攝影測量學復習文檔

《攝影測量學》課程復習大綱第一章：緒論（一） 攝影測量學的定義（傳統(tǒng)、現(xiàn)代、比較）：1、 傳統(tǒng)攝影測量學定義攝影測量學是利用光學攝影機獲取的像片，經過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關系的一門學科。2、 現(xiàn)代定義：攝影測量與遙感1988年ISPRS在日本京都第16屆大會上定義：攝影測量與遙感是對非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像采用數(shù)字方式進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學和技術。（二） 航空影像與地形圖的優(yōu)缺點比較：1、 影像特點：1.直觀；信息豐富；目標之間相對關系固定，無絕對的地理方位等信息；2、 地形圖特點：1.統(tǒng)一的比例尺；符號化；地貌、地物綜合取舍；目標具備地理坐標及方位絕對信息；3、 航空影像一一地形圖主要特點：在像片上進行量測和解譯，無需接觸物體本身，因而很少受自然和地理等條件的限制。各種技術的迅猛發(fā)展，使攝影測量學發(fā)展為攝影測量與遙感學科。（三） 測繪4D產品的定義：測繪4D產品（DEM，DOM，DLG，DRG）1、 數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，縮寫DEM）；2、 數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap，縮寫DOM）；3、 數(shù)字線劃地圖（DigitalLineGraphic，縮寫DLG）；4、 數(shù)字柵格地圖（DigitalRasterGraphic，縮寫DRG）；（四） 攝影測量分類和特點：1、 按距離分（按攝影機平臺與被攝目標距離的遠近分）：航天攝影測量（SatellitePhotogrammetry）（＞160Km）；航空攝影測量（AerialPhotogrammetry）（2Km~30Km）；地面攝影測量（TerrestrialPhotogrammetry）（100m~300m）；近景攝影測量（Close-rangePhotogrammetry）（（＜100m）；顯微攝影測量（Micro-Photogrammetry）；2、 按技術手段分：模擬攝影測量（AnalogPhotogrammetry）（像片，模擬解算）；解析攝影測量（AnalyticalPhotogrammetry）（像片，數(shù)字解算）；數(shù)字攝影測量（DigitalPhotogrammetry）（數(shù)字圖像，數(shù)字解算）；3、 特種攝影測量分為：雷達攝影測量，雙介質攝影測量，X射線攝影測量；4、攝影測量學特點：（1） 物體本身獲得被攝物體信息；（2） 由二維影像重建三維目標；（3） 面采集數(shù)據(jù)方式；（4） 同時提取物體的幾何與物理特性；（五）攝影測量學的三個發(fā)展階段及特點:發(fā)展階段原始資料投影方式儀器操作方式產品模擬攝影測量像片物理投影模擬測圖儀手工模擬產品解析攝影測量像片數(shù)字投影解析測圖儀機助作業(yè)員操作模擬產品數(shù)字產品數(shù)字攝影測量數(shù)字化影像數(shù)字影像數(shù)字投影計算機自動化操作+作業(yè)員干預數(shù)字產品模擬產品1、 模擬攝影測量：利用光學/機械投影方法實現(xiàn)攝影過程的反轉，用兩個/多個投影器模擬攝影機攝影時的位置和姿態(tài)構成與實際地形表面成比例的幾何模型，通過對該模型的量測得到地形圖和各種專題圖。2、 解析攝影測量：以電子計算機為主要手段，通過對攝影像片的量測和解析計算方法的交會方式來研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質及其相互關系，并提供各種攝影測量產品的一門科學。3、 數(shù)字攝影測量：基于攝影測量的基本原理，通過對所獲取的數(shù)字/數(shù)字化影像進行處理，自動（半自動）提取被攝對象用數(shù)字方式表達的幾何與物理信息，從而獲得各種形式的數(shù)字產品和目視化產品。第二章：影像獲?。?）攝影成像原理：攝影成像原理：小孔成像（在小孔處安裝一個攝影物鏡，在成像處放置感光材料，物體經攝影物鏡成像于膠片上，膠片受攝影光線的光化作用后，經攝影處理可取得景物的光學影像。）（2）量測用攝影機和非量測攝影機的基本特征：1、 量測用攝影機的特征：量測攝影機的像距是定值稱為攝影機主距，用f表示；承片框上具有框標；內方位元素x0，y0,f的數(shù)值是已知的。（航攝像片為量測像片，有光學框標和機械框標，航攝像片的大小為18cmX18cm,23cmX23cm）2、 非量測攝影機的基本特征：1、 非量測攝影機無框標裝置；2、 物鏡畸變差大；3、 焦距不是固定值；4、 種類繁多。（3）框幅式光學航空攝影機：（P4）是基于膠片的光學模擬攝影機，每次攝影只能取得一幀影像，像幅尺寸為18cmx18cm,23cmx23cm，主要工作平臺為飛機。（4） 框標、主光軸、焦點、節(jié)點、視場、視場角、像場、像場角、像方空間、物方空間的概念；（P5-6）1、 框標：航空攝影機中，在固定不變的承片框上，四個邊的中點各安置的一個機械標志。兩兩相對的框標連線成正交，其交點成為像片平面坐標系的原點，從而使攝影的像片上構成直角框標坐標系。2、 主光軸：組成物鏡的各個透鏡光學中心位于同一直線上，這條直線稱為主光軸，用LL表示；3、 焦點：主光軸與像平面和物方平面的交點，用“F”表示；4、 節(jié)點：共扼光線與主光軸的一對交點，用“s”表示；5、 視場：光線透過物鏡后在焦面上形成的亮度不均勻的光亮圈稱為鏡頭的視場；6、 視場角：由物鏡后節(jié)點向視場邊緣射出的光線所張開的角成為視場角，用2a表示；7、 像場：視場內攝影時影像相當清晰的光亮圈為像場；8、 像場角：由鏡頭后節(jié)點向像場邊緣射出的光線所張開的角成為像場角，用20表示；9、 像方空間、物方空間：若以平面H1、H2來等價物鏡組，則平面H1、H2將空間分為兩個部分，物體所處的空間為物方空間，構像所處的空間稱像方空間。（見書5頁第五段）（5） 攝影測量與遙感影像獲取方法的異同點。共同：不與目標直接接觸；不同：傳感器類型不同；傳感器平臺不同；隨時間發(fā)展，兩者差異越來越小第三章：攝影測量基礎知識（1）攝影比例尺與攝影行高的概念、關系；1、攝影比例尺：其嚴格定義為航攝像片上一線段的影像與實地相應線段的水平距離之比。由于航空攝影時，受地面起伏和像片傾斜的影響，航攝像片上影像比例尺處處不相等，故我們所說的比例尺是指平均比例尺。平均比例尺：視攝影像片水平、地面取平均高程時，像片上的線段l與地面上相應的水平距L之比為攝影比例尺。J=L=fmLHf為攝影機主距，H為航高2、攝影航高：當取攝區(qū)內的平均高程面作為攝影基準面時，攝影機的物鏡中心到該面的距離成為航高，一般用H表示。3、攝影比例尺表示為：J=JmLH（2）空中攝影過程；（p23）1、 航攝計劃：確定測區(qū)范圍；選用攝影機；確定攝影比例尺及行高；需用相片的數(shù)量、日期及航攝成果的驗收等。2、 航飛實施；3、 攝影處理：（3） 攝影測量生產對攝影資料的基本要求（能夠簡單歸納，注意基本數(shù)據(jù)）；影像色調：影像清晰，色調一致，均勻；影像重疊：航向重疊一般要求為60%—65%，最小不得小于53%；旁向重疊要求為30%—40%，最小不得小于15%；>像片傾角：W3°；航線彎曲：W3%；>像片旋轉角：W8°；（4）航攝像片上特殊的點、線、面（重點）；（P28）□:地函E餐片面P主妥亦集永平函E主色弱□:地函E餐片面P主妥亦集永平函E主色弱IL主橫弱虬虬等比弱h=h=兼主點。地主點D理質點u地廄點N地再辱紹點C主令點i主擂點J（5）攝影測量常用的坐標系統(tǒng)（定義、轉換）;像平面直角坐標系：像空間直角坐標系：?像空間輔助坐標系：?地面攝影測量坐標系:?地面測量坐標系：（6） 航攝像片的內、外方位元素（概念、作用）；（確定攝影時攝影中心、像片與地面三者之間相關位置關系的參數(shù)）1、 像片內方位元素：確定攝影物鏡后節(jié)點與像片之間相互關系的參數(shù)作用：內方位元素（f,x0,y0）可恢復攝影光束2、 像片外方位元素:確定像片攝影瞬間在地面直角坐標系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)作用：外方位線元素：描述攝影中心在地面空間直角坐標系中的坐標（Xs、Ys、Zs）?外方位角元素：描述攝影光束的空間姿態(tài)（7） 什么是共線方程？它在攝影測量中有何應用？1、確定攝影時攝影中心、像片上像點與對應地面目標三者之間關系的函數(shù)關系。它描述了像點a、攝影中心S與地面點A位于一條直線上。X Y Z1 = = =—XA-X Ya-YZA-Z人「a(X-X)+b(Y-Y)+c(Z-Z)x=—f 1 ^ 1 ^ 1 ^ a(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)3 s3 s3 sra(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)y=—f—2 s 2 s 2 a(X—X)+b(Y—Y)+c(Z—Z)3 s3 s3 s2、共線條件方程的應用求像底點坐標單像空間后方交會和多像空間前方交會攝影測量中的數(shù)字投影基礎航空影像模擬光束法平差的基本數(shù)學模型利用DEM制作數(shù)字正射影像圖利用DEM進行單張像片測圖第四章：雙像立體測圖基礎與立體測圖（1） 人造立體視覺必須符合自然界立體觀察的四個條件；兩張像片必須是從不同攝影站攝取的。兩眼各看一張像片，即必須分像。必須使同名像點的連線與眼基線平行，以保證兩視線在同一個視平面內。比例尺基本一致（比例尺的差異小于比例尺的15%）（2） 立體像對的點、線、面（基本概念）；1、 立體像對2、 攝影中心3、 攝影基線4、 像主點5、 同名像點與同名射線6、 核面、核線與核點所有同名光線都處在各自對應的核面內，即攝影時各對同名光線共面；基線的延長線與左右像片面的交點稱為核點，在傾斜像片上諸核線都匯聚于核點；當像片與基線平行時，核點在無窮遠處。（3）立體攝影測量的基本原理；1、基本原理：利用像對進行立體測圖，必須重建與實地相似且符合比例尺及空間方位的幾何模型。即：在室內實現(xiàn)攝影過程的幾何反轉。（4）立體像對的相對定向與相對定向元素（概念）。相對定向的含義是：恢復攝影瞬間立體像對左右像片之間的相對空間方位。確定兩個像片的相對空間方位需要5個參數(shù)

錚對的相對方位無JB錚對的相對方位無JB連續(xù)像對的相對定向元素-以左像空系為基礎心決定了攝影基線的方向,虹％埒旋了右光束對于左光溟的旋轉方位〉單獨像對的相對定向元素：以基線坐標系為基礎基線坐標系:左攝站為原點，攝影基線為u軸，左主核面為uw面，w軸向上為正，v軸按右手法則來確定的坐標系。特點：在不改變兩投影中心位置的情況下，通過兩個光束旋轉來確定相對方位，適用于單獨像對的作業(yè)，因此又稱為單獨像對系統(tǒng)。第五章：攝影測量解析基礎

（1） 攝影測量空間后方交會的基本思想；根據(jù)影像覆蓋范圍內一定數(shù)量的分布合理的地面控制點（已知其像點和地面點的坐標），利用共線條件方程求解像片外方位元素。（2） 空間后方交會的解算過程；第十林安聞后方支會2.甘算過程2.甘算過程K讀入原始數(shù)據(jù)jc,JGry.￡龍E幻 _2、確宋外方傳元素初值（版。=空=坦』蛆=歲=!￡1,春。=7^,心妒=丁任命3、組誤差方程袈（利用已口值和近似值，組廷TbM.Y?FfZ和e34、法化，答解法方程

解算外方位元素改正教（站,EMdZsr/鼠位嘰m）和改正值Xj*+j=Xsi-dXsi+1tYsk+1=Ys^-d^,Zsk+1=Zs^-必由疔=礦+d.甘,?*+J= +d^k+1,tck+I=-dKk+I結果輸出空間前方交會的基本關系式;(4)雙像解析的空間后交-前交方法的基本步驟;（5）解析法相對定向的基本思想;、解析相對定向原理解析相對定向原理wLwL=0K2（6）立體模型的解析法絕對定向的基本原理和步驟;（7）雙像解析攝影測量三種解法的比較。雙像解析攝影測量：根據(jù)立體像對中的物像幾何關系，用數(shù)學計算方法解求被攝目標空間坐標的理論方法。常用的理論方法有：1、 單像空間后方交會+雙像空間前方交會2、 解析相對定向+解析絕對定向3、光線束法嚴密解三種方法對比：方法精度求解難易主要缺點適用范圍后方-前方較低較易無檢核條件獲取少量點坐標解析定向較高較難不能直接得到外方位元素單航帶解析攝影測量光束法高難誤差方程改寫項目過多光束法解析測量第六章：解析空中三角測量（1）解析空中三角測量的基本概念和方法分類；基本概念：解析空中三角測量就是以像片上量測的像點坐標為依據(jù)，采用較嚴密的數(shù)學模型，按最小二乘法原理，用少量地面控制點為平差條件，用數(shù)字電子計算機解算測圖所需地面控制點的空間坐標及每張像片外方位元素。方法分類：?根據(jù)平差計算采用的數(shù)學模型：航帶法、獨立模型法、光束法。?根據(jù)平差計算的范圍：單模型、單航帶和區(qū)域網(wǎng)解析法。（2）三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的基本原理和比較。1、 航帶法：航帶法空中三角測量研究的對象是一條航帶的模型，即首先要把許多立體像對所構成的單個模型連接成航帶模型，然后，把一個航帶模型視為一個單元模型進行解析處理。2、 獨立模型法：獨立模型法空中三角測量是把單元模型視為剛體，利用各單元模型間的公共點彼此連接成一個區(qū)域。在連接過程中，每個單元模型只做旋轉、縮放和平移。在變換中要使模型間公共點的坐標盡可能一致，控制點的攝測坐標與其地面坐標盡可能一致，同時觀測值的改正數(shù)的平方和最小，然后按照最小二乘法原理求得待定點的地面攝測坐標。3、光束法：光束法平差是以共線方程式作為數(shù)學模型，像點的像平面坐標觀測值是未知數(shù)的非線性函數(shù)，線性化后，按最小二乘原理進行計算。而計算中要在提供一個近似解的基