摄影测量学复习文档

《摄影测量学》课程复习大纲第一章：绪论（一） 摄影测量学的定义（传统、现代、比较）：1、 传统摄影测量学定义摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。2、 现代定义：摄影测量与遥感1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义：摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像采用数字方式进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。（二） 航空影像与地形图的优缺点比较：1、 影像特点：1.直观；信息丰富；目标之间相对关系固定，无绝对的地理方位等信息；2、 地形图特点：1.统一的比例尺；符号化；地貌、地物综合取舍；目标具备地理坐标及方位绝对信息；3、 航空影像一一地形图主要特点：在像片上进行量测和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理等条件的限制。各种技术的迅猛发展，使摄影测量学发展为摄影测量与遥感学科。（三） 测绘4D产品的定义：测绘4D产品（DEM，DOM，DLG，DRG）1、 数字高程模型（DigitalElevationModel，缩写DEM）；2、 数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap，缩写DOM）；3、 数字线划地图（DigitalLineGraphic，缩写DLG）；4、 数字栅格地图（DigitalRasterGraphic，缩写DRG）；（四） 摄影测量分类和特点：1、 按距离分（按摄影机平台与被摄目标距离的远近分）：航天摄影测量（SatellitePhotogrammetry）（＞160Km）；航空摄影测量（AerialPhotogrammetry）（2Km~30Km）；地面摄影测量（TerrestrialPhotogrammetry）（100m~300m）；近景摄影测量（Close-rangePhotogrammetry）（（＜100m）；显微摄影测量（Micro-Photogrammetry）；2、 按技术手段分：模拟摄影测量（AnalogPhotogrammetry）（像片，模拟解算）；解析摄影测量（AnalyticalPhotogrammetry）（像片，数字解算）；数字摄影测量（DigitalPhotogrammetry）（数字图像，数字解算）；3、 特种摄影测量分为：雷达摄影测量，双介质摄影测量，X射线摄影测量；4、摄影测量学特点：（1） 物体本身获得被摄物体信息；（2） 由二维影像重建三维目标；（3） 面采集数据方式；（4） 同时提取物体的几何与物理特性；（五）摄影测量学的三个发展阶段及特点:发展阶段原始资料投影方式仪器操作方式产品模拟摄影测量像片物理投影模拟测图仪手工模拟产品解析摄影测量像片数字投影解析测图仪机助作业员操作模拟产品数字产品数字摄影测量数字化影像数字影像数字投影计算机自动化操作+作业员干预数字产品模拟产品1、 模拟摄影测量：利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。2、 解析摄影测量：以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。3、 数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。第二章：影像获取（1）摄影成像原理：摄影成像原理：小孔成像（在小孔处安装一个摄影物镜，在成像处放置感光材料，物体经摄影物镜成像于胶片上，胶片受摄影光线的光化作用后，经摄影处理可取得景物的光学影像。）（2）量测用摄影机和非量测摄影机的基本特征：1、 量测用摄影机的特征：量测摄影机的像距是定值称为摄影机主距，用f表示；承片框上具有框标；内方位元素x0，y0,f的数值是已知的。（航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标，航摄像片的大小为18cmX18cm,23cmX23cm）2、 非量测摄影机的基本特征：1、 非量测摄影机无框标装置；2、 物镜畸变差大；3、 焦距不是固定值；4、 种类繁多。（3）框幅式光学航空摄影机：（P4）是基于胶片的光学模拟摄影机，每次摄影只能取得一帧影像，像幅尺寸为18cmx18cm,23cmx23cm，主要工作平台为飞机。（4） 框标、主光轴、焦点、节点、视场、视场角、像场、像场角、像方空间、物方空间的概念；（P5-6）1、 框标：航空摄影机中，在固定不变的承片框上，四个边的中点各安置的一个机械标志。两两相对的框标连线成正交，其交点成为像片平面坐标系的原点，从而使摄影的像片上构成直角框标坐标系。2、 主光轴：组成物镜的各个透镜光学中心位于同一直线上，这条直线称为主光轴，用LL表示；3、 焦点：主光轴与像平面和物方平面的交点，用“F”表示；4、 节点：共扼光线与主光轴的一对交点，用“s”表示；5、 视场：光线透过物镜后在焦面上形成的亮度不均匀的光亮圈称为镜头的视场；6、 视场角：由物镜后节点向视场边缘射出的光线所张开的角成为视场角，用2a表示；7、 像场：视场内摄影时影像相当清晰的光亮圈为像场；8、 像场角：由镜头后节点向像场边缘射出的光线所张开的角成为像场角，用20表示；9、 像方空间、物方空间：若以平面H1、H2来等价物镜组，则平面H1、H2将空间分为两个部分，物体所处的空间为物方空间，构像所处的空间称像方空间。（见书5页第五段）（5） 摄影测量与遥感影像获取方法的异同点。共同：不与目标直接接触；不同：传感器类型不同；传感器平台不同；随时间发展，两者差异越来越小第三章：摄影测量基础知识（1）摄影比例尺与摄影行高的概念、关系；1、摄影比例尺：其严格定义为航摄像片上一线段的影像与实地相应线段的水平距离之比。由于航空摄影时，受地面起伏和像片倾斜的影响，航摄像片上影像比例尺处处不相等，故我们所说的比例尺是指平均比例尺。平均比例尺：视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水平距L之比为摄影比例尺。J=L=fmLHf为摄影机主距，H为航高2、摄影航高：当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时，摄影机的物镜中心到该面的距离成为航高，一般用H表示。3、摄影比例尺表示为：J=JmLH（2）空中摄影过程；（p23）1、 航摄计划：确定测区范围；选用摄影机；确定摄影比例尺及行高；需用相片的数量、日期及航摄成果的验收等。2、 航飞实施；3、 摄影处理：（3） 摄影测量生产对摄影资料的基本要求（能够简单归纳，注意基本数据）；影像色调：影像清晰，色调一致，均匀；影像重叠：航向重叠一般要求为60%—65%，最小不得小于53%；旁向重叠要求为30%—40%，最小不得小于15%；>像片倾角：W3°；航线弯曲：W3%；>像片旋转角：W8°；（4）航摄像片上特殊的点、线、面（重点）；（P28）□:地函E餐片面P主妥亦集永平函E主色弱□:地函E餐片面P主妥亦集永平函E主色弱IL主横弱虬虬等比弱h=h=兼主点。地主点D理质点u地厩点N地再辱绍点C主令点i主擂点J（5）摄影测量常用的坐标系统（定义、转换）;像平面直角坐标系：像空间直角坐标系：◊像空间辅助坐标系：◊地面摄影测量坐标系:◊地面测量坐标系：（6） 航摄像片的内、外方位元素（概念、作用）；（确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相关位置关系的参数）1、 像片内方位元素：确定摄影物镜后节点与像片之间相互关系的参数作用：内方位元素（f,x0,y0）可恢复摄影光束2、 像片外方位元素:确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数作用：外方位线元素：描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐标（Xs、Ys、Zs）♦外方位角元素：描述摄影光束的空间姿态（7） 什么是共线方程？它在摄影测量中有何应用？1、确定摄影时摄影中心、像片上像点与对应地面目标三者之间关系的函数关系。它描述了像点a、摄影中心S与地面点A位于一条直线上。X Y Z1 = = =—XA-X Ya-YZA-Z人「a(X-X)+b(Y-Y)+c(Z-Z)x=—f 1 ^ 1 ^ 1 ^ a(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)3 s3 s3 sra(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)y=—f—2 s 2 s 2 a(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)3 s3 s3 s2、共线条件方程的应用求像底点坐标单像空间后方交会和多像空间前方交会摄影测量中的数字投影基础航空影像模拟光束法平差的基本数学模型利用DEM制作数字正射影像图利用DEM进行单张像片测图第四章：双像立体测图基础与立体测图（1） 人造立体视觉必须符合自然界立体观察的四个条件；两张像片必须是从不同摄影站摄取的。两眼各看一张像片，即必须分像。必须使同名像点的连线与眼基线平行，以保证两视线在同一个视平面内。比例尺基本一致（比例尺的差异小于比例尺的15%）（2） 立体像对的点、线、面（基本概念）；1、 立体像对2、 摄影中心3、 摄影基线4、 像主点5、 同名像点与同名射线6、 核面、核线与核点所有同名光线都处在各自对应的核面内，即摄影时各对同名光线共面；基线的延长线与左右像片面的交点称为核点，在倾斜像片上诸核线都汇聚于核点；当像片与基线平行时，核点在无穷远处。（3）立体摄影测量的基本原理；1、基本原理：利用像对进行立体测图，必须重建与实地相似且符合比例尺及空间方位的几何模型。即：在室内实现摄影过程的几何反转。（4）立体像对的相对定向与相对定向元素（概念）。相对定向的含义是：恢复摄影瞬间立体像对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

铮对的相对方位无JB铮对的相对方位无JB连续像对的相对定向元素-以左像空系为基础心决定了摄影基线的方向,虹％埒旋了右光束对于左光溟的旋转方位〉单独像对的相对定向元素：以基线坐标系为基础基线坐标系:左摄站为原点，摄影基线为u轴，左主核面为uw面，w轴向上为正，v轴按右手法则来确定的坐标系。特点：在不改变两投影中心位置的情况下，通过两个光束旋转来确定相对方位，适用于单独像对的作业，因此又称为单独像对系统。第五章：摄影测量解析基础

（1） 摄影测量空间后方交会的基本思想；根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素。（2） 空间后方交会的解算过程；第十林安闻后方支会2.甘算过程2.甘算过程K读入原始数据jc,JGry.£龙E幻 _2、确宋外方传元素初值（版。=空=坦』蛆=岁=!£1,春。=7^,心妒=丁任命3、组误差方程袈（利用已口值和近似值，组廷TbM.Y?FfZ和e34、法化，答解法方程

解算外方位元素改正教（站,EMdZsr/鼠位叽m）和改正值Xj*+j=Xsi-dXsi+1tYsk+1=Ys^-d^,Zsk+1=Zs^-必由疔=矿+d.甘,®*+J= +d^k+1,tck+I=-dKk+I结果输出空间前方交会的基本关系式;(4)双像解析的空间后交-前交方法的基本步骤;（5）解析法相对定向的基本思想;、解析相对定向原理解析相对定向原理wLwL=0K2（6）立体模型的解析法绝对定向的基本原理和步骤;（7）双像解析摄影测量三种解法的比较。双像解析摄影测量：根据立体像对中的物像几何关系，用数学计算方法解求被摄目标空间坐标的理论方法。常用的理论方法有：1、 单像空间后方交会+双像空间前方交会2、 解析相对定向+解析绝对定向3、光线束法严密解三种方法对比：方法精度求解难易主要缺点适用范围后方-前方较低较易无检核条件获取少量点坐标解析定向较高较难不能直接得到外方位元素单航带解析摄影测量光束法高难误差方程改写项目过多光束法解析测量第六章：解析空中三角测量（1）解析空中三角测量的基本概念和方法分类；基本概念：解析空中三角测量就是以像片上量测的像点坐标为依据，采用较严密的数学模型，按最小二乘法原理，用少量地面控制点为平差条件，用数字电子计算机解算测图所需地面控制点的空间坐标及每张像片外方位元素。方法分类：•根据平差计算采用的数学模型：航带法、独立模型法、光束法。•根据平差计算的范围：单模型、单航带和区域网解析法。（2）三种区域网平差方法的基本原理和比较。1、 航带法：航带法空中三角测量研究的对象是一条航带的模型，即首先要把许多立体像对所构成的单个模型连接成航带模型，然后，把一个航带模型视为一个单元模型进行解析处理。2、 独立模型法：独立模型法空中三角测量是把单元模型视为刚体，利用各单元模型间的公共点彼此连接成一个区域。在连接过程中，每个单元模型只做旋转、缩放和平移。在变换中要使模型间公共点的坐标尽可能一致，控制点的摄测坐标与其地面坐标尽可能一致，同时观测值的改正数的平方和最小，然后按照最小二乘法原理求得待定点的地面摄测坐标。3、光束法：光束法平差是以共线方程式作为数学模型，像点的像平面坐标观测值是未知数的非线性函数，线性化后，按最小二乘原理进行计算。而计算中要在提供一个近似解的基