摄影测量学知识点汇总

第一章绪论1、摄影测量学——是对研究物体进展摄影、量测和解译所获得的影象，获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。摄影测量的特点1、在影像上量测，无需接触物体本身，因此很少受自然地理等条件的限制。2、影象是客观事物的真实反映，信息丰富，可选择需要的物体影象进展量测、处理、研究，从影象上获得最新最全面的几何或物理信息。3、摄影测量大局部工作在业进展，有利于自动化、数字化、智能化，工作效率髙。摄影测量分类按摄影站的位置：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量显微摄影测量、水下摄影测量按研究对象不同：地形摄影测量、非地形摄影测量按处理技术手段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量摄影测量学的三个开展阶段■模拟摄影测量阶段(1851-1970)用光学投聲匙和机械方袪恢宜摄野时的也宣、姿南'樓拟摄影过程,飛成一个比实地缩小了的几何模聖，即所懾摄谕过程的几何反转，在此倏型上采集屋测,格所宵對的结果通过机械或歯轮传劭方式宜接在建團桌上绘由各科图学片光像光学机械测图仪器人工建宜立 >体模型>•単旨测图團解纬创加團八丄里剧和解译.芽〒母莎||屈■^n像片影像地图机械绘图•淙合法剽圏■解析摄影测量阶段(1950-1980)■提出摄影测量新概念一一数字投影代替物理投影到解折摄豔踮量的时代，精密的机播导杆被共觀方#—

又称裁数字导杆”所代替，简忧了仅器的结枸，形成了解析测图惶a然而利用六个标准点拉进存拥对定向仍然没有变牝，只是

人们只需魂测六个标准点■位的上下视差.计算机就能E［动解算相对定向的元素。计算的过程虽然还是迭代的过程，但是，柞业员的柞业中逼免了迭代过程.从而加快了定向学片光像°解 折测图仪器 *计算机建立立体撲型■解可空三■规控正肘叹数字践划地图缺字高程模型像片膨懷地图人工宝测和解译自动记录■数字摄影测量阶段(1970-现在〕*计算叭技术•裁宇图隊处理*计算叭技术•裁宇图隊处理*摸式识别-DPW自动量测

和解译丨自动记录数字线划胞圈数字高程模型数字影檬ift图数据库摄影测量三个发展阶段的特点原始遵料投黑几式仪器模拟摄影测量椽片模寸山则團仪手」揺忙模扌UT需解析摄影测虽锲片机助作■!唄底柞模J萨品数字摄彭测虽数宁化恿慷数宁彩悵计算柿白动比操忡斗作业員干预数宁产話第二章摄影测量解析根底中心投影的正片位置和负片位置a） 负片位置：投影平面和物点位在投影中心的两侧b） 正片位置：投影平面和物点位在投影中心同一侧c） 摄影时的位置是负片位置，解算时的位置是正片位置，为了解算的方便，像点和物点之间的几何关系并没有改变；摄影比例尺d） 摄影比例尺指摄影像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距L之比e） 航摄比例尺一一指水平像片，地面取平均髙程时，像片上的一线段Z与地面上相应线段的水平距L之比摄影仪摄影的要求摄影方式竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直摄影航髙：H=m・f摄影重叠度f） 重叠摄影局部与整个像幅长的百分比称为重叠度g） 航向重叠p——同一条航线相邻像片之间的影像重叠h） 旁向重叠q相邻航线的重叠P=60~65%q=30~35%■摄影比例尺特性・1）摄影比例尺愈大，那么像片地面分辨率越髙，有利影像的解译与提髙成图的精度。・2）摄影比例尺愈大，那么摄影工作量增加，摄影费用要增多，所以摄影比例尺要根据信息采集的精度确定。量测用摄影机的特征量测用摄影机的像距是一个固定的值量测用摄影机承片框上具有框标量测用摄影机的方位元素值是的摄影测量解析根底〔一〕一、像片解析：就是利用数学分析的方法，研究被摄景物在航摄像片上的成像规律,像片上影像与所摄物体之间的数学关系，从而建立像点与物点的坐标关系式。■二、像片解析是摄影测量的理论根底；■三、测量中：地面与地形图的投影方式属于正射投影，航摄像片的投影方式：中心投影重要的点、线、面一、点投影中心S〔主光轴：过投影中心S垂直于像平面P的光线〕像主点o：主光轴与像平面的交点。地主点0：主光轴与地面对应点0像底点n：过投影中心S的铅垂线SN与像平面交点n地底点N：过投影中心S的铅垂线SN与地面点交点N.倾斜角 主光轴SO与主垂线SN夹角a等角点c:■倾斜角a的平分线SC与像平面P的交点c；SC和与地面E的交点C称为等角点共轭点；合点：过投影中心做E上的一直线的平行线和P的交点；一线So:摄影机的主距&像片主距用f表示；TT：迹线&透视轴像平面和地平面的交线；SO：摄影方向，表示摄影瞬间摄影机主光轴的空间方位；SN：是投影中心S相对于相对于过地底点N的地平面的航髙；vv：主纵线，W和P的交线VV：摄影方向线，W和E的交线Hihi：合线，真水平线，ES与P的交线•三、面P：像平面； E：地平面；W：主垂面：过铅垂线SnN和摄影方向线SoO的铅垂面；P丄W,WIE,W丄TTES：真水平面或者合面，过S作一水平面平行与E

常用坐标系■像平面上的直角坐标系框标坐标系〔量测〕像平面直角坐标系〔计算〕像空间直角坐标系〔S-xyz〕■像空间辅助坐标系〔S-XYZ〕摄影测量坐标系〔01—XPYPZP〕地面测量坐标系〔t—XtYtZt〕地面摄影测量坐标系〔A—XtpYtpZtp〕坐标系种类l①像平面上的坐标系_ ■©像平面坐标系-⑴橡方坐标系 ◎框标坐标系L②像空阿坐标系像空间辅助坐标系浮摄影测量坐标系（一）像平面上的亶角坐标系（一）像平面上的直角坐标系（一）像平面上的直角坐标系♦像平面直角坐标系'仁框标在像幅四边中央：Z原点：Q橡主点在坐标轴：同前（二）像空间直角坐标系（S-xyz）坐标原点：。投影中心坐标方向BH同像F面直角坐标系4■:L的方向（三）像空间辅助坐标系（S-XYZ）（四〉摄影测量坐标系（03（p¥pZp）右手坐标系航带网中的统一坐标，表示诸模型点在构成航带网后的统一坐标；坐标轴：通常与第一张像片（或第一个像

对）的像空间辅助坐标系的各坐标轴相同坐标原点在地面上某一个点㈡（五）地面测量坐标＞（t-XtYtZt）

（六）地面摄影测量坐标系（A-XtpYtpZtp）原点为地面某一控制点，Ztp轴与地面测量

坐标系的£轴平行，XtQ轴与航线一致右手系坐标航测像片的方位元素■方位元素：确定摄影时摄影物镜〔摄影中心〕、像片与地面三者之间相关位置的参数;描述摄影瞬间摄影中心与影像在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数。■分类：方位元素和外方位元素■作用：确定像点、投影中心和物点的相对位置，然后通过像点反求物点坐标像片的方位元素■作用：摄影物镜后节点与像片之间相互位置的参数；■表示摄影中心与影像之间相关位置的参数■参数：包括三个参数（f.,x0，yO）像主点。在像框标坐标系中的坐标x0，y0摄影中心S到影像的垂距（主距）f恢复方位元素可恢复摄影时的摄影光束像片的外方位元素像片外方位元素：通过已建立的摄影光束，确定摄影瞬间摄影中心和影像在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数一像片有六个外方位元素，三个直线元素，三个角元素；三个直线元素：用于描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐标值（一般为地面摄影测量坐标系）；三个角元素：描述摄影光束在拍摄瞬间在空间的姿态的要素。三个直线元素，描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐标值（Xs、Ys、Zs）〔地面摄影测量坐标系中坐标〕三个角元素（、、），表示摄影光束空间姿态（像片在摄影瞬间空间姿态的要素、主轴：第一次旋转所绕的轴；副轴：第二次旋转所绕的轴；第三旋转轴：第三次旋转所绕的轴像点坐标变接与投影变换■投影变换■ 1.目的：将地面景物中心投影构像的影像变换为正射投影的地图信息•这也是影像信息的摄影测量处理根本任务之一，■2.中心投影构像方程•设摄影中心S与地面点A在地面摄影测量坐标系A—XtpYtpZtp中的坐标分别为XSYSZS(即像片外方位直线元素)和XAYAZA,那么地面点A在像空间辅助坐标系中的坐标为XA一XS，YA—YS，ZA—ZS共线方程x,€fa,(XA-XS)+bE-YS)+q(ZA-ZS)a(XA€XS)+b(XA€XS)+c(ZA€ZS)3AS3AS3ASy,€汽(XA-Xs)+b2E-Ys)+空乙-Zs)a(XA-XS)+b(辱-YS)+c(ZA-ZS)3As3As3As当需要顾与方位元素时，上式可表示为：(a(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)TOC\o"1-5"\h\zX—X，—f—1A S1 A S1A —0 a(X—X)+b (Y —Y)+c(Z —Z)\o"CurrentDocument"3AS3 A S3A Sa(X—X)+b (Y —Y)+c(Z —Z)y—y，—f T A S 2A S 2 A —0a(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)\o"CurrentDocument"3 A S 3A S 3 A S共线条件方程的几点结论当地面某一点坐标〔XA,YA,ZA〕时，量测像点坐标〔x,y〕，式中有六个未知数，即六个外方位元素；利用3个或3个以上的地面平高点，可求出像片外方位元素〔后交法〕；立体像对的外方位元素时，量测像点坐标〔x,y〕，可求解未知地面点三维坐标〔XA,YA,ZA〕；在给定像片的外方位元素的条件下，并不能由像点坐标计算地面点的空间坐标，只能确定地面点的方向，只有给出地面点的高程，才能确定地面的平面位置。共线条件方程的应用单像空间前方交会和多像空间前方交会；解析空中三角测量光束法平差中根本数学模型；摄影测量中的数字投影根底；计算航空影像模拟〔影像外方位元素和物点坐标求像点坐标；〕利用DEM与共线方程制作数字正射影像；利用DEM进展单像片测图等。影像定向定义：传统摄影测量中，利用平面相似变换等公式，将影像架坐标〔框标坐标〕变换为像平面直角坐标系坐标的方法；定义：数字摄影测量中，利用平面相似变换等公式，将扫描坐标系转换为像平面坐标系的过程；方法：平面相似变换例如仿射变换；单像空间前方交会定义：利用影像覆盖围一定数量的分布合理的控制点的空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程，反求该影像的外方位元素。第三章人造立体视觉自然界中，当用两眼同时观察空间远近不同的A与B两个物点时，如图，由于远近不同而形成的交会角的差异，便在人的两眼中产生了生理视差，得到一个立体视觉，能分辨出物体远近。根据这一原理，在P1与P2两个位置上，用摄影机摄得同一景物的两像片，这两像片称为立体像对。这种观察立体像对得到地面景物立体影像的立体感觉称为人造立体视觉。观察人造立体的条件摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成人造立体视觉的条件。归纳如下：1、 由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对。2、 一只眼睛只能观察像对中的一像片。〔分像条件〕3、 两眼各自观察同一景物的左、右影像点的连线应与眼基线近似平行。4、 像片间的距离应与双眼的交会角相适应。观察立体的方法口互补色法、光闸法、偏光振法、液晶闪闭法三种立体效应：正立体、反立体和零立体效应。像对的立体观察液晶闪闭法：广泛用于现代的数字摄影测量系统中，主要由液晶眼镜和红外发射器组成，使用时，红外发射器一端和显卡相联，图像显示软件按照一定的频率交替地显示左右图像，红外发射器那么同步地发射红外线，控制液晶眼睛的左右镜片交替闪闭，从而到达左右眼睛各看一像片的目的。双像解析摄影测量根底■核面：摄影基线与某一地面点组成的平面；■立体像对的定义：在不同摄站对同一地区摄取具有重叠的连续的两像片；■摄影基线：相邻两摄站的连线；■同名光线：同一地面点发出的两条光线；■同名像点：同名光线在左右像片上的构像；■同名核线：核面与左右像片面的交线；主核面：通过像主点的核面〔左、右主核面〕垂核面：包含左右像底点的核面；空间前方交会方法定义：由立体像对中两像片的、外方位元素和同名像点坐标来确定相应地面点在物方空间坐标系中坐标的方法。原理：使用立体像对上的同名像点，就能得到两条同名射线在空间的方向，这两条射线在空间一定相交，其相交处必然是该地面点的空间位置;前交法计算过程获取数据xO,yO,f,XS1,YS1,ZS1,jl,w1,k1,XS2,YS2,ZS2,j2,w2,k2量测像点坐标x1,y1,x2,y2■由外方位线元素计算基线分量BX,BY,BZ■由外方位角元素计算像空间辅助坐标X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2■计算点投影系数N1,N2计算地面坐标XA,YA,ZA空间后交法与前交法求解地面点的步骤■这种方法首先由单片前方交会求出左、右像片的外方位元素，再用空间前方交会公式求出待定点坐标，主要步骤如下：口野外像片控制测量：要求重叠局部至少有四个地面控制点；口用立体坐标量测仪量测像点坐标；口空间前方交会法计算像片外方位元素：利用控制点分别计算每个像片的六个外方位元素，包括Xsl,Ysl,Zsl,©1,31,K1和Xs2,Ys2,Zs2,©2,s2,k2；空间前方交会法计算未知点地面坐标利用各自的像片的角元素，计算出左、右像片的方向余弦，组成旋转矩阵R1,R2；根据左、右像片的外方位元素计算摄影基线分量BX,BY,BZ逐点计算像点的像空间辅助坐标；计算点投影系数；计算未知点的地面摄影测量坐标；解析相对定向：利用立体像对中摄影时存在的同名光线对应相交的几何关系，通过量测的像点坐标，以解析计算的方法，求解两像片的相对方位元素值【勺过程。解析相对定向：恢复摄影时相邻两影像摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交。相对定向元素：确定相邻两像片的相对位置和姿态的要素，称之为相对定向元素。〔5个〕相对定向的目的是建立一个与被摄物体相似的几何模型，以确定模型点的三维坐标。相对方位元素根据选取的空间辅助坐标系的不同,其相对定向元素也有所不同，分为：口①连续法相对定向：像空辅坐标系的原点：立体像对中左片的摄站点上；坐标轴方向：与立体像对中左片的像空辅坐标系重合口②单独法相对定向：在以左摄影中心为原点、左主核面为XZ平面、摄影基线为X轴的右手空间直角坐标系中，左右像片的相对方位元素绝对定向：■借助于物空间坐标为的控制点来确定空间辅助坐标系与实际物空间坐标系之间的变换关系，称为立体模型的绝对定向。■描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数称绝对定向元素。1，X0，Y0,Z0,F,W,K■通过将相对定向模型进展缩放、平移和旋转，使其到达绝对位置，也就是模型要进展空间相似变换。三种方法比较方迭严密性控制点要求梗用场合点度决宦于外方位元素塘度没有利用爭余剁牛3个平高点已揃像片拆方也元If相才定得-it灯点糧稱度决宦于相对宦向一绝对定向精度2个平高点+1于高程点理论最严雷2个乎高点+1个高程点光東法加巒第四章解析空中三角测量定义：利用计算的方法，根据航摄像片上所量测的像点坐标以与极少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标，称之为解析空中三角测量。意义■不触与被量测目标即可测定其位置和几何形状；■可快速地在大围同时进展点位测定，以节省野外测量工作量；■不受通视条件限制；■摄影测量平差时，区域部精度均匀，且不受区域大小限制；分类按数学模型按平差围航带法 单模型法独立模型法 航带法光线束法 区域网法第五章A） 采样；对实际连续函数模型离散化的量测过程B） 采样的原因：数字影像或者数字化影像信息量巨大，但不能对理论上每个点都获取其灰度值；只能将实际灰度函数离散化，对相隔一定间隔的“点〞量测其灰度值。C） 样点：被量测的“点〃称为样点小的区域一像素D） 采样间隔：样点之间的距离〔矩形的长与宽通常称为像素的大小〕E） 影像采样通常是等〔V〕或不等〔X〕间隔进展；F） 采样间隔如何确定？采样定理1、 为什么进展影像重采样？对影像进展旋转，核线重排列与数字纠正时，需要的点可能并不是采样点，需要根据采样点插出新的点。2、 核线重排列的原因：同名像点均位于同