摄影测量学总复习

（一）名词解释（1）摄影测量：摄影测量是利用摄影所获得的影像来测定目标物的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。（2）摄影比例尺：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。（3）地面采样间隔（GroundSampleDistance,GSD）：指的是数字影像上一个像素所对应的地面尺寸。（4）航向重叠度：相邻像片在航线上的重叠度。（5）旁向重叠度：相邻航线之间像片的重叠度。（6）像片倾斜角：摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角。（7）摄影基线：航向相邻的两个摄站之间的距离。（8）航线间隔：相邻航线之间的距离。（9）像片旋偏角：相邻像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角。（10）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，叫做中心投影。（11）透视变换：两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。（12）相对航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于所测区域的平均高程面的高度。（13）像片内方位元素：确定投影中心与像片之间相对位置的参数。（14）像片外方位元素：确定像空系在地面辅助坐标系中位置和方向所需要的元素。（15）像片倾斜误差：同摄站同主距的倾斜像片和水平像片沿等比线重合时,地面点在倾斜像片上的像点与相应水平像片上像点之间的直线移位。（16）像片投影误差：当地面有起伏时，高于或低于所选定的基准面的地面点的像点，与该地面点在基准面上的垂直投影点的像点之间的直线移位。（17）单像空间后方交：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。（18）立体像对：由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。（19）同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点。（20）左右视差：同名像点在各自像平面坐标系中的横坐标之差。（21）上下视差：同名像点在各自像平面坐标系中的纵坐标之差。（22）核面：通过摄影基线的任一平面称为核面。（23）同名核线：同一核面和左右像片的交线称为同名核线。（24）标准式立体像对：摄影基线水平的两张水平像片组成的立体像对叫标准式立体像对。（25）相对方位元素：立体像对中，用于描述两张像片相对方位的独立参数。（26）立体像对的空间前方交会：利用立体像对两张像片的同名像点坐标和像对的相对方位元素（或外方位元素）解算模型点坐标（或地面点坐标）的工作。（27）绝对方位元素：确定几何模型的比例尺和它在地面坐标系中空间方位的元素。（28）解析空中三角测量：解析空中三角测量就是利用少量的野外控制点，通过摄影测量的解析方法确定区域内大量待求点地面坐标和所有影像外方位元素的工作。（29）摄影测量信息：指在像片上能量测到的信息---像点坐标，主要是地面控制点、定向点、待求点、连接点等像点坐标。（30）非摄影测量信息：主要指将空中三角测量网纳入到规定物方坐标系统所必须的基准信息。（31）像底点：过投影中心的铅锤线与像平面的交点称为像底点。（32）像主点：由投影中心作像片平面的垂线，该垂线与像平面的交点称为像主点。（33）相对定向：解算立体像对相对方位元素的工作。（34）几何模型：在保持光束形状、恢复摄影时外方位元素之后，由无数同名光线相交得到的曲面是与实地完全套合的立体模型。（35）绝对定向：借助于物方空间坐标为已知的控制点来确定像空间辅助坐标系与实际物方空间坐标系之间的变换关系，其实质是一个空间相似变换，主要工作是解算立体像对的绝对方位元素。（36）主合点：合线和主纵线的交点称为主合点。（37）POS系统：全称定位定向系统，由GPS和IMU惯性导航设备构成，它是一种能实时提供所在平台位置和姿态的定位定向系统。（38）影像内定向：内定向就是从航片的数字影像坐标向像平面坐标的转化的过程。通常需要借助影像的框标来实现。（二）填空（1）航空摄影是中心投影，地形图是正射投影。（2）摄影测量中，单像对立体模型的建立一般要经过影像内定向、单独像对相对定向和立体像对的绝对定向三个过程。（3）4D产品指的是数字正射影像图（DOM）、数字高程模型(DEM)、数字栅格地图(DRG)和数字线划图(DLG)。（4）RC30航摄仪和ADS40数码航摄仪的成像方式分别是模拟成像和数字成像。（5）摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。（6）摄影测量中常用的坐标系有像平面直角坐标系、像空间直角坐标系、像空间辅助坐标系、地面辅助坐标系和大地坐标系。（7）摄影测量工作站中对单个立体像对建立立体模型并纳入到地面坐标系中，一般要经过影像内定向、相对定向和绝对定向三个过程。（8）航空摄影时，造成影像上像点坐标产生误差的主要因素是航摄像片的变形、物镜畸变差、大气折光差和地球曲率的影响。（9）光束法区域网平差是从实现摄影过程的几何反转出发，以共线条件方程作为其数学模型，平差单元是单张像片，原始观测值是每幅影像的像点坐标，未知数是各影像的外方位元素和所有待求点的坐标。（10）空中三角测量按照数学模型可分为航带法区域网平差、独立模型法区域网平差和光束法区域网平差。（11）若基于某一条件方程所列出的误差方程为V=AX-L，那么其基于最小二乘原理的法方程的解为（所有观测视为等权观测）(ATA)-1ATL。（12）航空摄影测量中，要实现单元模型的绝对定向，至少需要2个平高控制点和1个高程控制点。（13）在航空摄影时，要求航向重叠度不得小于53%，旁向重叠度不得小于13%。（14）中心投影的共线条件方程表达了摄影中心、像点和物点三点位于同一条直线的几何关系。（15）在摄影测量中，完成立体模型的绝对定向需要确定Φ、Ω、Κ、λ、X0、Y0、Z0等七个参数。（16）单像空间后方交会是基于共线条件方程，相对定向是基于共面条件方程，绝对定向是基于空间相似变换方程。（17）绝对定向是像空间辅助坐标系和物方空间坐标系之间的变换。（18）航空摄影时,造成影像上像点坐标产生系统误差的主要因素是航摄像片的变形、物镜畸变差、大气折光差和地球曲率的影响。（19）在摄影测量中，完成立体像对的相对定向至少需要5对同名像点，完成立体模型测绝对定向，至少需要2个平高点和1个高程点。（20）常用的分像方法包括立体镜法、互补色法、偏振光法和液晶闪闭法。（21）摄影测量中，恢复影像空中姿态的方法有：单片空间后方交会、先相对定向在绝对定向和POS系统直接获取。（22）航带法区域网平差的观测值为概略定向后的航带模型坐标，平差单元为航带模型；光束法区域网平差的观测值为像点坐标，平差单元为单张像片。（23）摄影测量中，自由航带模型的构建主要包括像对的相对定向和模型连接两部分。（24）完成相对定向的标志是上下视差为零，同名光线对对相交。（25）摄影测量中为了恢复左右片的相对位置关系，可以根据左右片上的同名像点与摄影基线位于同一核面的几何条件，采用相对定向方法来实现，至少需要5对同名像点解求5个相对定向元素。（26）立体像对的相对定向就是恢复摄影时相邻两幅摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交，它有连续系统相对定向和单独系统相对定向两种方法，它最少需要5对同名像点来解求5个相对定向元素。（27）摄影机的镜头中心相对于影像位置关系的参数称为影像的内方位元素，它包括3个参数，分别为x0、y0、f。（28）旋转变换矩阵R中有3个独立元素。（29）摄影测量的任务包括提取几何信息和物理信息。（30）一步定向法是将每张像片的控制点和待定点一起建立误差方程式同时解算外方位元素和加密点坐标。（三）简答题（1）什么是摄影测量？其发展经历了哪些阶段，各阶段的主要特点是什么？现阶段距离全自动化还有哪些差距？1.摄影测量是利用摄影所获得的影像来测定目标物的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。2.其经历模拟摄影测量学，解析摄影测量学，数字摄影测量学；各自的特点如下表：3.距离全自动化还有那些差距：Ø提高数据处理速度（并行计算、网格计算以及云计算）Ø提高影像匹配的可靠性（金字塔影像匹配、整体匹配、关系匹配等）（2）什么是单像空间后方交会？其数学模型、已知值、未知数分别是什么？单像空间后方交会需要地面控制点吗？如需要则控制点个数是多少？如何分布的？外方位元素的初始值如何确定？简述单像空间后方交会的计算过程。1.单像空间后方交会是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.数学模型是共线条件方程，已知值是控制点的大地坐标和对应的像点坐标，未知数是像片的6个外方位元素。3.单像空间后方交会需要地面控制点。4．至少需要3个控制点。5.一般为4~6个，控制点均匀的分布在像片的边缘。6.三个角元素的值为零，X0s=ΣX/n，Y0s=ΣY/n，Z0s=mf。7.空间后方交会简略计算过程如下：(1)获取已知数据：从航摄资料中获取像片比例尺1/m、内方位元素x0，y0，f，获取控制点的空间坐标X、Y、Z。(2)量测控制点的像点坐标:量测控制点像框标坐标，并经像主点改正得到像平面直角坐标x、y。(3)确定未知数的初始值：σ0=ω0=κ0=0X0s=ΣX/n，Y0s=ΣY/n，Z0s=mf(4)用三个角元素的初始值计算方向余弦，并组成旋转矩阵R。(5)用所取未知数的初始值和控制点的地面坐标，带入共线方程，逐点计算像点坐标近似值（x）、（y）。(6)用像点的观测值和(5)中计算的近似值，计算每个点的常数项lx、ly。(7)计算法方程的系数矩阵ATA与常数项ATL。(8)求解法方程，得到未知数的改正数。X=(ATA)-1ATL(9)检查计算结果是否收敛：将改正数与限差比较，小于限差则计算终止，否则用新的近似值重复4～9的计算，直到满足要求为止。(10)空间后方交会的精度估算。σ0=±√[vv]/(2n-6)（3）像对立体观察应该满足哪些基本条件，其中哪个条件的实现比较困难？列举3种以上的解决方案。1.像对立体观察应该满足像对条件，尺度条件，平行条件，分像条件。2.其中最难实现的是分像条件。3．解决方案有：立体镜法：直接采用立体镜的方法使一只眼睛只能清晰的看到一张像片的影像（分像）。互补色法：将左右影像分别用红色和青色两种互补色显示在计算机屏幕上，利用互补色眼镜进行观察，达到分像目的。偏振光法：在投影器前加装偏振片，将图像分解为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面，3D眼镜采用不同偏振方向的偏光镜片，这样左右眼就能分别看到不同的画面。液晶闪闭法：将左右影像交替显示在计算机屏幕上，3D眼镜采用同步实现打开和关闭，达到左眼只能看到左影像，右眼只能看到右影像目的。（4）相对定向答解的参数有多少个？这些参数的作用是什么？相对定向对定向点有哪些要求？给出标准配置点的分布图。为什么在答解过程中要给出各个参数的初始值？1.相对定向答解的参数有5个。2.在连续相对定向中，τ、ν决定了摄影基线的方向，Δφ、Δω、Δκ决定了右光束对于左光束的旋转方位；在单独相对定向中τ1、κ1用于确定左片与基线坐标系的旋转关系，ε2、τ2、κ2用于确定右片与基线坐标系的旋转关系。3.格鲁伯点分布。4.因为线性化时取的是一次项，需要使用初值迭代处理。（5）绝对定向的任务是什么？在绝对定向过程中，如何采用重心化坐标解算绝对方位元素？这样处理的优点是什么？1.解算立体像对的绝对方位元素。2.（1）获取模型点坐标和地面控制点坐标，完成模型比例尺归化。（2）计算地辅系坐标的重心坐标和重心化坐标。（3）计算像空间辅助坐标的重心坐标和重心化坐标。（4）确定绝对方位元素初值。（5）将重心化坐标和绝对方位元素代入误差方程，经过模型比例尺归化和重心化坐标，法化后可以分为三部分进行分别答解，其中线元素的改正数全部为零，不用答解。（6）计算待定参数的新值。（7）判断角元素的改正值是否小于限差，若大于限差，则重复（5）、（6），直至满足限差要求（3e-4）。（8）计算绝对方位元素的线元素。3.（1）减少模型点坐标在计算过程中的有效位数，保证计算精度；（2）使法方程的系数矩阵简化，个别项的数值为零，提高计算速度。（6）在利用点投影系数的空间前方交会计算过程中，计算投影系数N和N，在理论上有几种可能？实际作业过程中应该如何选择，说明理由。∆1.从上式来看，理论上有三种可能。2.实际作业过程中会选择（1）、（3）的组合。这就是把交会三角形投影到XZ面，由于BX约等于B，且于航高的尺度相当，所以交会三角形的交会角不会太大，也不会太小，从而可保证前方交会的精度。至于（1）、（2）和（2）、（3）组合的交会三角形的交会角会很大或很小，求解精度不高。（7）什么是航片的内定向？以仿射变换为例，简述内定向的基本过程。1.内定向就是从航片的数字影像坐标向像平面坐标的转化的过程。通常需要借助影像的框标来实现。2.其基本过程为：（1）量测框标点坐标；（2）根据提供的理论框标坐标计算仿射变换公式参数；（3）根据仿射变换公式进行坐标变换。（8）什么是立体像对的相对定向？相对定向的数学模式是什么？连续像对的相对定向需要什么已知条件？解求的相对定向元素是什么？（9）完成相对定向后，同名光线对对相交构成一个几何模型，请问该模型点位的量测结果与其地面坐标有什么关系？由模型的量测结果得到其地面坐标需要什么条件和经过哪些必要的处理，详细说明理由。1.由于几何模型没有地面控制点（或绝对方位）的约束，其在地面坐标系中的方向和位置是未知的，比例尺也是未知的，所以该模型点位量测结果经过相似变换方程后可以得到其地面坐标。2.条件：至少需要不在一条直线上的2个平高控制点和1个高程点。解算七个绝对方位元素，至少需要七个方程。必要的处理：（1）模型比例尺归化。可使模型大小与地面大小趋于一致，1，法方程系数矩阵中不再出现。（2）坐标重心化。减少模型点坐标在计算过程中的有效位数，保证计算精度；使法方程的系数矩阵简化，个别项的数值为零，提高计算速度。（10）简述解析空中三角测量的三种主要方法，以及每种方法的观测值、数学模型、平差单元以及未知数。航带法区域网平差是以单航带作为基础，把几条航带或一个测区作为一个解算的整体，同时求得整个测区内全部待定点的坐标。其观测值为概略定向后航带模型坐标，数学模型为多项式非线性改正，平差单元为单航带，未知数是各航带的非线性改正系数。独立模型法区域网平差是把一个单元模型（可以由一个立体像对或两个立体像对，甚至三个立体像对组成）视为刚体和基本平差单元，利用个模型间的公共点连成一个区域进行区域网平差，从而求解出各个单元模型的绝对方位元素和各待定点的地面坐标。其观测值是模型点在单模型中的坐标，平差模型为空间相似变换方程。光束法区域网平差是以一幅影像组成的一束光线作为平差的基本单元，以中心投影的共线条件方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，并将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素。其观测值为像点坐标。（11）独立模型法区域网空中三角测量中，观测值、平差理论模型、平差条件和所求值各是什么？观测值是模型点在单模型中的坐标，平差理论模型是空间相似变换方程，平差条件是控制点与连接点，所求值是每个模型的七个变换参数和加密点坐标。（12）光束法区域网空中三角测量的基本思想是什么？以一幅影像组成的一束光线作为平差的基本单元，以中心投影的共线条件方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，并将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素。（14）共面条件的含义、表达式及其在摄影测量中的主要应用是什么？含义：左右同名光线和摄影基线三者共面。表达式：假设立体像对的基线向量为S1S2，左右同名光线的投射向量分别S1a1和S2a2，则这三个向量共面的充要条件是其混合积为零，即：S主要应用：相对定向。综合题：（3）用双像解析摄影测