攝影測(cè)量與遙感概論

1、第二章攝影測(cè)量與遙感概念：攝影測(cè)量與遙感是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進(jìn)行記錄、量測(cè)和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù) 。在像片上進(jìn)行量測(cè)和解譯；攝影測(cè)量與遙感的特點(diǎn)：1、無(wú)需接觸物體本身，較少受自然和地理?xiàng)l件限制；2、可攝得瞬間的動(dòng)態(tài)物體影像；3、像片及其它各類影像提供物體的大量幾何信息和物理信息傳統(tǒng)攝影測(cè)量學(xué)的定義傳統(tǒng)的攝影測(cè)量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)獲取的像片，經(jīng)過(guò)處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門學(xué)科。4D產(chǎn)品DEM DLG DRG DOM攝影測(cè)量學(xué)發(fā)展歷程1851年開(kāi)始，1903年飛機(jī)誕生進(jìn)一步發(fā)展攝影測(cè)量學(xué)三個(gè)發(fā)展階段模擬

2、攝影測(cè)量(1851-1970)解析攝影測(cè)量(1950-1980)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量(1970-現(xiàn)在)模擬攝影測(cè)量的概念利用光學(xué)/機(jī)械投影方法實(shí)現(xiàn)攝影過(guò)程的反轉(zhuǎn)。用兩個(gè)/多個(gè)投影器模擬攝影機(jī)攝影時(shí)的位置和姿態(tài)，構(gòu)成與實(shí)際地形表面成比例的幾何模型，通過(guò)對(duì)該模型的量測(cè)得到地形圖和各種專題圖。流程圖 （了解）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基于攝影測(cè)量的基本原理，通過(guò)對(duì)所獲取的數(shù)字/數(shù)字化影像進(jìn)行處理，自動(dòng)(半自動(dòng))提取被攝對(duì)象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息，從而獲得各種形式的數(shù)字產(chǎn)品和目視化產(chǎn)品三個(gè)發(fā)展階段的特點(diǎn)發(fā)展階段 模擬攝影測(cè)量 解析攝影測(cè)量 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量原始資料 像片 像片 數(shù)字化影像數(shù)字影像投影方式 物理投影 數(shù)字

3、投影 數(shù)字投影儀器 模擬測(cè)圖儀 解析測(cè)圖儀 計(jì)算機(jī)操作方式 手工操作 機(jī)助作業(yè)員操作 自動(dòng)化操作+作業(yè)員干預(yù)產(chǎn)品 模擬產(chǎn)品 模擬產(chǎn)品數(shù)字產(chǎn)品 數(shù)字產(chǎn)品模擬產(chǎn)品攝影測(cè)量分類按距離遠(yuǎn)近 航天攝影測(cè)量 航空攝影測(cè)量 地面攝影測(cè)量 近景攝影測(cè)量 顯微攝影測(cè)量按用途 地形攝影測(cè)量 非地形攝影測(cè)量按處理手段 模擬攝影測(cè)量 解析攝影測(cè)量 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量攝影測(cè)量與遙感平臺(tái) 航天飛機(jī) 無(wú)線電探空儀 超高度噴氣機(jī) 中低高度飛機(jī) 飛艇 直升機(jī) 無(wú)線遙探飛機(jī) 牽引飛機(jī) 系留氣球 索道 吊車 地面測(cè)量車攝影測(cè)量的基本關(guān)系式影像中的幾何信息模型重建/幾何量測(cè)地物幾何位置X YX Y Z共線條件X Y Z= &RX-Xs Y

4、-Ys Z-Zs單像攝影測(cè)量的理論基礎(chǔ)X Y（已知量）共線方程X Y Z（未知量）攝影測(cè)量的任務(wù)地形測(cè)量領(lǐng)域各種比例尺的地形圖、專題圖、特種地圖、正射影像地圖、景觀圖。建立各種數(shù)據(jù)庫(kù)。提供地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。非地形測(cè)量領(lǐng)域 生物醫(yī)學(xué)公安偵破古文物、古建筑建筑物變形監(jiān)測(cè)軍事偵察礦山工程第三章航空攝影機(jī)使承片框處于固定不變的位置，承片框上四個(gè)邊的中點(diǎn)各有一機(jī)械框標(biāo)；新型的航空攝影機(jī)，則是在四角設(shè)定四個(gè)光學(xué)框標(biāo)；兩相對(duì)的框標(biāo)連線成正交，其交點(diǎn)為平面坐標(biāo)系的原點(diǎn)，從而使攝影的像片上構(gòu)成框標(biāo)直角坐標(biāo)系；航空攝影機(jī)物鏡中心至底片面的距離是固定值，稱為航攝機(jī)主距，常用f表示。攝影機(jī)的

5、主距分為：長(zhǎng)焦距(主距200 mm)中焦距(主距100200mm)短焦距(主距l(xiāng)00mm)對(duì)應(yīng)的像場(chǎng)角分為：常角(75以下)寬角(75100)特寬角(100以上)攝影比例尺概念攝影比例尺是指航攝像片上一線段為l與地面上相應(yīng)線段的水平距L之比。由于攝影像片有傾角，地形有起伏，所以攝影比例尺在像片上處處不相等。我們一般指的攝影比例尺，是把攝影像片當(dāng)作水平像片，地面取平均高程，這時(shí)像片上的一線段l與地面上相應(yīng)線段的水平距L之比，稱為攝影比例尺1m，即1/m=1/L=f/H中，f為航攝機(jī)主距，H為平均高程面的航攝高度，稱為航高。攝影比例尺要求攝影比例尺越大，像片地面分辨率越高；但攝影比例尺過(guò)大，則費(fèi)用

6、增多，工作量增加。攝影比例尺要根據(jù)測(cè)繪地形圖的精度要求與獲取地面信息的需要來(lái)確定。測(cè)繪中比例尺地形圖（1：5萬(wàn)）,攝影比例尺略大或接近測(cè)圖比例尺；測(cè)繪大比例尺地形圖（1：1萬(wàn)），攝影比例尺小于測(cè)圖比例尺，一般為測(cè)圖比例尺的35倍?？罩袛z影空中攝影要按航攝計(jì)劃要求進(jìn)行。在整個(gè)攝區(qū)，飛機(jī)要按規(guī)定的航高和設(shè)計(jì)的方向呈直線飛行，并保持各航線的相互平行。像片重疊度:同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的影像重疊稱為航向重疊，重疊部分與整個(gè)像幅長(zhǎng)的百分比稱為重疊度，一般要求在60以上。相鄰航線的重疊為旁向重疊，旁向重疊度保持在24 % 以上。保證像片立體量測(cè)與拼接。空間攝影基線：控制像片重疊度時(shí)，將飛機(jī)視為勻速運(yùn)動(dòng)，

7、每隔一定空間距離拍攝一張像片，攝站的間距稱為空間攝影基線B。航線彎曲度：航線彎曲度是指航帶兩端像主點(diǎn)之間的直線距離與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到該直線垂距的比，一般采用百分?jǐn)?shù)表示. 航線的彎曲會(huì)影響到航向重疊、旁向重疊的一致性，如果彎曲太大，則可能會(huì)產(chǎn)生航攝漏洞，甚至影響攝影測(cè)量的作業(yè)。因此，航線彎曲度一般規(guī)定不得超過(guò)3%;像片旋角：像片上相鄰像主點(diǎn)連線與同方向框標(biāo)連線間的夾角稱為像片旋角像片傾角：空中攝影采用豎直攝影方式，即攝影瞬間攝影機(jī)的主光軸近似與地面垂直，它偏離鉛垂線的夾角應(yīng)小于3度，夾角稱為像片傾角。航攝像片上特殊的點(diǎn)、線設(shè)地面為E，像片為P（即像平面）兩平面相交于直線TT，稱為跡線，即

8、透視軸，平面夾角為像片傾角。攝影中心：影像是由地面上各點(diǎn)發(fā)出的光線通過(guò)航空攝影機(jī)物鏡投射到底片感光層上形成的，這些光線會(huì)聚于物鏡中心S，稱為攝影中心。中心投影;像主點(diǎn)：通過(guò)攝影中心S, 垂直于像平面P的直線SO 稱為主光軸，它與像平面P 的交點(diǎn)o 稱為像主點(diǎn)。So稱為航攝機(jī)的主距f像底點(diǎn)：通過(guò)攝影中心S作地平面E的鉛垂線SN，稱為主垂線，主垂線SN與像平面P的交點(diǎn)n稱為像底點(diǎn)，與地面E的交點(diǎn)N稱為地底點(diǎn)。SN 稱為攝影航高H。等角點(diǎn)：主光軸SoO 與主垂線SnN 所夾的角a，稱為像片傾斜角。a角的二等分線與像片交點(diǎn)c稱為等角點(diǎn)。與E面的交點(diǎn)C稱為等角點(diǎn)的共軛點(diǎn)。主縱線:通過(guò)主垂線SnN 與主光

9、軸SoO作一平面W，此平面稱為主垂面,既垂直于像平面P, 又垂直于地面E。主垂面W與像平面P的交線VV，稱為主縱線。主垂面W與地面E的交線V0V0，稱為攝影方向線。攝影測(cè)量中常用的坐標(biāo)系像方空間坐標(biāo)系 (描述像點(diǎn)的位置)像平面坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系像空間輔助坐標(biāo)系物方空間坐標(biāo)系 (描述地面點(diǎn)的位置)攝影測(cè)量坐標(biāo)系地面測(cè)量坐標(biāo)系地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系用以表示像點(diǎn)在像平面上的位置，通常采用右手坐標(biāo)系,x,y軸的選擇按需要而定，在解析和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中，常根據(jù)框標(biāo)來(lái)確定像平面坐標(biāo)系，稱為像框標(biāo)坐標(biāo)系。在攝影測(cè)量解析計(jì)算中，像點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)采用以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。為此，當(dāng)像

10、主點(diǎn)與框標(biāo)連線交點(diǎn)不重合時(shí)，須將像框標(biāo)坐標(biāo)系平移至像主點(diǎn)。當(dāng)像主點(diǎn)在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(x0，y0)時(shí)，則量測(cè)出的像點(diǎn)坐標(biāo)x，y化算到以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(xx0，yy0)。像空間坐標(biāo)系為了便于進(jìn)行空間坐標(biāo)的變換需要建立起描述像點(diǎn)在像空間位置的坐標(biāo)系，即像空間坐標(biāo)系。以攝影中心S為坐標(biāo)原點(diǎn)，x，y軸與像平面坐標(biāo)系的x，y軸平行，z軸與主光軸重合，形成像空間右手直角坐標(biāo)系S-xyz。像點(diǎn)坐標(biāo)表示為（x,y,-f）。像空間坐標(biāo)系隨著像片的空間位置而定，每張像片的像空間坐標(biāo)系不統(tǒng)一。像空間輔助坐標(biāo)系此坐標(biāo)系的原點(diǎn)為攝影中心S，坐標(biāo)軸系的選擇視需要而定，通常有三種選取方法。其一是

11、取鉛垂方向?yàn)閆軸，航向?yàn)閄軸，構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系，見(jiàn)圖(a)。其二是以每條航線內(nèi)第一張像片的像空間坐標(biāo)系作為像空間輔助坐標(biāo)系，見(jiàn)圖(b)。其三是以每個(gè)像片對(duì)的左片攝影中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，攝影基線方向?yàn)閄軸，以攝影基線及左片主光軸構(gòu)成的面作為XZ平面，構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系，如圖(c)。用S-XYZ表示。攝影測(cè)量坐標(biāo)系將像空間輔助坐標(biāo)系S-XYZ沿著Z軸反方向平移至地面點(diǎn)P，得到的坐標(biāo)系P-XpYpZp稱為攝影測(cè)量坐標(biāo)系。由于它與像空間輔助坐標(biāo)系平行，因此很容易由像點(diǎn)的像空間輔助坐標(biāo)求得相應(yīng)的地面點(diǎn)的攝影測(cè)量坐標(biāo)。攝影測(cè)量坐標(biāo)系將像空間輔助坐標(biāo)系S-XYZ沿著Z軸反方向平移至地面點(diǎn)P，得到的坐標(biāo)系P-X

12、pYpZp稱為攝影測(cè)量坐標(biāo)系。由于它與像空間輔助坐標(biāo)系平行，因此很容易由像點(diǎn)的像空間輔助坐標(biāo)求得相應(yīng)的地面點(diǎn)的攝影測(cè)量坐標(biāo)。地面測(cè)量坐標(biāo)系地面測(cè)量坐標(biāo)系通常指地圖投影坐標(biāo)系，也就是國(guó)家測(cè)圖所采用的高斯克呂格3帶或6帶投影的平面直角坐標(biāo)系和高程系，兩者組成的空間直角坐標(biāo)系是左手系用T-XtYtZt表示。攝影測(cè)量方法求得的地面點(diǎn)坐標(biāo)最后要以此坐標(biāo)形式提供給用戶使用。地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系由于攝影測(cè)量坐標(biāo)系采用的是右手系，而地面測(cè)量坐標(biāo)系采用的是左手系，這給由攝影測(cè)量坐標(biāo)到地面測(cè)量坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換帶來(lái)了困難，為此，在攝影測(cè)量坐標(biāo)系與地面測(cè)量坐標(biāo)系之間建立一種過(guò)渡性的坐標(biāo)系，稱為地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系，用D-Xtp

13、YtpZtp表示，其坐標(biāo)原點(diǎn)在測(cè)區(qū)內(nèi)的某一地面點(diǎn)上，Xtp軸與Xp軸方向大致一致，但為水平，Ztp軸鉛垂。構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。攝影測(cè)量中，首先將攝影測(cè)量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地面攝影測(cè)量坐標(biāo)，最后再轉(zhuǎn)換成地面測(cè)量坐標(biāo)。內(nèi)外方位元素確定航空攝影瞬間攝影中心與像片在地面設(shè)定的空間坐標(biāo)系中的位置與姿態(tài)，描述這些位置和姿態(tài)的參數(shù)稱為像片的方位元素。內(nèi)方位元素表示攝影中心與像片之間相關(guān)位置的參數(shù)外方位元素表示攝影中心和像片在地面坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)參數(shù)三個(gè)直線元素 三個(gè)角元素內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素是描述攝影中心與像片之間相關(guān)位置的參數(shù)，包括三個(gè)參數(shù)，即攝影中心S 到像片的垂距(主距)f 及像主點(diǎn)O 在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的

14、坐標(biāo)x0，y0。內(nèi)方位元素一般視為已知。外方位元素確定攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)，稱為外方位元素。一張像片的外方位元素包括六個(gè)參數(shù)，其中有三個(gè)是直線元素，用于描述攝影中心的空間坐標(biāo)值，另外三個(gè)是角元素，用于表達(dá)像片面的空間姿態(tài)。 三個(gè)直線元素 Xs，Ys，Zs表示攝影中心S在地面空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通常選用地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系三個(gè)角元素 以y 軸為主軸的j-w-k系統(tǒng) 以x 軸為主軸的w-j-k系統(tǒng) 以Z 軸為主軸的A-a-ku系統(tǒng)方向余弦空間直角坐標(biāo)變換像點(diǎn)空間直角坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)變換是指像空間輔助坐標(biāo)與像空間坐標(biāo)之間的變換，是正交變換中心投影構(gòu)像方程式共線方程（中心投影構(gòu)像的基本公式

15、） 共線條件方程的應(yīng)用主要有： 單像空間后方交會(huì)和多像空間前方交會(huì)； 解析空中三角測(cè)量光束法平差中的基本數(shù)學(xué)模型； 構(gòu)成數(shù)字投影的基礎(chǔ)； 計(jì)算模擬影像數(shù)據(jù)（已知影像內(nèi)外方位元素和物點(diǎn)坐標(biāo)求像點(diǎn)坐標(biāo)）； 利用數(shù)字高程模型（DEM）與共線方程制作正射影像； 利用DEM與共線方程進(jìn)行單幅影像測(cè)圖等等。地圖是正射投影，所有投影光線相互平行并與投影面正交將傾斜攝影的像片變?yōu)樗綌z影的像片的過(guò)程，就稱為中心投影變換。Z為常數(shù)H，c3cos (為像片傾角），則c3f 也為常數(shù)攝影測(cè)量中將任意傾角的像片變?yōu)橐?guī)定比例尺的水平像片(即規(guī)定比例尺的影像地圖)稱為像片糾正。地面點(diǎn)在地面水平的水平像片上的構(gòu)像與地面有起

16、伏時(shí)或傾斜像片上的構(gòu)像的點(diǎn)位不同，這種點(diǎn)位差異稱為像點(diǎn)位移。因像片傾斜引起的像點(diǎn)位移 因地形起伏引起的像點(diǎn)位移物理因素引起的像點(diǎn)位移，攝影物鏡的畸變差，大氣折光，地球曲率以及底片變形等。系統(tǒng)誤差，用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。在航攝像片上某一線段影像的長(zhǎng)度與地面上相應(yīng)線段距離之比，就是像片上該線段的構(gòu)像比例尺。（像片水平且地面也水平時(shí)，像片上任意線段的比例尺都相等）一個(gè)近似值，稱為主比例尺。單張像片空間后方交會(huì)利用一定數(shù)量的地面控制點(diǎn)，根據(jù)共線方程，反求像片的外方位元素，這種方法稱為單張像片的空間后方交會(huì)。在空間后方交會(huì)中，通常是在像片的四個(gè)角上選取四個(gè)或更多的地面控制點(diǎn)，因而要用最小二乘法平差計(jì)算。計(jì)算

17、中，通常將控制點(diǎn)的地面坐標(biāo)視為真值，而把相應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)視為觀測(cè)值若有n個(gè)控制點(diǎn)，則可按上式列出n組誤差方程式，構(gòu)成總誤差方程式；根據(jù)最小二乘法間接平差原理，可列出法方程式空間后方交會(huì)的求解過(guò)程獲取已知數(shù)據(jù)：從攝影資料中查取像片比例尺1m、平均航高、內(nèi)方位元素x0,y0，f，從外業(yè)測(cè)量成果中，獲取控制點(diǎn)的地面測(cè)量坐標(biāo)Xt，Yt，Zt，并轉(zhuǎn)化成地面攝影坐標(biāo)Xtp，Ytp，Ztp量測(cè)控制點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)：將控制點(diǎn)標(biāo)刺在像片上，利用立體坐標(biāo)量測(cè)儀量測(cè)控制點(diǎn)的像框標(biāo)坐標(biāo)，并經(jīng)像主點(diǎn)坐標(biāo)改正，得到像點(diǎn)坐標(biāo)x ，y 。確定未知數(shù)的初始值；在豎直攝影情況下，角元素的初始值為0，即j 0w0k00；線元素中,ZS0

18、H=mf，X S0，Y S0的取值可用四個(gè)角上控制點(diǎn)坐標(biāo)的平均值計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣R：利用角元素的近似值計(jì)算方向余弦值，組成R陣。逐點(diǎn)計(jì)算像點(diǎn)坐標(biāo)的近似值：利用未知數(shù)的近似值按共線方程計(jì)算控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)的近似值(x)；(y)。組成誤差方程式：逐點(diǎn)計(jì)算誤差方程式的系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)。組成法方程式：計(jì)算法方程的系數(shù)矩陣ATA與常數(shù)項(xiàng)ATL。解求外方位元素：根據(jù)法方程，解求外方位元素改正數(shù)，并與相應(yīng)的近似值求和，得到外方位元素新的近似值。檢查計(jì)算是否收斂:將求得的外方位元素的改正數(shù)與規(guī)定的限差比較，小于限差則計(jì)算終止；否則用新的近似值重復(fù)4-8的計(jì)算，直到滿足要求為止。單眼觀察景物時(shí)，人們感覺(jué)到的僅是景物的透視

19、像，好像一張像片一樣，不能正確判斷景物的遠(yuǎn)近。只有用雙眼觀察景物，才能判斷景物的遠(yuǎn)近，得到景物的立體效應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為人體的立體視覺(jué)。由于交會(huì)角的差異，使得兩弧長(zhǎng)ab和ab不相等，其差s=ab-ab稱為生理視差。生理視差通過(guò)視神經(jīng)傳到大腦，通過(guò)大腦的綜合，作出景物遠(yuǎn)近的判斷。因此，生理視差是判斷景物遠(yuǎn)近的根源。人造立體視覺(jué)條件 ：兩張像片必須是在兩個(gè)不同位置對(duì)同一景物攝取的立體像對(duì)；每只眼睛必須只能觀察像對(duì)的一張像片；兩像片上相同景物(同名像點(diǎn))的連線與眼基線應(yīng)大致平行；兩像片的比例尺相近(差別15)，否則需用ZOOM系統(tǒng)等進(jìn)行調(diào)節(jié)。解析法處理利用像片的空間后方交會(huì)與前方交會(huì)來(lái)解求地面目標(biāo)的空

20、間坐標(biāo)。利用立體像對(duì)的內(nèi)在幾何關(guān)系，進(jìn)行相對(duì)定向，建立與地面相似的立體模型，計(jì)算出模型點(diǎn)的空間坐標(biāo)。再通過(guò)絕對(duì)定向，將模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放，把模型納入到規(guī)定的地面坐標(biāo)系之中，解求出地面目標(biāo)的絕對(duì)空間坐標(biāo)。利用光束法雙像解析攝影測(cè)量來(lái)解求地面目標(biāo)的空間坐標(biāo)。這種方法將待求點(diǎn)與已知外業(yè)控制點(diǎn)同時(shí)列出誤差方程式，統(tǒng)一進(jìn)行平差解求。這種方法理論較為嚴(yán)密，它把前面兩種方法的兩種步驟合在一個(gè)整體內(nèi)。前方交會(huì)現(xiàn)已知兩張像片的內(nèi)、外方位元素，設(shè)想將像片按內(nèi)外方位元素值置于攝影時(shí)的位置，顯然同名射線S1a1與S2a2必然交于地面點(diǎn)A。這種由立體像對(duì)中兩張像片的內(nèi)、外方位元素和像點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)確定相應(yīng)地面點(diǎn)的地面坐

21、標(biāo)的方法，稱為空間前方交會(huì)。計(jì)算步驟由已知的外方位角元素及像點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算像空間輔助坐標(biāo)；由外方位線元素，計(jì)算攝影基線分量Bx，By，Bz；計(jì)算投影系數(shù)N1，N2；最后由前方交會(huì)公式計(jì)算地面點(diǎn)的地面攝影測(cè)量坐標(biāo)。由于N1和N2已經(jīng)求出，計(jì)算地面坐標(biāo)時(shí)YA應(yīng)取平均值，是為了消除相對(duì)定向中存在的殘差的影響。雙像解析計(jì)算的空間后交前交方法野外像片控制測(cè)量 用立體坐標(biāo)量測(cè)儀量測(cè)像點(diǎn)的坐標(biāo)空間后方交會(huì)計(jì)算像片外方位元素空間前方交會(huì)計(jì)算未知點(diǎn)地面坐標(biāo)相對(duì)定向-絕對(duì)定向利用空間后方交會(huì)過(guò)程解求的像片外方位元素，是描述像片在攝影瞬間的絕對(duì)位置和姿態(tài)的參數(shù)，是一種絕對(duì)方位元素。首先暫不考慮像片的絕對(duì)位置和姿態(tài)，

22、而只恢復(fù)兩張像片之間的相對(duì)位置和姿態(tài)，這樣建立的立體模型稱為相對(duì)立體模型，其比例尺和方位均是任意的；然后在此基礎(chǔ)上，將兩張像片作為一個(gè)整體進(jìn)行縮放、平移和旋轉(zhuǎn)，達(dá)到絕對(duì)位置。這種方法稱為相對(duì)定向-絕對(duì)定向解析法相對(duì)定向用于描述兩張像片相對(duì)位置和姿態(tài)關(guān)系的參數(shù)，稱為相對(duì)定向元素。 用解析計(jì)算的方法解求相對(duì)定向元素的過(guò)程，稱為解析法相對(duì)定向。由于不涉及像片的絕對(duì)位置，因此不需控制點(diǎn)。相對(duì)定向的共面條件S1a1和S2a2為一對(duì)同名射線，其矢量用S1a1和S2a2表示，攝影基線矢量用B表示。同名射線對(duì)對(duì)相交，表明射線S1a1, S2a2 ，及攝影基線B位于同一平面內(nèi)，亦即三矢量S1a1, S2a2 ，

23、B共面。根據(jù)矢量代數(shù)，三矢量共面，它們的混合積等于零，即：連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向1連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向是以左像片為基準(zhǔn)，求出右像片相對(duì)于左像片的5個(gè)定向元素by，bz，j，w，k。2由共面方程可獲連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向的條件方程。3為了統(tǒng)一，常將by，bz也化為用角度表示。4按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，取小值一次項(xiàng)，使之線性化。5可得到連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向的作業(yè)公式6在立體像對(duì)中每量測(cè)一對(duì)同名像點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)和(x2,y2)就可以列出一個(gè)Q方程式。由于有5個(gè)未知數(shù)，因此至少需要5對(duì)同名像點(diǎn)。當(dāng)有多余觀測(cè)值時(shí)，將Q視為觀測(cè)值，可得誤差方程式7按最小二乘原理組成法方程，解求出未知數(shù)，即5個(gè)相對(duì)定向元素的改正數(shù)。跌代運(yùn)

24、算，逐次修改各系數(shù)值及常數(shù)項(xiàng)，求出新的改正數(shù)，直到達(dá)到所需要的精度要求為止。連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向元素解算過(guò)程在立體坐標(biāo)量測(cè)儀上，量測(cè)選定的6個(gè)定向點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)(x1，y1)及(x2，y2)。確定初始值：假定左像片水平，則左片旋轉(zhuǎn)矩陣R1為單位陣；右片的角元素j,w,k及m,g的初始值取為零；bx取定向點(diǎn)中1號(hào)點(diǎn)的左右視差（x1 x2）。根據(jù)初始值，計(jì)算右片旋轉(zhuǎn)矩陣R2。根據(jù)輸入的像點(diǎn)平面坐標(biāo)，計(jì)算像空間輔助坐標(biāo)根據(jù)給定的初始值，計(jì)算by，bz，并根據(jù)像空間輔助坐標(biāo)，計(jì)算各點(diǎn)的投影系數(shù)N1 ，N2。根據(jù)連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向的作業(yè)公式計(jì)算每個(gè)定向點(diǎn)的誤差方程常數(shù)項(xiàng)及系數(shù)項(xiàng)，組成誤差方程式。計(jì)算法方程系數(shù)矩

25、陣及常數(shù)項(xiàng)，并解求法方程，求得未知數(shù)的改正數(shù)。求未知數(shù)的新值，即初始值加改正數(shù)。檢查未知數(shù)的改正數(shù)是否大于限差，若大于限差，則重復(fù)步的計(jì)算，直到所有改正數(shù)都小于限差為止。解析法絕對(duì)定向絕對(duì)定向?yàn)槿S空間相似變換; 解決相對(duì)定向后所建立的立體模型與地面測(cè)量坐標(biāo)系的關(guān)系; 絕對(duì)定向包括模型的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放；要確定立體模型在地面測(cè)量坐標(biāo)系中的正確位置，則需要把模型點(diǎn)的攝影測(cè)量坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地面測(cè)量坐標(biāo)，這一工作需要借助于地面測(cè)量坐標(biāo)為已知值的地面控制點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，稱為立體模型的絕對(duì)定向。解析法絕對(duì)定向的目的就是將相對(duì)定向后求出的攝影測(cè)量坐標(biāo)變換為地面測(cè)量坐標(biāo)。 模型的絕對(duì)定向，要求變換前后兩坐標(biāo)系的軸系大

26、致相同。首先將地面測(cè)量坐標(biāo)系變換為地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系。一個(gè)像對(duì)的兩張像片有十二個(gè)外方位元素，相對(duì)定向求得五個(gè)元素后，要恢復(fù)像對(duì)的絕對(duì)位置，還要解求七個(gè)絕對(duì)定向元素。上式中有7個(gè)未知數(shù)，至少需列7個(gè)方程，若將已知平面坐標(biāo)(Xtp，Ytp)和高程Ztp的地面控制點(diǎn)稱為平高控制點(diǎn)，僅已知高程的控制點(diǎn)稱為高程控制點(diǎn)，則至少需要兩個(gè)平高控制點(diǎn)和一個(gè)高程控制點(diǎn)，而且三個(gè)控制點(diǎn)不能在一條直線上。生產(chǎn)中，一般是在模型四角布設(shè)四個(gè)控制點(diǎn)，因此有多余觀測(cè)值，按最小二乘法平差解求。坐標(biāo)的重心化為了簡(jiǎn)便計(jì)算，常選模型的重心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，用g表示，以重心為原點(diǎn)的坐標(biāo)稱為重心化坐標(biāo)。 坐標(biāo)的重心化是區(qū)域網(wǎng)平差中經(jīng)常采用

27、的一種數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。 它的目的有兩個(gè)：一是減少模型點(diǎn)坐標(biāo)在計(jì)算過(guò)程中的有效位數(shù)，以保證計(jì)算的精度；二是采用了重心化坐標(biāo)以后，可使法方程式的系數(shù)簡(jiǎn)化，個(gè)別項(xiàng)的數(shù)值變成零，部分未知數(shù)可以分開(kāi)求解，從而提高了計(jì)算速度。絕對(duì)定向的解算過(guò)程（1）確定待定參數(shù)的初始值：0=0=0=0，0=1，X= Y=Z=0。（2）計(jì)算地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系重心的坐標(biāo)和重心化的坐標(biāo)。（3）計(jì)算攝影測(cè)量坐標(biāo)系重心的坐標(biāo)和重心化的坐標(biāo)。（4）計(jì)算常數(shù)項(xiàng)（5）組成總誤差方程式。（6）逐點(diǎn)法化及法方程式求解，得到待定參數(shù)的改正數(shù)。（7）計(jì)算待定參數(shù)的新值（8）判斷d，d，d是否均小于給定的限值。若大于限值，則重復(fù)計(jì)算，否則，計(jì)算過(guò)

28、程結(jié)束。光束法雙像解析攝影測(cè)量該解法含有左、右像片共十二個(gè)外方位元素為未知數(shù)。對(duì)于每個(gè)待求點(diǎn)還引入三個(gè)坐標(biāo)改正數(shù)為未知數(shù)。若一個(gè)立體像對(duì)中有四個(gè)平高控制點(diǎn)和n個(gè)待求點(diǎn)，則共需要解求（12+3n）個(gè)未知數(shù)，而誤差方程式個(gè)數(shù)為(16+4n)。外方位元素和待定點(diǎn)坐標(biāo)按照最小二乘法原理解求。解析空中三角測(cè)量的目的和意義在雙像解析攝影測(cè)量中，每個(gè)像對(duì)都要在野外測(cè)求四個(gè)地面控制點(diǎn)。這樣外業(yè)工作量太大，效率不高。能否只在一條航帶十幾個(gè)像對(duì)中，或幾條航帶構(gòu)成的一個(gè)區(qū)域網(wǎng)中，測(cè)少量外業(yè)控制點(diǎn)，在內(nèi)業(yè)用解析攝影測(cè)量的方法加密出每個(gè)像對(duì)所要求的控制點(diǎn)，然后用于測(cè)圖？解析法空中三角測(cè)量就是為解決這個(gè)問(wèn)題而提出的方法。

29、解析空中三角測(cè)量指的是用攝影測(cè)量解析法確定區(qū)域內(nèi)所有影像的外方位元素。 攝影測(cè)量方法測(cè)定（或加密）點(diǎn)位坐標(biāo)的意義在于： 不需直接觸及被量測(cè)的目標(biāo)或物體，凡是在影像上可以看到的目標(biāo)，不受地面通視條件限制，均可以測(cè)定其位置和幾何形狀； 可以快速地在大范圍內(nèi)同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)定，從而可節(jié)省大量的野外測(cè)量工作量； 攝影測(cè)量平差計(jì)算時(shí)，加密區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且很少受區(qū)域大小的影響； 所以，攝影測(cè)量加密方法已成為一種十分重要的點(diǎn)位測(cè)定方法。解析空中三角測(cè)量的分類從傳統(tǒng)方法上講，根據(jù)平差中采用的數(shù)學(xué)模型可分為航帶法、獨(dú)立模型法和光束法。 根據(jù)平差范圍的大小，解析空中三角測(cè)量可分為單模型法、單航帶法和區(qū)域網(wǎng)法。航

30、帶法是通過(guò)相對(duì)定向和模型連接先建立自由航帶，以點(diǎn)在該航帶中的攝影測(cè)量坐標(biāo)為觀測(cè)值，通過(guò)非線性多項(xiàng)式中變換參數(shù)的確定，使自由網(wǎng)納入所要求的地面坐標(biāo)系，并使公共點(diǎn)上不符值的平方和為最小。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量利用數(shù)字灰度信號(hào)，采用數(shù)字相關(guān)技術(shù)量測(cè)同名像點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)解析計(jì)算，進(jìn)行相對(duì)定向和絕對(duì)定向，建立數(shù)字立體模型，從而建立數(shù)字高程模型、繪制等高線、制作正射影像圖以及為地理信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)信息等。這就是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。由于整個(gè)過(guò)程都是以數(shù)字形式在計(jì)算機(jī)中完成，因而又稱為全數(shù)字化攝影測(cè)量。數(shù)字影像內(nèi)定向在攝影測(cè)量中常取用以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)來(lái)建立像點(diǎn)與地面點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系。由于在像片掃描的數(shù)字化過(guò)程中，像

31、片的掃描坐標(biāo)系與像平面坐標(biāo)系一般不平行，且坐標(biāo)原點(diǎn)不同，所以同一像點(diǎn)的像平面坐標(biāo)x，y與其掃描坐標(biāo)x，y不相等，需要加以換算，這種換算稱為數(shù)字影像內(nèi)定向。內(nèi)定向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換X=a0+a1x+a2yY=b0+b1x+b2y其中a0,a1,a2,b0,b1,b2稱為內(nèi)定向參數(shù)，其數(shù)值由像片上四個(gè)框標(biāo)的掃描坐標(biāo)及其相應(yīng)的像平面坐標(biāo)組成誤差方程式，用平差運(yùn)算求得。內(nèi)定向問(wèn)題需要借助影像的框標(biāo)來(lái)解決。基于灰度的影像相關(guān)對(duì)于全數(shù)字化攝影測(cè)量，在沒(méi)有人眼的立體觀測(cè)的情況下，如何從左、右數(shù)字影像中尋找同名像點(diǎn)，亦即數(shù)字影像相關(guān)，是全數(shù)字化攝影測(cè)量的核心問(wèn)題。 影像相關(guān)是利用互相關(guān)函數(shù)，評(píng)價(jià)兩塊影像的相似性以確定同

32、名點(diǎn)。相關(guān)系數(shù)法二維相關(guān)一般在左影像上先確定一個(gè)待定點(diǎn)，稱之為目標(biāo)點(diǎn)，以此待定點(diǎn)為中心選取m x n（可取m = n）個(gè)像素的灰度陣列作為目標(biāo)區(qū)或稱目標(biāo)窗口。為了在右影像上搜索同名點(diǎn)，必須估計(jì)出該同名點(diǎn)可能存在的范圍，建立一個(gè) k x l（k m, ln）個(gè)像素的灰度陣列作為搜索區(qū)，相關(guān)的過(guò)程就是依次在搜索區(qū)中取出m x n個(gè)像素灰度陣列（搜索窗口通常取m = n），計(jì)算其與目標(biāo)區(qū)的相關(guān)系數(shù)。協(xié)方差法協(xié)方差法與相關(guān)系數(shù)法類似，只是相似性判據(jù)不同，這里采用協(xié)方差值作為相似性判據(jù)。最小二乘影像匹配原理影像匹配中判斷影像相似的度量很多，其中有一種是“灰度差的平方和最小”。若將灰度差記為余差v，則上述

33、判斷可寫為vv和=min影像灰度的系統(tǒng)變形有兩大類：一類是輻射畸變；另一類是幾何畸變。 在影像匹配中引入這些變形參數(shù)，同時(shí)按最小二乘的原則，解求這些參數(shù)，就是最小二乘影像匹配的基本思想。核面與核線通過(guò)攝影基線S1S2與任一物方點(diǎn)A所作的平面WA稱為通過(guò)點(diǎn)A的核面。通過(guò)像主點(diǎn)的核面稱為主核面。在立體像對(duì)中，左、右影像各有其自身的主核面，一般兩個(gè)主核面是不重合的。核面與影像面的交線稱為核線，如圖中l(wèi)1和l2是通過(guò)同名像點(diǎn)a1和a2的一對(duì)同名核線。在一條核線上的任一點(diǎn)其在另一幅影像上的同名像點(diǎn)必定位在其同名核線上。沿核線重采樣在影像數(shù)字化過(guò)程中，像元素按矩陣形式規(guī)則排列，掃描行不是核線方向。因此，欲

34、進(jìn)行核線相關(guān)，必須先找到核線，而且核線確定的精度直接影響到影像相關(guān)的精度。有多種方法確定同名核線，如：基于數(shù)字影像幾何糾正的方法。 數(shù)字影像是個(gè)規(guī)則排列的灰度格網(wǎng)序列，為了獲取核線的灰度序列，必須對(duì)原始影像灰度重采樣。一維相關(guān)在核線影像上，只需要進(jìn)行一維搜索。理論上，目標(biāo)窗與搜索區(qū)均可以是一維窗口。但是，由于兩影像窗口的相關(guān)系數(shù)一般是統(tǒng)計(jì)量，為了保證相關(guān)結(jié)果的可靠性，應(yīng)有較多的樣本進(jìn)行估計(jì)，因而目標(biāo)窗口中的像素不應(yīng)太少。因此一維相關(guān)目標(biāo)區(qū)的選取一般應(yīng)與二維相關(guān)時(shí)相同，取一個(gè)以待定點(diǎn)為中心，m x n（可取m = n）個(gè)像素的窗口。此時(shí)搜索區(qū)為m x l（ln）個(gè)像素的灰度陣列，搜索工作只在一個(gè)

35、方向進(jìn)行，即計(jì)算相關(guān)系數(shù)。基于特征的影像匹配如前所述的影像匹配算法，均是在以待定點(diǎn)為中心的窗口（或稱區(qū)域）內(nèi)，以影像的灰度分布為影像匹配的基礎(chǔ)，故它們被稱為灰度匹配 。 在很多場(chǎng)合，影像匹配主要是用于配準(zhǔn)那些特征點(diǎn)、線或面。為有別于前述的基于灰度的匹配，這一類算法被稱為特征匹配或基于特征的匹配基本思想：首先用某種特征提取算子提取影像中的特征(點(diǎn)、線、面)；然后對(duì)提取的特征進(jìn)行參數(shù)描述；最后以特征的參數(shù)值為依據(jù)進(jìn)行同名特征的搜索，繼而獲得同名像點(diǎn)。 一般來(lái)說(shuō)，特征匹配可分為三步：特征提取；利用一組參數(shù)對(duì)特征作描述；利用參數(shù)進(jìn)行特征匹配。Moravec算子1計(jì)算各像元的有利值 IV 。在55的窗口

36、內(nèi)沿著圖示四個(gè)方向分別計(jì)算相鄰像元間灰度差的平方和，取其中最小者作為該像元的有利值。2給定一經(jīng)驗(yàn)閾值，將有利值大于閾值的點(diǎn)作為候選點(diǎn)。3抑制局部非最大。在一定大小窗口中（如55，77，99像元等），將上一步所選的候選點(diǎn)與其周圍的候選點(diǎn)比較，若該像元的有利值非窗口中最大值，則去掉；否則，該像元被確定為特征點(diǎn)。 綜上所述，Moravec算子是在四個(gè)主要方向上，選擇具有最大最小灰度方差的點(diǎn)作為特征點(diǎn)。線特征提取算子“邊緣”可定義為影像局部區(qū)域特征不相同的那些區(qū)域間的分界線，而“線”則可以認(rèn)為是具有很小寬度的其中間區(qū)域具有相同的影像特征的邊緣對(duì)常用方法有差分算子、拉普拉斯算手、LOG算子等 梯度算子

37、梯度能夠反映灰度值在x,y方向的不連續(xù)性。Sobel算子 考察它上下、左右鄰點(diǎn)灰度的加權(quán)差。與之接近的鄰點(diǎn)的權(quán)。特征提取 采用特征分割法分別對(duì)左右圖像沿核線提取點(diǎn)特征或線特征，并將一條核線上的特征定義為由三個(gè)特征點(diǎn)（零交點(diǎn)Z：一階差分最大的點(diǎn)，及兩個(gè)拐點(diǎn)S1,S2）組成的特征段。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)1992年8月數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站正在由試驗(yàn)階段步入攝影測(cè)量的生產(chǎn)階段。 1996年7月數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站已進(jìn)入了使用階段。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的組成硬件組成：計(jì)算機(jī);外部設(shè)備：立體觀測(cè)設(shè)備;操作控制設(shè)備輸入設(shè)備：影像數(shù)字化儀輸出設(shè)備：矢量繪圖儀;柵格繪圖儀軟件組成：數(shù)字影像處理軟件主要包括：影像旋轉(zhuǎn)；影像

38、濾波；影像增強(qiáng)；特征提取模式識(shí)別軟件主要包括：特征識(shí)別與定位，框標(biāo)的識(shí)別與定位；影像匹配（同名點(diǎn)、線與面的識(shí)別）；目標(biāo)識(shí)別解析攝影測(cè)量軟件主要包括：定向參數(shù)計(jì)算；空中三角測(cè)量解算；核線關(guān)系解算，坐標(biāo)計(jì)算與變換；數(shù)值內(nèi)插，數(shù)字微分糾正；投影變換輔助功能軟件主要包括：數(shù)據(jù)輸入輸出；數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；注記；質(zhì)量報(bào)告；跨接法影像匹配特征提取構(gòu)成跨接法匹配窗口跨接法影像匹配邊緣跟蹤，傳遞匹配特征數(shù)字地面模型（DTM）就是一個(gè)用于表示地面特征的空間分布的數(shù)據(jù)陣列，最常用的是用一系列地面點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y以及該地面點(diǎn)的高程Z或?qū)傩越M成的數(shù)據(jù)陣列。若地面按一定格網(wǎng)形式有規(guī)則地排列，點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y可由起始原點(diǎn)推

39、算而無(wú)需記錄，這樣地表面形態(tài)只用點(diǎn)的高程Z來(lái)表達(dá)，稱為數(shù)字高程模型（DEM）。數(shù)字地面模型的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字地面模型DTM（Digital Terrain Model）最初是美國(guó)麻省理工學(xué)院Miller教授為了高速公路的自動(dòng)設(shè)計(jì)于1956年提出來(lái)的 。 它被用于各種線路（鐵路、公路、輸電線路）的設(shè)計(jì)及各種工程的面積、體積、坡度的計(jì)算，任意兩點(diǎn)間可視性判斷及繪制任意斷面圖。在測(cè)繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖與地圖的修測(cè)。在遙感中可作為分類的輔助數(shù)據(jù)。 它是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、合理規(guī)劃及洪水險(xiǎn)情預(yù)報(bào)等。 在軍事上可用于導(dǎo)航及導(dǎo)彈制導(dǎo)。 在工

40、業(yè)上可利用數(shù)字表面模型DSM（Digital Surface Model）或數(shù)字物體模型DOM（Digital Object Model）繪制出表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體的形狀。數(shù)字地面模型的發(fā)展過(guò)程 50年代末是其概念的形成。 60年至70年代對(duì)DTM內(nèi)插問(wèn)題進(jìn)行研究 70年代中、后期對(duì)數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行了研究 80年代以來(lái)，對(duì)DTM的研究涉及到DTM系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)DEM的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì) 存貯量最小、便于使用管理。缺點(diǎn)是有時(shí)不能準(zhǔn)確表示地形的結(jié)構(gòu)與細(xì)部不規(guī)則三角網(wǎng)TIN 若將按地形特征采集的點(diǎn)按一定規(guī)則連接成覆蓋整個(gè)區(qū)域且互不重疊的許多三角形，構(gòu)成一個(gè)不規(guī)則三角網(wǎng)TIN表示的DEM,通常稱為三角網(wǎng)DEM或T

41、IN。 能較好地顧及地貌特征點(diǎn)、線，表示復(fù)雜地形表面比矩形格網(wǎng)精確。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用與管理也較復(fù)雜。DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集方法地面測(cè)量：利用自動(dòng)記錄的測(cè)距經(jīng)緯儀在野外實(shí)測(cè) 現(xiàn)有地圖數(shù)字化：用數(shù)字化儀對(duì)已有地圖上的信息，進(jìn)行數(shù)字化的方法。 手扶跟蹤數(shù)字化儀 掃描數(shù)字化儀 半自動(dòng)跟蹤數(shù)字化儀 空間傳感器：利用GPS、雷達(dá)和激光測(cè)高儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集沿等高線采樣：沿等高線采樣可按等距離間隔記錄數(shù)據(jù)或按等時(shí)間間隔記錄數(shù)據(jù)方式進(jìn)行。 規(guī)則格網(wǎng)采樣：方法簡(jiǎn)單、精度較高、作業(yè)效率也較高；特征點(diǎn)可能丟失。 沿?cái)嗝鎾呙瑁韩@取數(shù)據(jù)的精度比其它方法要差，特別是在地形變化趨勢(shì)改變處，常常存在系統(tǒng)誤差。

42、 漸進(jìn)采樣：先按預(yù)定的比較稀疏的間隔進(jìn)行采樣，獲得一個(gè)較稀疏的格網(wǎng)，然后分析是否需要對(duì)格網(wǎng)加密。選擇采樣：可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇采樣。 混合采樣：將規(guī)則采樣與選擇采樣結(jié)合起來(lái)進(jìn)行。 自動(dòng)化DEM數(shù)據(jù)采集：按影像上的規(guī)則格網(wǎng)利用數(shù)字影像匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)采集數(shù)字高程模型內(nèi)插的特點(diǎn)一般總是將測(cè)區(qū)或圖幅劃分成較小的計(jì)算單元，采用局部函數(shù)內(nèi)插方法，并在內(nèi)插中兼顧一般數(shù)據(jù)點(diǎn)和地形特征點(diǎn)、線，并且根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)采集的不同方法采取相應(yīng)的內(nèi)插方法。逐點(diǎn)內(nèi)插方法優(yōu)劣勢(shì)以每一待定點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)。逐點(diǎn)內(nèi)插法十分靈活，精度較高，計(jì)算方法簡(jiǎn)單又不需很大的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，但計(jì)算速度可能比其它方法慢移動(dòng)曲面

43、擬合法是一個(gè)以待求點(diǎn)為中心的逐點(diǎn)內(nèi)插法，它定義一個(gè)新的局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)而求出待定點(diǎn)的高程。通常是將坐標(biāo)原點(diǎn)移到待定點(diǎn)上，而采用的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)落在半徑為R的圓內(nèi)。1建立局部坐標(biāo)：對(duì)DEM每一個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)，從數(shù)據(jù)點(diǎn)中檢索出對(duì)應(yīng)該DEM格網(wǎng)點(diǎn)的幾個(gè)分塊格網(wǎng)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將坐標(biāo)原點(diǎn)移至該DEM格網(wǎng)點(diǎn)P（Xp，Yp）：2選取鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)：為了選取鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以待定點(diǎn)P為圓心，以 R為半徑作圓，凡落在圓內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)即被選用。選擇的點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，則應(yīng)增大R的數(shù)值，直至數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)n滿足要求。3列出誤差方程式。4計(jì)算每一數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)：在求解中還可以對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)給一權(quán)P，該值并不表示數(shù)據(jù)點(diǎn)采樣的精度，而是表示

44、該點(diǎn)高程對(duì)待定點(diǎn)高程的作用大小。5法化求解多面函數(shù)法DEM內(nèi)插思想基本思想：在每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上建立一個(gè)曲面通常是旋轉(zhuǎn)曲面，通過(guò)將這些曲面按一定比例的疊加來(lái)最佳地描述所要求的物體表面，并使疊加后的曲面嚴(yán)格地通過(guò)各數(shù)據(jù)點(diǎn)。有限元法DEM內(nèi)插思想為了解算一個(gè)函數(shù)，把它分成為許多適當(dāng)大小的“單元”，在每一單元中用一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)，例如多項(xiàng)式來(lái)近似地代表它，并保證相鄰單元間有連續(xù)（或光滑）的過(guò)渡。規(guī)則格網(wǎng)DEM的存貯管理1 DEM數(shù)據(jù)文件的存貯： 文件頭+各格網(wǎng)點(diǎn)的高程2地形數(shù)據(jù)庫(kù) ：將整個(gè)范圍劃分成若干地區(qū)，每一地區(qū)建立一個(gè)子庫(kù)，將這些地區(qū)合并成一個(gè)高一層次的大區(qū)域構(gòu)成整個(gè)范圍的數(shù)據(jù)庫(kù)DEM數(shù)據(jù)壓縮中常用的方法有整型量存貯、差分映射及壓縮編碼等。TIN存儲(chǔ)三角網(wǎng)數(shù)字地面模型TIN的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式與矩形格網(wǎng)DTM存儲(chǔ)方式大不相同，它不僅要存儲(chǔ)每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的高程，還要存儲(chǔ)其平面坐標(biāo)、網(wǎng)點(diǎn)連接的拓?fù)潢P(guān)系、三角形及鄰接三角形等信息。常用的TIN存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有以下三種形式：直接表示網(wǎng)點(diǎn)鄰接關(guān)系；直接表示三角形及鄰接關(guān)系；混合表示網(wǎng)點(diǎn)及三角形鄰接關(guān)系。直接表示網(wǎng)點(diǎn)鄰接關(guān)系的結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)最大特點(diǎn)是存貯量小，編輯方便。但是三角形及鄰接關(guān)系都需要實(shí)時(shí)再生成，且計(jì)算量較大，不便于TIN的快速檢索與顯示。直接表示三角形及鄰接關(guān)系的結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)檢索網(wǎng)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系效