《攝影測(cè)量測(cè)》課件

《攝影測(cè)量學(xué)》攝影測(cè)量學(xué)是一門將攝影技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量和制圖的學(xué)科。它利用從多個(gè)角度拍攝的圖像來獲取物體或場(chǎng)景的形狀、位置和大小信息。課程介紹地理空間數(shù)據(jù)獲取攝影測(cè)量學(xué)是一門利用圖像獲取地理空間數(shù)據(jù)的學(xué)科。三維模型重建攝影測(cè)量可以重建建筑、地形等三維模型。地圖制作攝影測(cè)量是地圖制作的重要技術(shù)基礎(chǔ)，用于創(chuàng)建地形圖、正射影像圖等。攝影測(cè)量學(xué)概述攝影測(cè)量學(xué)是利用攝影技術(shù)獲取地面目標(biāo)的影像，并通過這些影像進(jìn)行測(cè)量、制圖和分析的一門學(xué)科。它是測(cè)繪學(xué)的重要分支，廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪、城市規(guī)劃、資源調(diào)查等領(lǐng)域。攝影測(cè)量學(xué)涉及多個(gè)學(xué)科，包括攝影、幾何學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。其基本原理是根據(jù)影像的幾何關(guān)系，恢復(fù)目標(biāo)的空間位置和形狀信息。攝影測(cè)量學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域城市規(guī)劃與管理利用航空或地面影像數(shù)據(jù)建立城市三維模型，用于城市規(guī)劃、交通管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。資源勘探與管理進(jìn)行地形測(cè)繪、礦產(chǎn)資源勘探、森林資源調(diào)查、水資源管理等，為資源開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。圖像采集與影像數(shù)據(jù)1影像采集設(shè)備攝影測(cè)量中，影像采集設(shè)備主要包括航空相機(jī)、地面相機(jī)和掃描儀等。2圖像采集方式圖像采集方式分為航空攝影、地面攝影和掃描攝影三種。3影像數(shù)據(jù)格式影像數(shù)據(jù)格式主要包括TIFF、JPEG、GeoTIFF等格式。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)字影像數(shù)字影像由傳感器記錄，每個(gè)像素都包含了光強(qiáng)度信息?？臻g參考數(shù)字影像被分配到特定空間參考系，如WGS-84。幾何模型描述攝影測(cè)量中數(shù)字影像和現(xiàn)實(shí)世界的幾何關(guān)系。數(shù)據(jù)處理包括配準(zhǔn)、正射校正、三維重建等步驟。攝影機(jī)幾何特性11.焦距焦距是鏡頭光心到圖像平面的距離，決定影像的放大倍率。22.主點(diǎn)主點(diǎn)是攝影機(jī)光軸與像平面交點(diǎn)，是影像的中心點(diǎn)。33.像主點(diǎn)像主點(diǎn)是主點(diǎn)在影像上的投影，也是影像的中心點(diǎn)。44.像平面傾斜像平面傾斜是指像平面與水平面之間的夾角，影響影像的幾何畸變。內(nèi)方位元素的確定1測(cè)量使用精確測(cè)量?jī)x器2計(jì)算根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算3校正校正鏡頭畸變等誤差內(nèi)方位元素指攝影機(jī)內(nèi)部的幾何參數(shù)，包含焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)和像主點(diǎn)坐標(biāo)。這些參數(shù)決定了攝影機(jī)如何將三維世界投影到二維圖像上。確定內(nèi)方位元素是攝影測(cè)量中的關(guān)鍵步驟，它直接影響著影像的幾何精度和后續(xù)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。外方位元素的確定1相機(jī)位置確定攝影瞬間相機(jī)在空間中的位置2相機(jī)姿態(tài)確定攝影瞬間相機(jī)相對(duì)于水平面的方向3計(jì)算方法空間后交會(huì)法、空間前方交會(huì)法等外方位元素是攝影測(cè)量中至關(guān)重要的參數(shù)，是進(jìn)行影像測(cè)量、三維重建和正射校正的基礎(chǔ)。外方位元素的精確確定直接影響著攝影測(cè)量成果的精度和可靠性。數(shù)字影像坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系以大地經(jīng)緯度和高程為基本參數(shù)，描述地球表面點(diǎn)的地理位置，對(duì)應(yīng)世界大地坐標(biāo)系WGS-84。投影坐標(biāo)系將地球表面上的經(jīng)緯度坐標(biāo)投影到平面坐標(biāo)系上，方便平面測(cè)量和地圖繪制，如UTM坐標(biāo)系。影像坐標(biāo)系以影像的像素行和列為基本坐標(biāo)軸，描述像素在影像中的位置，對(duì)應(yīng)影像的內(nèi)部坐標(biāo)系。數(shù)字影像測(cè)量數(shù)字影像測(cè)量數(shù)字影像測(cè)量是利用數(shù)字影像進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)，將傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量原理數(shù)字影像測(cè)量基于攝影測(cè)量原理，利用影像上的特征點(diǎn)和地面控制點(diǎn)之間的幾何關(guān)系，計(jì)算目標(biāo)物體的空間位置和形狀。測(cè)量方法數(shù)字影像測(cè)量常用的方法包括數(shù)字影像解譯、數(shù)字影像匹配、立體測(cè)量等，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的測(cè)量方法。測(cè)量應(yīng)用數(shù)字影像測(cè)量廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪、城市規(guī)劃、資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、文物保護(hù)等領(lǐng)域，為各行業(yè)提供精確的空間數(shù)據(jù)和信息。地面控制點(diǎn)測(cè)量地面控制點(diǎn)(GCP)地面控制點(diǎn)是已知坐標(biāo)的點(diǎn)，用于將攝影測(cè)量模型與地面坐標(biāo)系對(duì)齊。測(cè)量方法地面控制點(diǎn)測(cè)量通常使用GNSS接收機(jī)或全站儀來確定其坐標(biāo)。點(diǎn)選擇選擇地面控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮其可見性、穩(wěn)定性和分布。數(shù)據(jù)處理地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)用于校正影像幾何變形，提高攝影測(cè)量模型精度?？罩腥菧y(cè)量1控制點(diǎn)測(cè)量地面控制點(diǎn)是確定影像的絕對(duì)位置和姿態(tài)的關(guān)鍵。2空間關(guān)系通過測(cè)量多個(gè)影像之間的空間關(guān)系，確定它們的位置和姿態(tài)。3幾何模型建立影像與地面點(diǎn)的幾何模型，將影像坐標(biāo)與地面坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來。4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面坐標(biāo)，得到準(zhǔn)確的地理信息?？罩腥菧y(cè)量是一種重要的攝影測(cè)量技術(shù)，用于確定影像的空間位置和姿態(tài)。攝影測(cè)量數(shù)學(xué)模型攝影機(jī)模型描述攝影機(jī)在空間中的位置和方向，以及其內(nèi)部參數(shù)。影像幾何模型描述像點(diǎn)和地面點(diǎn)之間的幾何關(guān)系，包括投影變換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和空間定位。地面控制點(diǎn)模型使用地面控制點(diǎn)的信息，建立地面坐標(biāo)系和影像坐標(biāo)系之間的關(guān)系?？臻g參考模型將影像數(shù)據(jù)投影到統(tǒng)一的空間參考系，確保不同影像之間的幾何一致性。數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型(DEM)是地球表面高程的數(shù)字表示，用于描述地形地貌。它通常以柵格數(shù)據(jù)格式表示，每個(gè)柵格單元格代表一個(gè)地理位置，其值對(duì)應(yīng)于該位置的標(biāo)高。DEM在各種地理空間應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，包括地形分析、洪水模擬、可視化和三維建模。數(shù)字正射影像圖地理空間參考正射影像圖校正了地形起伏，將影像投影到水平面上，方便地理信息分析和疊加。真實(shí)地表模擬數(shù)字正射影像圖保留了影像的真實(shí)紋理和細(xì)節(jié)，更好地模擬地表狀況。應(yīng)用廣泛數(shù)字正射影像圖應(yīng)用于土地利用、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃等領(lǐng)域，提供重要的空間信息。影像配準(zhǔn)和正射校正1影像配準(zhǔn)將不同時(shí)間、不同角度拍攝的影像進(jìn)行拼接。2幾何校正消除影像幾何變形，使影像符合地面坐標(biāo)系。3正射校正將影像投影到水平面上，形成正射影像圖。4影像鑲嵌將多個(gè)正射影像拼接成一張完整的影像圖。影像配準(zhǔn)和正射校正是攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理中至關(guān)重要的步驟。它確保不同影像之間的幾何一致性，并消除影像的幾何變形，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。數(shù)字測(cè)圖11.數(shù)字地形圖生成數(shù)字測(cè)圖將攝影測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字地形圖。22.數(shù)據(jù)精度高數(shù)字測(cè)圖可生成高精度地形圖，用于城市規(guī)劃、道路建設(shè)等。33.自動(dòng)化程度高數(shù)字測(cè)圖流程自動(dòng)化，提高效率，減少人工誤差。44.多種應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)字測(cè)圖廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。三維特征提取1點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過攝影測(cè)量或激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，包含了豐富的幾何信息。2特征識(shí)別利用算法識(shí)別點(diǎn)云中的特征點(diǎn)，例如角點(diǎn)、線段、平面。3特征提取將識(shí)別出的特征點(diǎn)進(jìn)行提取，形成三維特征模型，用于后續(xù)的分析和建模。三維影像重建三維影像重建是將二維影像信息轉(zhuǎn)化為三維模型的過程。1圖像配準(zhǔn)基于圖像特征匹配進(jìn)行圖像配準(zhǔn)2深度信息提取利用立體視覺或其他方法提取深度信息3三維模型構(gòu)建基于深度信息和紋理信息構(gòu)建三維模型4模型優(yōu)化對(duì)三維模型進(jìn)行優(yōu)化，例如表面平滑、紋理貼圖三維影像重建技術(shù)應(yīng)用于城市規(guī)劃、文物保護(hù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，為用戶提供更加真實(shí)的場(chǎng)景體驗(yàn)。攝影測(cè)量系統(tǒng)組成傳感器傳感器負(fù)責(zé)獲取影像數(shù)據(jù)。常見的傳感器包括航空相機(jī)、掃描儀、無人機(jī)搭載的攝像頭和地面激光掃描儀。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括圖像配準(zhǔn)、正射校正、三維重建等。輸出設(shè)備輸出設(shè)備負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)輸出為各種形式，例如數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型、三維模型等。控制中心控制中心負(fù)責(zé)管理整個(gè)攝影測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)行，包括傳感器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、輸出設(shè)備控制等。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)攝影機(jī)高精度相機(jī)，獲取高質(zhì)量圖像圖像處理系統(tǒng)處理、分析和生成三維模型定位系統(tǒng)GPS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，定位相機(jī)位置軟件平臺(tái)專業(yè)軟件，進(jìn)行影像測(cè)量和處理掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量1高精度掃描掃描儀可獲取物體的精確三維數(shù)據(jù)，為模型構(gòu)建提供可靠的基礎(chǔ)。2多種掃描方式掃描儀可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的掃描方式，如接觸式或非接觸式。3廣泛應(yīng)用掃描儀廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、文物保護(hù)、建筑測(cè)量等領(lǐng)域。無人機(jī)攝影測(cè)量高效率無人機(jī)可以快速覆蓋大面積區(qū)域，提高工作效率。高精度無人機(jī)搭載高分辨率相機(jī)，獲取精細(xì)的影像數(shù)據(jù)。靈活機(jī)動(dòng)無人機(jī)可用于復(fù)雜地形，如山區(qū)、森林等，完成傳統(tǒng)方法難以完成的任務(wù)。低成本無人機(jī)成本低，操作簡(jiǎn)單，降低了攝影測(cè)量成本。陸地激光掃描攝影測(cè)量高精度三維模型陸地激光掃描技術(shù)可以生成高精度三維模型，用于地形測(cè)繪、工程測(cè)量、文物保護(hù)等領(lǐng)域。高效數(shù)據(jù)采集掃描儀能夠快速獲取大量密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高效率。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域該技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、礦山開采、橋梁監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，提供精確的三維信息。攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理1數(shù)據(jù)預(yù)處理原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備與清洗，如幾何校正、噪聲去除2影像配準(zhǔn)對(duì)來自不同傳感器、不同時(shí)間或不同視角的影像進(jìn)行幾何匹配3三維重建利用影像信息生成三維模型，如數(shù)字表面模型(DSM)或數(shù)字地形模型(DTM)4數(shù)據(jù)融合將不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，如將影像與點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合，生成更完整的信息攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理的最終目的是生成可用于分析和應(yīng)用的結(jié)果，如數(shù)字正射影像圖、三維模型、地物信息等。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件功能全面數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件能夠進(jìn)行圖像處理、幾何校正、三維重建等操作，涵蓋了攝影測(cè)量流程的各個(gè)環(huán)節(jié)。操作便捷軟件提供友好的用戶界面和直觀的工具，使得用戶能夠輕松上手，快速完成各種任務(wù)。精度可靠軟件采用先進(jìn)的算法和技術(shù)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，滿足各種精度要求。應(yīng)用廣泛數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如地圖測(cè)繪、城市規(guī)劃、工程測(cè)量等，發(fā)揮著重要作用。攝影測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用三維模型重建攝影測(cè)量技術(shù)可生成詳細(xì)的三維模型，用于城市規(guī)劃、文物保護(hù)、災(zāi)害評(píng)估等領(lǐng)域。例如，可以重建古建筑、城市街景或自然地貌，以便進(jìn)行更深入的研究和分析。數(shù)字地圖制作攝影測(cè)量數(shù)據(jù)可以生成高精度數(shù)字地圖，包括地形圖、正射影像圖和三維模型。這些地圖廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、土地管理、資源勘探等領(lǐng)域。航空攝影測(cè)量應(yīng)用地形測(cè)繪航空攝影測(cè)量可用于生成詳細(xì)的地形圖和數(shù)字高程模型，為城市規(guī)劃、資源管理和災(zāi)害評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。城市規(guī)劃航空影像可以提供城市區(qū)域的整體視圖，幫助規(guī)劃人員進(jìn)行城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和土地利用管理。森林資源監(jiān)測(cè)航空攝影測(cè)量可用于監(jiān)測(cè)森林資源，包括森林覆蓋率、樹木高度和樹種組成，為森林保護(hù)和管理提供數(shù)據(jù)支持。工程攝影測(cè)量應(yīng)用橋梁工程運(yùn)用攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行橋梁的測(cè)量，可以高效獲取橋梁的幾何信息，用于橋梁的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)。水利工程攝影測(cè)量可用于水利工程的測(cè)量，例如水庫、大壩、堤防等，提供精準(zhǔn)的幾何數(shù)據(jù)，支持水利工程的規(guī)劃和管理。建筑工程攝影測(cè)量