《摄影测量学绪论》课件

摄影测量学绪论摄影测量学是一门利用摄影和测量技术获取地面目标空间位置、形状和属性信息的学科。它在城市规划、资源调查、工程建设等领域发挥着重要作用。课程简介课程目标本课程旨在帮助学生理解摄影测量学的原理和应用，掌握摄影测量技术的应用方法，并能够运用摄影测量技术解决实际问题。课程内容本课程涵盖了摄影测量学的基本概念、发展历史、应用领域、技术原理、主要方法和相关软件的应用，并结合实际案例进行讲解。摄影测量学概念摄影测量学是利用摄影和测量原理，获取地面目标的空间位置、形状、大小等信息的技术。通过对影像信息的分析和处理，获得目标的几何模型，进而实现地形测绘、地质勘探、资源调查等方面的应用。摄影测量学在现代社会发展中发挥着重要作用，成为获取空间信息的重要手段。摄影测量学发展历程1早期手工测量为主，效率低下220世纪初航空摄影测量诞生，效率提升320世纪中后期电子计算技术应用，精度提高421世纪数字摄影测量发展，自动化程度高摄影测量学的发展历程与科技进步密切相关。从早期的手工测量到如今的数字摄影测量，技术不断革新，效率不断提高。摄影测量学应用领域城市规划城市规划中使用摄影测量学，为城市发展提供精确的3D模型。工程测量摄影测量学帮助监测工程进度，确保工程质量。资源勘探摄影测量学用于识别矿产资源，监测森林资源变化。摄影测量学分类航空摄影测量利用飞机或无人机获取影像资料，用于测绘、地质、资源等领域。地面摄影测量使用地面相机或仪器获取影像资料，常用于建筑、工程、考古等领域。卫星摄影测量利用卫星获取影像资料，其覆盖范围广，可用于地形测绘、环境监测等。特殊摄影测量包括水下摄影测量、近景摄影测量等，针对特殊环境和需求进行影像获取和处理。航空摄影测量11.概述航空摄影测量是指利用飞机或无人机等飞行器搭载航空相机，对地表进行摄影，获取航空影像，并根据航空影像进行测绘、分析和应用的技术。22.特点航空摄影测量具有覆盖范围广、效率高、数据精度高、信息量丰富等特点，在许多领域得到广泛应用。33.应用航空摄影测量在城市规划、资源勘探、灾害监测、环境保护等领域发挥着重要作用。44.发展趋势随着无人机技术的不断发展，航空摄影测量技术将朝着更高精度、更高效率、更智能的方向发展。地面摄影测量近距离拍摄地面摄影测量直接在地面上进行拍摄，适用于建筑物、桥梁、隧道等地面目标的测量。精确控制地面摄影测量需要严格控制拍摄距离、方向和角度，以获得精确的影像信息。应用广泛地面摄影测量应用于建筑工程、文物保护、考古研究、城市规划等领域。特殊摄影测量近景摄影测量近景摄影测量主要应用于建筑物、文物、工业设备等小型目标的测量。拍摄距离较近，可以获取目标的高精度三维模型和纹理信息。水下摄影测量水下摄影测量用于对水下地形、沉船、水下生物等进行测量。需要特殊的防水相机和照明设备，以及对水下影像进行校正处理。摄影测量系统构成摄影测量系统是由多个子系统组成的，它们协同工作以获取、处理和分析影像信息，最终生成各种地理空间数据产品。主要子系统包括数据采集系统、数据处理系统和数据分析系统。数据采集系统包括传感器、平台和控制系统，用于获取原始影像数据。数据处理系统负责对原始影像数据进行预处理、几何校正、正射校正等，生成可供分析的影像数据。数据分析系统则用于对处理后的影像数据进行解译、测量和建模，最终生成各种地理空间数据产品，例如数字高程模型、正射影像和三维模型。相机和镜头相机相机是摄影测量的核心部件，负责捕捉影像信息，提供清晰的成像质量。现代摄影测量相机通常配备高分辨率传感器和精确的定位系统。镜头镜头决定了相机的成像范围和质量，它负责将光线聚焦到传感器上，形成清晰的图像。镜头种类繁多，根据不同的应用场景选择合适的镜头。镜头类型常见镜头类型包括广角镜头、标准镜头和长焦镜头，分别适用于不同的拍摄范围和目的。镜头焦距镜头焦距决定了图像的放大倍数，焦距越长，放大倍数越大，图像越清晰，但视野范围也越小。感光材料胶片胶片是传统摄影测量中常用的感光材料。它通常由基底、乳剂层和保护层组成。传感器传感器是现代摄影测量系统中主要的感光材料，它将光信号转换为电子信号。感光度感光度是指感光材料对光线的敏感程度，用ISO值表示。色域色域是指感光材料能够记录的颜色范围，它影响着影像的色彩还原效果。影像记录和曝光1影像记录摄影测量中，影像记录是使用相机或其他传感器将目标物体的图像捕获并存储在感光材料或电子存储器中。2曝光过程曝光过程是指感光材料或传感器接收光线并发生感光化学变化或电子信号转换的过程。3曝光控制曝光控制是通过调整光圈、快门速度和感光度来控制曝光量，确保获得最佳影像质量。影像处理1几何校正消除影像畸变2辐射校正恢复真实颜色3镶嵌拼接生成连续影像4影像增强提高影像质量影像处理是摄影测量的重要步骤。三维重建数据采集获取多视角影像数据，如航空照片、地面照片或扫描数据。特征提取从影像中识别特征点、线或面，并进行匹配和关联。三维模型构建利用匹配的特征信息，重建物体的三维几何模型，如点云、网格或模型。纹理映射将原始影像的纹理信息映射到三维模型，使其更加真实和生动。模型优化进行模型的精修和优化，例如平滑、填充或纹理处理。摄影测量原理几何模型摄影测量基于几何模型，利用相机位置、镜头参数和影像信息进行空间定位和三维重建。空间关系摄影测量建立了地面控制点、影像点之间的空间关系，通过数学模型进行计算，获取目标物体的三维坐标。影像信息影像信息包含了目标物体的形状、大小、颜色和纹理等信息，这些信息被用于创建精确的三维模型。三维重建摄影测量利用影像信息和几何模型进行三维重建，生成具有真实几何特征的三维模型。投影几何模型投影几何模型是摄影测量学的基础理论之一，它描述了物体在空间中的位置关系和其在影像上的投影关系。投影几何模型可以用来确定物体在空间中的位置，以及影像上各个点之间的几何关系，为后续影像处理和三维重建提供基础。内方位元素主点坐标相机光轴与像平面的交点，决定影像的中心位置，是影像几何模型的关键要素。焦距镜头中心到像平面的距离，影响影像的比例尺和影像分辨率，是影响影像质量的重要参数。像主点相机光轴与影像平面的交点，是影像几何中心，用于确定影像的中心位置。畸变系数反映镜头成像过程中产生的几何畸变，对影像几何精度和定位精度有很大影响。外方位元素相机位置描述相机在世界坐标系中的位置，由三个坐标值表示。相机姿态描述相机在世界坐标系中的方向，由三个角度值表示。点云处理1数据预处理点云数据通常包含噪声和错误，需要进行滤波、平滑、配准等处理以提高数据质量。2特征提取提取点云中的关键特征，如边缘、曲面、纹理等，为后续应用提供基础信息。3三维模型生成利用点云数据构建三维模型，包括点云曲面拟合、网格重建等。数字高程模型定义表示地面高程变化的数字模型特点离散化、网格化、空间连续性应用地形分析、三维建模、虚拟现实正射影像正射影像是一种重要的测绘产品。它通过将影像进行几何纠正，消除地形起伏的影响，使影像上的所有点都投影到同一水平面上，形成一张没有几何畸变的影像。特点几何精度高影像清晰可直接进行测量数字正射影像几何校正数字正射影像已经过几何校正，消除了影像畸变，确保所有像素点对应地面同一位置。地理参考数字正射影像与地理坐标系统匹配，便于与其他地理信息数据进行叠加和分析。多用途数字正射影像广泛应用于地图制作、土地利用调查、城市规划、环境监测等领域。应用场景可以用于制作高分辨率地图，提供精确的地形信息，支撑各种地理空间分析和决策。测绘产品应用工程测量道路、桥梁、隧道等基础设施建设提供精确地形数据，辅助规划和施工资源勘探矿产资源勘查，寻找油气资源为资源开发提供基础数据支持环境监测监测污染源，评估环境质量掌握环境变化趋势，制定防治措施工程测量11.测量控制精确建立控制网，为后续测量提供可靠基准。22.地形测量获取施工区域地形数据，为设计和施工提供依据。33.测量放样根据设计图纸将工程位置和尺寸准确地标定在地面上。44.竣工测量检验工程质量，确保工程实际尺寸符合设计要求。资源勘探矿产资源勘探摄影测量技术可以用于绘制矿区地形图，帮助识别矿藏分布区域，并进行矿产资源的勘探和评估。石油天然气勘探通过航空或卫星摄影测量，可以获取地表高精度影像，并结合其他数据进行地质分析，为石油和天然气勘探提供重要的参考信息。环境监测污染源识别环境监测有助于识别各种污染源，例如工厂排放、汽车尾气等。污染程度评估通过监测空气、水、土壤等环境要素，评估污染的程度和趋势。环境变化预测通过数据分析，预测未来环境的变化趋势，为制定环境政策提供参考。城市规划城市规划规划城市发展、优化空间布局、协调城市功能、促进可持续发展。基础设施建设道路、桥梁、地铁、电力、通信等基础设施建设，支撑城市发展。环境保护保护生态环境，改善人居环境，建设宜居城市。景观设计提升城市美观度，打造城市特色，提升城市吸引力。文物保护文物保护使用摄影测量技术记录和保护文物，例如绘制三维模型，创建数字档案.监测和评估跟踪文物状况，及时发现结构性问题，并制定相应的保护措施.虚拟重建重建历史建筑或