程不具備自動化的能力。
2．由于部件中包含有精密光學(xué)與機(jī)械結(jié)構(gòu)，量測精度受氣候條件的影響。
3．浮塵和磨損可導(dǎo)致儀器工作不正常，需要對儀器進(jìn)行定期檢查。
二、數(shù)字?jǐn)z影測量工作站（DPW）
國際攝影測量與遙感學(xué)會將數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)定義為：“為采用人工或數(shù)字化技術(shù)從數(shù)字圖象產(chǎn)生攝
影測量產(chǎn)品的硬件和軟件”[1]。數(shù)字?jǐn)z影測量工作站（以下簡稱DPW）與解析測圖儀的區(qū)別在于能夠利用
數(shù)字形式的圖象，原則上使任何攝影測量工作流程能夠自動化。數(shù)字影象既可由裝備有適當(dāng)軟件的通用工
作站和PC機(jī)來處理，也可由專門為某一個或幾個攝影測量工作流程設(shè)計(jì)的硬件及軟件來處理。近十年來陸
續(xù)出現(xiàn)在世界市場上的DPW系統(tǒng)有Carl Zeiss和PHODIS系統(tǒng)、ERDAS的ERDAS IMAGING
OrthoMAX系統(tǒng)、Intergraph的Imagestation ZⅡ系統(tǒng)、PCI Geomatics
Group的OrthoEngine系統(tǒng)、VirtuoZo的VirtuoZo系統(tǒng)及中國測繪科學(xué)研究院的JX—4系統(tǒng)等。1998年GIM
International雜志的產(chǎn)品調(diào)查表[5]中列出了15個DPW系統(tǒng)。據(jù)俄亥俄大學(xué)的Schenk教授估計(jì)[4]，在1996
年時(shí)，世界民用市場大約安裝了400臺（套）DPW。考慮到其中約有一半在高校和科研單位，直接用于生產(chǎn)
的約200臺左右。近兩年這個數(shù)字大約會成倍增加。僅據(jù)作者所知，1998年國家測繪局系統(tǒng)為生產(chǎn)4D產(chǎn)品
，購置了數(shù)十套DPW。
由于DPW能直接處理數(shù)字影象，在原則上使得自動提取地理信息成為可能。然而，由于圖象內(nèi)容的復(fù)
雜性，當(dāng)前數(shù)字?jǐn)z影測量達(dá)到的自動化程度還是相對較低的。一般產(chǎn)品可對內(nèi)定向、相對定向、空中三角
測量中的連接點(diǎn)測量、數(shù)字高程模型DEM的生成和數(shù)字正射影象的生成等作業(yè)過程實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)。但是
其中有的作業(yè)過程，由于受地形復(fù)雜程度的影響，還需要相當(dāng)數(shù)量的人工工作以進(jìn)行檢驗(yàn)、糾錯和編輯。
至于地物信息的采集工作、交互式的工作方式仍是主要的工作方式。
目前大多數(shù)航空照片仍由使用軟片的攝影機(jī)取得。盡管使用CCD傳感器的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)已取得了長足的
進(jìn)展，但要完全取代光學(xué)攝影機(jī)還需時(shí)日。因此，為了在攝影測量處理之前將像片轉(zhuǎn)為數(shù)字形式必須有一
個掃描過程。為了保持航空像片的幾何精度和輻射特性，需要采用專門設(shè)計(jì)的掃描儀。掃描采用的分辨率
可以根據(jù)需要來選擇，一般為7.5微米至50微米。實(shí)際選擇分辨率時(shí)，除了考慮最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求之外
，還要考慮計(jì)算機(jī)的存儲量及處理速度。
DPW均提供立體觀察的能力。以人工方法進(jìn)行影象攝影測量處理時(shí)要求有高分辨率的監(jiān)視器。實(shí)現(xiàn)立
體觀察的方法有四種，即：互補(bǔ)色法、分割屏幕法、使用‘被動式眼鏡’的偏振光法和使用‘主動式眼鏡
’的閃閉法，互補(bǔ)色法比較便宜，但只能用于黑白影象，而且會產(chǎn)生光學(xué)變形。分割屏幕法要使用安裝在
屏幕前方的立體鏡，費(fèi)用雖然不高但不很方便，而且作業(yè)員的眼睛過于接近屏幕，可能不利于健康。偏振
光法會引起光量的損失，影響觀察效果。閃閉法則將左右兩圖象分別顯示在監(jiān)視器的奇數(shù)與偶數(shù)掃描線上
。隨著圖象的閃閉，眼鏡的兩個鏡片也交替的一個為透明一個為不透明，從而實(shí)現(xiàn)左右兩眼分別觀察左右
兩張像片的效果。這種方法不致使光量遭到損失，但作業(yè)員可能有圖象閃爍的感覺。總之，由于掃描圖象
分辨率不如模擬像片高以及立體觀察設(shè)備方面的原因，當(dāng)前DPW的立體觀察效果還達(dá)不到傳統(tǒng)模擬和解析
測圖儀的水平。
DPW在對地形要素與目標(biāo)的提取方面，目前達(dá)到的自動化程度還較低。盡管有一些系統(tǒng)利用了圖象識
別、專家系統(tǒng)等技術(shù)能實(shí)現(xiàn)某些地物（如居民地、線狀地物）的識別和提取，然而由于客觀世界的復(fù)雜性
，識別的錯誤率還較高。就全部地形測繪工作來講，目前主要還靠人工測繪來完成。
DPW利用計(jì)算機(jī)直接處理數(shù)字化的影象的這個特點(diǎn)給它帶來了很多優(yōu)勢和巨大的潛力。例如，在正射
影象拼接方面，利用圖象處理的手段可使相片接縫處達(dá)到很高的質(zhì)量。DPW的最大潛力在于有可能實(shí)現(xiàn)攝
影測量過程的完全自動化。這幾年來在某些工序如空中三角測量、DEM生產(chǎn)和正射影象生產(chǎn)方面已達(dá)到了
相當(dāng)程度的自動化，為生產(chǎn)部門所廣泛采用。從長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，DPW使利用同一臺設(shè)備同時(shí)處理不同來源
不同比例尺的數(shù)據(jù)成為可能。它能將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、疊加、比較，從而為攝影測量開拓更為廣泛、更
為靈活的應(yīng)用領(lǐng)域，最終將組成并有力地驅(qū)動數(shù)字圖象技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)展、應(yīng)用和集成。[3]
概括起來，數(shù)字?jǐn)z影測量工作站有下面的一些特點(diǎn)；（參見[1]）
1．通過對反差的處理和濾波，可改善圖象的視覺質(zhì)量。這不僅有利于相片解釋，而且由于能在相當(dāng)
大的程度上消除相鄰影象的色調(diào)差別，也有利于生產(chǎn)正射相片。
2．具有處理各種圖象類型（包括衛(wèi)星遙感和近景攝影）的能力。
3．可以實(shí)現(xiàn)圖象與矢量數(shù)據(jù)的立體疊加，從而大大方便了地形測圖與修測。
4．與解析測圖儀比較，需要一臺額外的設(shè)備；掃描儀。能滿足攝影測量工作要求標(biāo)準(zhǔn)的掃描儀，價(jià)格昂貴。
5．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測量要求移動、存儲和處理海量數(shù)據(jù)。盡管當(dāng)前可在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，但為實(shí)現(xiàn)為這些處理功能對硬件的要求不可低估。
6．以7.5微米象元掃描的一張彩色航空相片需占據(jù)約1.6G字節(jié)的存儲空間。為減少硬盤需求，通常要進(jìn)行壓縮。然而圖像壓縮既可能損失幾何精度也可能降低判讀能力。
7．由于象元尺寸的關(guān)系，有些可在原始像片上識別的小目標(biāo)，在數(shù)字影象中不可識別。
8．?dāng)?shù)字圖象使直接的計(jì)算機(jī)處理成為可行，從而使攝影測量的很多處理過程實(shí)現(xiàn)了自動化。然而由于影象內(nèi)容的復(fù)雜程度，在地形測圖方面達(dá)到自動化程度還較低。為檢查與改正自動化產(chǎn)生的結(jié)果，編輯工具仍然需要。
9．DPW可以運(yùn)用圖象處理工具并且易于與GIS數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)交換。
10．盡管很多廣告宣傳未來的DPW可以使未經(jīng)專門訓(xùn)練的人員也能從事攝影測量工作，當(dāng)前實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)證明，專業(yè)級DPW要求對作業(yè)人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)。作業(yè)人員要有高度的責(zé)任心和全面的攝影測量知識。
三、生產(chǎn)部門向數(shù)字?jǐn)z影測量轉(zhuǎn)變的一些實(shí)際考慮
DPW的出現(xiàn)標(biāo)志著攝影測量技術(shù)發(fā)展的新階段，它有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。逐步實(shí)現(xiàn)由模擬攝影測量到數(shù)字?jǐn)z影測量的轉(zhuǎn)變可以說是所有攝影測量生產(chǎn)部門發(fā)展的必然趨勢。但是這個轉(zhuǎn)變將是一個過程，這中間有一些實(shí)際問題需考慮。
1．轉(zhuǎn)變是一個需要若干年的過程。從當(dāng)前一個時(shí)期來看，數(shù)字?jǐn)z影測量將不是取代解析攝影測量，而是與之并肩存在。這個過程可能是一個相當(dāng)長的時(shí)期。美國俄亥俄大學(xué)的Schenk教授提供了一些令人感興趣的事實(shí)：[4]
“在研究工作的最新發(fā)現(xiàn)以及將這些發(fā)現(xiàn)用于制造產(chǎn)品，還有產(chǎn)品之普遍用于實(shí)際生產(chǎn)之間始終存在著技術(shù)上的距離。解析測圖儀是個很好的例子。它在50年代后期發(fā)明，用了差不多20年時(shí)間才成為在較廣泛的范圍中可以提供的產(chǎn)品，只是到了80年代攝影測量界才批量購買這種儀器。估計(jì)當(dāng)前全世界范圍內(nèi)安裝的解析測圖儀在1200臺至1500臺之間（誤差不會大于10％）。與仍在使用的4000—5000臺模擬立體測圖儀比較，我們得到一個令人感興趣的結(jié)論；在發(fā)明了35年之后，在開始成批生產(chǎn)了20年之后，解析測圖儀的擴(kuò)散率僅為30％。”
“當(dāng)對數(shù)字?jǐn)z影測量的未來做預(yù)測時(shí)，上述關(guān)于解析測圖儀的比較是有幫助的。當(dāng)然決不會完全一樣。技術(shù)是按指數(shù)函數(shù)進(jìn)步。硬件的小型化以及CPU、存儲器和海量存儲設(shè)備等價(jià)格性能比的成倍化，全都預(yù)示著數(shù)字?jǐn)z影測量的光明的未來。可是數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展很大程度上取決于軟件的發(fā)展，這里，同樣美好的圖畫就無法畫出來了。”
2．目前的DPW與傳統(tǒng)模擬儀器及解析測圖儀比較其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在自動化空中三角測量、自動化生產(chǎn)DEM及正射影象等方面。現(xiàn)在生產(chǎn)部門配備的DPW大多用于生產(chǎn)DEM和正射影象。使用DPW完成地形測圖任務(wù)的自動化程度相當(dāng)?shù)汀１M管在這方面正在進(jìn)行著大量的研究工作，仍有大量基礎(chǔ)性問題待解決。預(yù)期未來可出現(xiàn)輔助作業(yè)員的半自動測繪工具。至少在下個世紀(jì)頭十年中，解析測圖儀仍將是主要的、最可信賴的測繪工具（尤其是對測圖而言）。（參見[1]）
3．目前裝備DPW所需的投資還是比較大的，與解析測圖儀比較，其一般價(jià)格高出一倍左右，而且還要為掃描儀額外投資。如果考慮到形成規(guī)模生產(chǎn)能力，所需投資不是一個小數(shù)目。
4．專業(yè)的DPW對作業(yè)人員的素質(zhì)要求較高，必須經(jīng)過嚴(yán)格的訓(xùn)練才能上崗。與專業(yè)的DPW不同，市場上有一類普及型DPW，其特點(diǎn)是價(jià)格低廉且易于掌握，作業(yè)人員只需要經(jīng)過短期培訓(xùn)即可操作。這類DPW特別適合于做GIS數(shù)據(jù)庫的前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備和數(shù)據(jù)更新設(shè)備。
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