攝影測(cè)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(huì)期間展示了第
一臺(tái)攝影測(cè)量工作站（克恩廠(chǎng)的DSPI）以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了十年。這十年我們看到能使攝影測(cè)量作業(yè)過(guò)程自
動(dòng)化程度日益增強(qiáng)的許多工具開(kāi)發(fā)了出來(lái)。如：空中三角測(cè)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(cè)量和生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)自動(dòng)化。在世紀(jì)之交的時(shí)候，人們看到攝影測(cè)量在經(jīng)歷了由模擬攝
影測(cè)量到解析攝影測(cè)量的轉(zhuǎn)變之后，現(xiàn)在正由解析攝影測(cè)量向數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量轉(zhuǎn)變。如果說(shuō)在解析測(cè)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(cè)儀仍然是不能缺少的重要部分的話(huà)，現(xiàn)時(shí)，在一臺(tái)通用
的個(gè)人電子計(jì)算機(jī)上差不多已可進(jìn)行攝影測(cè)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(gè)問(wèn)題，即：走向數(shù)字化還是停留在模擬階段。解析
測(cè)圖儀與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站比較還有優(yōu)點(diǎn)嗎？數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站已經(jīng)發(fā)展到什么水平，它的優(yōu)勢(shì)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(wèn)題。
一、解析測(cè)圖儀
解析測(cè)圖儀是在模擬測(cè)圖儀器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)處理模擬相片的，用來(lái)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(lái)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(cè)以及像片為運(yùn)算對(duì)象的各種航測(cè)處理過(guò)程。解析測(cè)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(tái)配有攝影測(cè)量專(zhuān)用軟件模塊的計(jì)算機(jī)。大部分量測(cè)工作要靠人工進(jìn)行，自
動(dòng)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(kù)。解析測(cè)圖儀有以下優(yōu)缺點(diǎn)（參見(jiàn)[1]）：
優(yōu)點(diǎn)：
l．在原始像片上進(jìn)行量測(cè)。因此不會(huì)有因像片掃描所帶來(lái)的額外的幾何精度損失和輻射量的畸變。
2．解析測(cè)圖儀在市場(chǎng)上已銷(xiāo)售了近40年，設(shè)備、方法和所需軟件均已成熟，并且經(jīng)過(guò)了大量實(shí)踐檢
驗(yàn)。
3．一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的作業(yè)員可在一臺(tái)解析測(cè)圖儀上工作8小時(shí)，而不致體力負(fù)擔(dān)過(guò)大。
4．專(zhuān)為地形測(cè)圖研制的高檔解析測(cè)圖儀是當(dāng)前攝影測(cè)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(cè)值（像片坐標(biāo)）以數(shù)字格式記錄，很多功能（如走向、測(cè)圖及修測(cè)等）可由軟件支
持。
6．像片的存儲(chǔ)只要求少量的存儲(chǔ)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(cè)過(guò)程不具備自動(dòng)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(cè)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(duì)儀器進(jìn)行定期檢查。
二、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站（DPW）
國(guó)際攝影測(cè)量與遙感學(xué)會(huì)將數(shù)字?jǐn)z影測(cè)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(cè)量產(chǎn)品的硬件和軟件”[1]。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DPW）與解析測(cè)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(cè)量工作流程能夠自動(dòng)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(lái)處理，也可由專(zhuān)門(mén)為某一個(gè)或幾個(gè)攝影測(cè)量工作流程設(shè)計(jì)的硬件及軟件來(lái)處理。近十年來(lái)陸
續(xù)出現(xiàn)在世界市場(chǎng)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(guó)測(cè)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(gè)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(chǎng)大約安裝了400臺(tái)（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(tái)左右。近兩年這個(gè)數(shù)字大約會(huì)成倍增加。僅據(jù)作者所知，1998年國(guó)家測(cè)繪局系統(tǒng)為生產(chǎn)4D產(chǎn)品
，購(gòu)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(dòng)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(cè)量達(dá)到的自動(dòng)化程度還是相對(duì)較低的。一般產(chǎn)品可對(duì)內(nèi)定向、相對(duì)定向、空中三角
測(cè)量中的連接點(diǎn)測(cè)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(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。但是
其中有的作業(yè)過(guò)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(cuò)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(zhǎng)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(cè)量處理之前將像片轉(zhuǎn)為數(shù)字形式必須有一
個(gè)掃描過(guò)程。為了保持航空像片的幾何精度和輻射特性，需要采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的掃描儀。掃描采用的分辨率
可以根據(jù)需要來(lái)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(chǔ)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(cè)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(dòng)式眼鏡’的偏振光法和使用‘主動(dòng)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(huì)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(guò)于接近屏幕，可能不利于健康。偏振
光法會(huì)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(xiàn)上
。隨著圖象的閃閉，眼鏡的兩個(gè)鏡片也交替的一個(gè)為透明一個(gè)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(jué)。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(cè)圖儀的水平。
DPW在對(duì)地形要素與目標(biāo)的提取方面，目前達(dá)到的自動(dòng)化程度還較低。盡管有一些系統(tǒng)利用了圖象識(shí)
別、專(zhuān)家系統(tǒng)等技術(shù)能實(shí)現(xiàn)某些地物（如居民地、線(xiàn)狀地物）的識(shí)別和提取，然而由于客觀世界的復(fù)雜性
，識(shí)別的錯(cuò)誤率還較高。就全部地形測(cè)繪工作來(lái)講，目前主要還靠人工測(cè)繪來(lái)完成。
DPW利用計(jì)算機(jī)直接處理數(shù)字化的影象的這個(gè)特點(diǎn)給它帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)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(cè)量過(guò)程的完全自動(dòng)化。這幾年來(lái)在某些工序如空中三角測(cè)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(dòng)化，為生產(chǎn)部門(mén)所廣泛采用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮，DPW使利用同一臺(tái)設(shè)備同時(shí)處理不同來(lái)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(cè)量開(kāi)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(dòng)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(lái)，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站有下面的一些特點(diǎn)；（參見(jiàn)[1]）
1．通過(guò)對(duì)反差的處理和濾波，可改善圖象的視覺(jué)質(zhì)量。這不僅有利于相片解釋?zhuān)矣捎谀茉谙喈?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(lèi)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(cè)圖與修測(cè)。
4．與解析測(cè)圖儀比較，需要一臺(tái)額外的設(shè)備；掃描儀。能滿(mǎn)足攝影測(cè)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(cè)量要求移動(dòng)、存儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)空間。為減少硬盤(pán)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(shí)別的小目標(biāo)，在數(shù)字影象中不可識(shí)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(cè)量的很多處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。然而由于影象內(nèi)容的復(fù)雜程度，在地形測(cè)圖方面達(dá)到自動(dòng)化程度還較低。為檢查與改正自動(dòng)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(kù)實(shí)現(xiàn)交換。
10．盡管很多廣告宣傳未來(lái)的DPW可以使未經(jīng)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的人員也能從事攝影測(cè)量工作，當(dāng)前實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn)證明，專(zhuān)業(yè)級(jí)DPW要求對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行專(zhuān)門(mén)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(cè)量知識(shí)。
三、生產(chǎn)部門(mén)向數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量轉(zhuǎn)變的一些實(shí)際考慮
DPW的出現(xiàn)標(biāo)志著攝影測(cè)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(cè)量到數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的轉(zhuǎn)變可以說(shuō)是所有攝影測(cè)量生產(chǎn)部門(mén)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是這個(gè)轉(zhuǎn)變將是一個(gè)過(guò)程，這中間有一些實(shí)際問(wèn)題需考慮。
1．轉(zhuǎn)變是一個(gè)需要若干年的過(guò)程。從當(dāng)前一個(gè)時(shí)期來(lái)看，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量將不是取代解析攝影測(cè)量，而是與之并肩存在。這個(gè)過(guò)程可能是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期。美國(guó)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(cè)圖儀是個(gè)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(cè)量界才批量購(gòu)買(mǎi)這種儀器。估計(jì)當(dāng)前全世界范圍內(nèi)安裝的解析測(cè)圖儀在1200臺(tái)至1500臺(tái)之間（誤差不會(huì)大于10％）。與仍在使用的4000—5000臺(tái)模擬立體測(cè)圖儀比較，我們得到一個(gè)令人感興趣的結(jié)論；在發(fā)明了35年之后，在開(kāi)始成批生產(chǎn)了20年之后，解析測(cè)圖儀的擴(kuò)散率僅為30％。”
“當(dāng)對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的未來(lái)做預(yù)測(cè)時(shí)，上述關(guān)于解析測(cè)圖儀的比較是有幫助的。當(dāng)然決不會(huì)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(chǔ)器和海量存儲(chǔ)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(cè)量的光明的未來(lái)。可是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)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(huà)就無(wú)法畫(huà)出來(lái)了。”
2．目前的DPW與傳統(tǒng)模擬儀器及解析測(cè)圖儀比較其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在自動(dòng)化空中三角測(cè)量、自動(dòng)化生產(chǎn)DEM及正射影象等方面。現(xiàn)在生產(chǎn)部門(mén)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(cè)圖任務(wù)的自動(dòng)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(wèn)題待解決。預(yù)期未來(lái)可出現(xiàn)輔助作業(yè)員的半自動(dòng)測(cè)繪工具。至少在下個(gè)世紀(jì)頭十年中，解析測(cè)圖儀仍將是主要的、最可信賴(lài)的測(cè)繪工具（尤其是對(duì)測(cè)圖而言）。（參見(jiàn)[1]）
3．目前裝備DPW所需的投資還是比較大的，與解析測(cè)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(gè)小數(shù)目。
4．專(zhuān)業(yè)的DPW對(duì)作業(yè)人員的素質(zhì)要求較高，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練才能上崗。與專(zhuān)業(yè)的DPW不同，市場(chǎng)上有一類(lèi)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(guò)短期培訓(xùn)即可操作。這類(lèi)DPW特別適合于做GIS數(shù)據(jù)庫(kù)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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