《摄影测量测》课件

《摄影测量学》摄影测量学是一门将摄影技术应用于测量和制图的学科。它利用从多个角度拍摄的图像来获取物体或场景的形状、位置和大小信息。课程介绍地理空间数据获取摄影测量学是一门利用图像获取地理空间数据的学科。三维模型重建摄影测量可以重建建筑、地形等三维模型。地图制作摄影测量是地图制作的重要技术基础，用于创建地形图、正射影像图等。摄影测量学概述摄影测量学是利用摄影技术获取地面目标的影像，并通过这些影像进行测量、制图和分析的一门学科。它是测绘学的重要分支，广泛应用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。摄影测量学涉及多个学科，包括摄影、几何学、数学、计算机科学等。其基本原理是根据影像的几何关系，恢复目标的空间位置和形状信息。摄影测量学的应用领域城市规划与管理利用航空或地面影像数据建立城市三维模型，用于城市规划、交通管理、环境监测等。资源勘探与管理进行地形测绘、矿产资源勘探、森林资源调查、水资源管理等，为资源开发利用提供基础数据。图像采集与影像数据1影像采集设备摄影测量中，影像采集设备主要包括航空相机、地面相机和扫描仪等。2图像采集方式图像采集方式分为航空摄影、地面摄影和扫描摄影三种。3影像数据格式影像数据格式主要包括TIFF、JPEG、GeoTIFF等格式。数字摄影测量基础数字影像数字影像由传感器记录，每个像素都包含了光强度信息。空间参考数字影像被分配到特定空间参考系，如WGS-84。几何模型描述摄影测量中数字影像和现实世界的几何关系。数据处理包括配准、正射校正、三维重建等步骤。摄影机几何特性11.焦距焦距是镜头光心到图像平面的距离，决定影像的放大倍率。22.主点主点是摄影机光轴与像平面交点，是影像的中心点。33.像主点像主点是主点在影像上的投影，也是影像的中心点。44.像平面倾斜像平面倾斜是指像平面与水平面之间的夹角，影响影像的几何畸变。内方位元素的确定1测量使用精确测量仪器2计算根据测量结果计算3校正校正镜头畸变等误差内方位元素指摄影机内部的几何参数，包含焦距、主点坐标和像主点坐标。这些参数决定了摄影机如何将三维世界投影到二维图像上。确定内方位元素是摄影测量中的关键步骤，它直接影响着影像的几何精度和后续测量结果的准确性。外方位元素的确定1相机位置确定摄影瞬间相机在空间中的位置2相机姿态确定摄影瞬间相机相对于水平面的方向3计算方法空间后交会法、空间前方交会法等外方位元素是摄影测量中至关重要的参数，是进行影像测量、三维重建和正射校正的基础。外方位元素的精确确定直接影响着摄影测量成果的精度和可靠性。数字影像坐标系地理坐标系以大地经纬度和高程为基本参数，描述地球表面点的地理位置，对应世界大地坐标系WGS-84。投影坐标系将地球表面上的经纬度坐标投影到平面坐标系上，方便平面测量和地图绘制，如UTM坐标系。影像坐标系以影像的像素行和列为基本坐标轴，描述像素在影像中的位置，对应影像的内部坐标系。数字影像测量数字影像测量数字影像测量是利用数字影像进行测量的技术，将传统摄影测量技术与计算机技术相结合，实现更高效、更精确的测量结果。测量原理数字影像测量基于摄影测量原理，利用影像上的特征点和地面控制点之间的几何关系，计算目标物体的空间位置和形状。测量方法数字影像测量常用的方法包括数字影像解译、数字影像匹配、立体测量等，可根据不同的应用需求选择不同的测量方法。测量应用数字影像测量广泛应用于地形测绘、城市规划、资源调查、灾害监测、文物保护等领域，为各行业提供精确的空间数据和信息。地面控制点测量地面控制点(GCP)地面控制点是已知坐标的点，用于将摄影测量模型与地面坐标系对齐。测量方法地面控制点测量通常使用GNSS接收机或全站仪来确定其坐标。点选择选择地面控制点时，应考虑其可见性、稳定性和分布。数据处理地面控制点数据用于校正影像几何变形，提高摄影测量模型精度。空中三角测量1控制点测量地面控制点是确定影像的绝对位置和姿态的关键。2空间关系通过测量多个影像之间的空间关系，确定它们的位置和姿态。3几何模型建立影像与地面点的几何模型，将影像坐标与地面坐标关联起来。4坐标转换将影像坐标转换为地面坐标，得到准确的地理信息。空中三角测量是一种重要的摄影测量技术，用于确定影像的空间位置和姿态。摄影测量数学模型摄影机模型描述摄影机在空间中的位置和方向，以及其内部参数。影像几何模型描述像点和地面点之间的几何关系，包括投影变换、坐标转换和空间定位。地面控制点模型使用地面控制点的信息，建立地面坐标系和影像坐标系之间的关系。空间参考模型将影像数据投影到统一的空间参考系，确保不同影像之间的几何一致性。数字高程模型数字高程模型(DEM)是地球表面高程的数字表示，用于描述地形地貌。它通常以栅格数据格式表示，每个栅格单元格代表一个地理位置，其值对应于该位置的标高。DEM在各种地理空间应用中发挥着重要作用，包括地形分析、洪水模拟、可视化和三维建模。数字正射影像图地理空间参考正射影像图校正了地形起伏，将影像投影到水平面上，方便地理信息分析和叠加。真实地表模拟数字正射影像图保留了影像的真实纹理和细节，更好地模拟地表状况。应用广泛数字正射影像图应用于土地利用、环境监测、城市规划等领域，提供重要的空间信息。影像配准和正射校正1影像配准将不同时间、不同角度拍摄的影像进行拼接。2几何校正消除影像几何变形，使影像符合地面坐标系。3正射校正将影像投影到水平面上，形成正射影像图。4影像镶嵌将多个正射影像拼接成一张完整的影像图。影像配准和正射校正是摄影测量数据处理中至关重要的步骤。它确保不同影像之间的几何一致性，并消除影像的几何变形，为后续数据分析和应用奠定基础。数字测图11.数字地形图生成数字测图将摄影测量数据转换为数字地形图。22.数据精度高数字测图可生成高精度地形图，用于城市规划、道路建设等。33.自动化程度高数字测图流程自动化，提高效率，减少人工误差。44.多种应用场景数字测图广泛应用于测绘、地理信息系统等领域。三维特征提取1点云数据通过摄影测量或激光扫描获取的点云数据，包含了丰富的几何信息。2特征识别利用算法识别点云中的特征点，例如角点、线段、平面。3特征提取将识别出的特征点进行提取，形成三维特征模型，用于后续的分析和建模。三维影像重建三维影像重建是将二维影像信息转化为三维模型的过程。1图像配准基于图像特征匹配进行图像配准2深度信息提取利用立体视觉或其他方法提取深度信息3三维模型构建基于深度信息和纹理信息构建三维模型4模型优化对三维模型进行优化，例如表面平滑、纹理贴图三维影像重建技术应用于城市规划、文物保护、虚拟现实等领域，为用户提供更加真实的场景体验。摄影测量系统组成传感器传感器负责获取影像数据。常见的传感器包括航空相机、扫描仪、无人机搭载的摄像头和地面激光扫描仪。数据处理系统数据处理系统负责对传感器采集到的数据进行处理，包括图像配准、正射校正、三维重建等。输出设备输出设备负责将处理后的数据输出为各种形式，例如数字正射影像图、数字高程模型、三维模型等。控制中心控制中心负责管理整个摄影测量系统的运行，包括传感器控制、数据采集、数据处理、输出设备控制等。数字摄影测量系统摄影机高精度相机，获取高质量图像图像处理系统处理、分析和生成三维模型定位系统GPS和惯性导航系统，定位相机位置软件平台专业软件，进行影像测量和处理扫描仪数字摄影测量1高精度扫描扫描仪可获取物体的精确三维数据，为模型构建提供可靠的基础。2多种扫描方式扫描仪可根据不同的应用需求选择不同的扫描方式，如接触式或非接触式。3广泛应用扫描仪广泛应用于工业设计、文物保护、建筑测量等领域。无人机摄影测量高效率无人机可以快速覆盖大面积区域，提高工作效率。高精度无人机搭载高分辨率相机，获取精细的影像数据。灵活机动无人机可用于复杂地形，如山区、森林等，完成传统方法难以完成的任务。低成本无人机成本低，操作简单，降低了摄影测量成本。陆地激光扫描摄影测量高精度三维模型陆地激光扫描技术可以生成高精度三维模型，用于地形测绘、工程测量、文物保护等领域。高效数据采集扫描仪能够快速获取大量密集点云数据，并自动进行数据处理，提高效率。广泛应用领域该技术广泛应用于城市规划、矿山开采、桥梁监测等领域，提供精确的三维信息。摄影测量数据处理1数据预处理原始数据的准备与清洗，如几何校正、噪声去除2影像配准对来自不同传感器、不同时间或不同视角的影像进行几何匹配3三维重建利用影像信息生成三维模型，如数字表面模型(DSM)或数字地形模型(DTM)4数据融合将不同来源的数据进行整合，如将影像与点云数据融合，生成更完整的信息摄影测量数据处理的最终目的是生成可用于分析和应用的结果，如数字正射影像图、三维模型、地物信息等。数字摄影测量软件功能全面数字摄影测量软件能够进行图像处理、几何校正、三维重建等操作，涵盖了摄影测量流程的各个环节。操作便捷软件提供友好的用户界面和直观的工具，使得用户能够轻松上手，快速完成各种任务。精度可靠软件采用先进的算法和技术，确保测量数据的准确性和可靠性，满足各种精度要求。应用广泛数字摄影测量软件应用于各个领域，如地图测绘、城市规划、工程测量等，发挥着重要作用。摄影测量数据应用三维模型重建摄影测量技术可生成详细的三维模型，用于城市规划、文物保护、灾害评估等领域。例如，可以重建古建筑、城市街景或自然地貌，以便进行更深入的研究和分析。数字地图制作摄影测量数据可以生成高精度数字地图，包括地形图、正射影像图和三维模型。这些地图广泛应用于导航、土地管理、资源勘探等领域。航空摄影测量应用地形测绘航空摄影测量可用于生成详细的地形图和数字高程模型，为城市规划、资源管理和灾害评估提供基础数据。城市规划航空影像可以提供城市区域的整体视图，帮助规划人员进行城市规划、基础设施建设和土地利用管理。森林资源监测航空摄影测量可用于监测森林资源，包括森林覆盖率、树木高度和树种组成，为森林保护和管理提供数据支持。工程摄影测量应用桥梁工程运用摄影测量技术进行桥梁的测量，可以高效获取桥梁的几何信息，用于桥梁的设计、施工和维护。水利工程摄影测量可用于水利工程的测量，例如水库、大坝、堤防等，提供精准的几何数据，支持水利工程的规划和管理。建筑工程摄影测量