攝影測(cè)量學(xué)復(fù)習(xí)文檔

《攝影測(cè)量學(xué)》課程復(fù)習(xí)大綱第一章：緒論（一） 攝影測(cè)量學(xué)的定義（傳統(tǒng)、現(xiàn)代、比較）：1、 傳統(tǒng)攝影測(cè)量學(xué)定義攝影測(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。2、 現(xiàn)代定義：攝影測(cè)量與遙感1988年ISPRS在日本京都第16屆大會(huì)上定義：攝影測(cè)量與遙感是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像采用數(shù)字方式進(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)。（二） 航空影像與地形圖的優(yōu)缺點(diǎn)比較：1、 影像特點(diǎn)：1.直觀；信息豐富；目標(biāo)之間相對(duì)關(guān)系固定，無(wú)絕對(duì)的地理方位等信息；2、 地形圖特點(diǎn)：1.統(tǒng)一的比例尺；符號(hào)化；地貌、地物綜合取舍；目標(biāo)具備地理坐標(biāo)及方位絕對(duì)信息；3、 航空影像一一地形圖主要特點(diǎn)：在像片上進(jìn)行量測(cè)和解譯，無(wú)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(shù)的迅猛發(fā)展，使攝影測(cè)量學(xué)發(fā)展為攝影測(cè)量與遙感學(xué)科。（三） 測(cè)繪4D產(chǎn)品的定義：測(cè)繪4D產(chǎn)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(cè)量分類和特點(diǎn)：1、 按距離分（按攝影機(jī)平臺(tái)與被攝目標(biāo)距離的遠(yuǎn)近分）：航天攝影測(cè)量（SatellitePhotogrammetry）（＞160Km）；航空攝影測(cè)量（AerialPhotogrammetry）（2Km~30Km）；地面攝影測(cè)量（TerrestrialPhotogrammetry）（100m~300m）；近景攝影測(cè)量（Close-rangePhotogrammetry）（（＜100m）；顯微攝影測(cè)量（Micro-Photogrammetry）；2、 按技術(shù)手段分：模擬攝影測(cè)量（AnalogPhotogrammetry）（像片，模擬解算）；解析攝影測(cè)量（AnalyticalPhotogrammetry）（像片，數(shù)字解算）；數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量（DigitalPhotogrammetry）（數(shù)字圖像，數(shù)字解算）；3、 特種攝影測(cè)量分為：雷達(dá)攝影測(cè)量，雙介質(zhì)攝影測(cè)量，X射線攝影測(cè)量；4、攝影測(cè)量學(xué)特點(diǎn)：（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(biāo)；（3） 面采集數(shù)據(jù)方式；（4） 同時(shí)提取物體的幾何與物理特性；（五）攝影測(cè)量學(xué)的三個(gè)發(fā)展階段及特點(diǎn):發(fā)展階段原始資料投影方式儀器操作方式產(chǎn)品模擬攝影測(cè)量像片物理投影模擬測(cè)圖儀手工模擬產(chǎn)品解析攝影測(cè)量像片數(shù)字投影解析測(cè)圖儀機(jī)助作業(yè)員操作模擬產(chǎn)品數(shù)字產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量數(shù)字化影像數(shù)字影像數(shù)字投影計(jì)算機(jī)自動(dòng)化操作+作業(yè)員干預(yù)數(shù)字產(chǎn)品模擬產(chǎn)品1、 模擬攝影測(cè)量：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。2、 解析攝影測(cè)量：以電子計(jì)算機(jī)為主要手段，通過(guò)對(duì)攝影像片的量測(cè)和解析計(jì)算方法的交會(huì)方式來(lái)研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)及其相互關(guān)系，并提供各種攝影測(cè)量產(chǎn)品的一門科學(xué)。3、 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。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(gè)攝影物鏡，在成像處放置感光材料，物體經(jīng)攝影物鏡成像于膠片上，膠片受攝影光線的光化作用后，經(jīng)攝影處理可取得景物的光學(xué)影像。）（2）量測(cè)用攝影機(jī)和非量測(cè)攝影機(jī)的基本特征：1、 量測(cè)用攝影機(jī)的特征：量測(cè)攝影機(jī)的像距是定值稱為攝影機(jī)主距，用f表示；承片框上具有框標(biāo)；內(nèi)方位元素x0，y0,f的數(shù)值是已知的。（航攝像片為量測(cè)像片，有光學(xué)框標(biāo)和機(jī)械框標(biāo)，航攝像片的大小為18cmX18cm,23cmX23cm）2、 非量測(cè)攝影機(jī)的基本特征：1、 非量測(cè)攝影機(jī)無(wú)框標(biāo)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(xué)航空攝影機(jī)：（P4）是基于膠片的光學(xué)模擬攝影機(jī)，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(tái)為飛機(jī)。（4） 框標(biāo)、主光軸、焦點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、視場(chǎng)、視場(chǎng)角、像場(chǎng)、像場(chǎng)角、像方空間、物方空間的概念；（P5-6）1、 框標(biāo)：航空攝影機(jī)中，在固定不變的承片框上，四個(gè)邊的中點(diǎn)各安置的一個(gè)機(jī)械標(biāo)志。兩兩相對(duì)的框標(biāo)連線成正交，其交點(diǎn)成為像片平面坐標(biāo)系的原點(diǎn)，從而使攝影的像片上構(gòu)成直角框標(biāo)坐標(biāo)系。2、 主光軸：組成物鏡的各個(gè)透鏡光學(xué)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(diǎn)：主光軸與像平面和物方平面的交點(diǎn)，用“F”表示；4、 節(jié)點(diǎn)：共扼光線與主光軸的一對(duì)交點(diǎn)，用“s”表示；5、 視場(chǎng)：光線透過(guò)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(chǎng)；6、 視場(chǎng)角：由物鏡后節(jié)點(diǎn)向視場(chǎng)邊緣射出的光線所張開(kāi)的角成為視場(chǎng)角，用2a表示；7、 像場(chǎng)：視場(chǎng)內(nèi)攝影時(shí)影像相當(dāng)清晰的光亮圈為像場(chǎng)；8、 像場(chǎng)角：由鏡頭后節(jié)點(diǎn)向像場(chǎng)邊緣射出的光線所張開(kāi)的角成為像場(chǎng)角，用20表示；9、 像方空間、物方空間：若以平面H1、H2來(lái)等價(jià)物鏡組，則平面H1、H2將空間分為兩個(gè)部分，物體所處的空間為物方空間，構(gòu)像所處的空間稱像方空間。（見(jiàn)書5頁(yè)第五段）（5） 攝影測(cè)量與遙感影像獲取方法的異同點(diǎn)。共同：不與目標(biāo)直接接觸；不同：傳感器類型不同；傳感器平臺(tái)不同；隨時(shí)間發(fā)展，兩者差異越來(lái)越小第三章：攝影測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)（1）攝影比例尺與攝影行高的概念、關(guān)系；1、攝影比例尺：其嚴(yán)格定義為航攝像片上一線段的影像與實(shí)地相應(yīng)線段的水平距離之比。由于航空攝影時(shí)，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(shuō)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(shí)，像片上的線段l與地面上相應(yīng)的水平距L之比為攝影比例尺。J=L=fmLHf為攝影機(jī)主距，H為航高2、攝影航高：當(dāng)取攝區(qū)內(nèi)的平均高程面作為攝影基準(zhǔn)面時(shí)，攝影機(jī)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(guò)程；（p23）1、 航攝計(jì)劃：確定測(cè)區(qū)范圍；選用攝影機(jī)；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(yàn)收等。2、 航飛實(shí)施；3、 攝影處理：（3） 攝影測(cè)量生產(chǎn)對(duì)攝影資料的基本要求（能夠簡(jiǎn)單歸納，注意基本數(shù)據(jù)）；影像色調(diào)：影像清晰，色調(diào)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(zhuǎn)角：W8°；（4）航攝像片上特殊的點(diǎn)、線、面（重點(diǎn)）；（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(diǎn)。地主點(diǎn)D理質(zhì)點(diǎn)u地廄點(diǎn)N地再辱紹點(diǎn)C主令點(diǎn)i主擂點(diǎn)J（5）攝影測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)（定義、轉(zhuǎn)換）;像平面直角坐標(biāo)系：像空間直角坐標(biāo)系：?像空間輔助坐標(biāo)系：?地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系:?地面測(cè)量坐標(biāo)系：（6） 航攝像片的內(nèi)、外方位元素（概念、作用）；（確定攝影時(shí)攝影中心、像片與地面三者之間相關(guān)位置關(guān)系的參數(shù)）1、 像片內(nèi)方位元素：確定攝影物鏡后節(jié)點(diǎn)與像片之間相互關(guān)系的參數(shù)作用：內(nèi)方位元素（f,x0,y0）可恢復(fù)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(biāo)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(biāo)系中的坐標(biāo)（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(cè)量中有何應(yīng)用？1、確定攝影時(shí)攝影中心、像片上像點(diǎn)與對(duì)應(yīng)地面目標(biāo)三者之間關(guān)系的函數(shù)關(guān)系。它描述了像點(diǎn)a、攝影中心S與地面點(diǎn)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(yīng)用求像底點(diǎn)坐標(biāo)單像空間后方交會(huì)和多像空間前方交會(huì)攝影測(cè)量中的數(shù)字投影基礎(chǔ)航空影像模擬光束法平差的基本數(shù)學(xué)模型利用DEM制作數(shù)字正射影像圖利用DEM進(jìn)行單張像片測(cè)圖第四章：雙像立體測(cè)圖基礎(chǔ)與立體測(cè)圖（1） 人造立體視覺(jué)必須符合自然界立體觀察的四個(gè)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(diǎn)的連線與眼基線平行，以保證兩視線在同一個(gè)視平面內(nèi)。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(duì)的點(diǎn)、線、面（基本概念）；1、 立體像對(duì)2、 攝影中心3、 攝影基線4、 像主點(diǎn)5、 同名像點(diǎn)與同名射線6、 核面、核線與核點(diǎn)所有同名光線都處在各自對(duì)應(yīng)的核面內(nèi)，即攝影時(shí)各對(duì)同名光線共面；基線的延長(zhǎng)線與左右像片面的交點(diǎn)稱為核點(diǎn)，在傾斜像片上諸核線都匯聚于核點(diǎn)；當(dāng)像片與基線平行時(shí)，核點(diǎn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處。（3）立體攝影測(cè)量的基本原理；1、基本原理：利用像對(duì)進(jìn)行立體測(cè)圖，必須重建與實(shí)地相似且符合比例尺及空間方位的幾何模型。即：在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)。（4）立體像對(duì)的相對(duì)定向與相對(duì)定向元素（概念）。相對(duì)定向的含義是：恢復(fù)攝影瞬間立體像對(duì)左右像片之間的相對(duì)空間方位。確定兩個(gè)像片的相對(duì)空間方位需要5個(gè)參數(shù)

錚對(duì)的相對(duì)方位無(wú)JB錚對(duì)的相對(duì)方位無(wú)JB連續(xù)像對(duì)的相對(duì)定向元素-以左像空系為基礎(chǔ)心決定了攝影基線的方向,虹％埒旋了右光束對(duì)于左光溟的旋轉(zhuǎn)方位〉單獨(dú)像對(duì)的相對(duì)定向元素：以基線坐標(biāo)系為基礎(chǔ)基線坐標(biāo)系:左攝站為原點(diǎn)，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(lái)確定的坐標(biāo)系。特點(diǎn)：在不改變兩投影中心位置的情況下，通過(guò)兩個(gè)光束旋轉(zhuǎn)來(lái)確定相對(duì)方位，適用于單獨(dú)像對(duì)的作業(yè)，因此又稱為單獨(dú)像對(duì)系統(tǒng)。第五章：攝影測(cè)量解析基礎(chǔ)

（1） 攝影測(cè)量空間后方交會(huì)的基本思想；根據(jù)影像覆蓋范圍內(nèi)一定數(shù)量的分布合理的地面控制點(diǎn)（已知其像點(diǎn)和地面點(diǎn)的坐標(biāo)），利用共線條件方程求解像片外方位元素。（2） 空間后方交會(huì)的解算過(guò)程；第十林安聞后方支會(huì)2.甘算過(guò)程2.甘算過(guò)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(jié)果輸出空間前方交會(huì)的基本關(guān)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(duì)定向的基本思想;、解析相對(duì)定向原理解析相對(duì)定向原理wLwL=0K2（6）立體模型的解析法絕對(duì)定向的基本原理和步驟;（7）雙像解析攝影測(cè)量三種解法的比較。雙像解析攝影測(cè)量：根據(jù)立體像對(duì)中的物像幾何關(guān)系，用數(shù)學(xué)計(jì)算方法解求被攝目標(biāo)空間坐標(biāo)的理論方法。常用的理論方法有：1、 單像空間后方交會(huì)+雙像空間前方交會(huì)2、 解析相對(duì)定向+解析絕對(duì)定向3、光線束法嚴(yán)密解三種方法對(duì)比：方法精度求解難易主要缺點(diǎn)適用范圍后方-前方較低較易無(wú)檢核條件獲取少量點(diǎn)坐標(biāo)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(cè)量光束法高難誤差方程改寫項(xiàng)目過(guò)多光束法解析測(cè)量第六章：解析空中三角測(cè)量（1）解析空中三角測(cè)量的基本概念和方法分類；基本概念：解析空中三角測(cè)量就是以像片上量測(cè)的像點(diǎn)坐標(biāo)為依據(jù)，采用較嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型，按最小二乘法原理，用少量地面控制點(diǎn)為平差條件，用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)解算測(cè)圖所需地面控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)及每張像片外方位元素。方法分類：?根據(jù)平差計(jì)算采用的數(shù)學(xué)模型：航帶法、獨(dú)立模型法、光束法。?根據(jù)平差計(jì)算的范圍：?jiǎn)文Ｐ?、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(cè)量研究的對(duì)象是一條航帶的模型，即首先要把許多立體像對(duì)所構(gòu)成的單個(gè)模型連接成航帶模型，然后，把一個(gè)航帶模型視為一個(gè)單元模型進(jìn)行解析處理。2、 獨(dú)立模型法：獨(dú)立模型法空中三角測(cè)量是把單元模型視為剛體，利用各單元模型間的公共點(diǎn)彼此連接成一個(gè)區(qū)域。在連接過(guò)程中，每個(gè)單元模型只做旋轉(zhuǎn)、縮放和平移。在變換中要使模型間公共點(diǎn)的坐標(biāo)盡可能一致，控制點(diǎn)的攝測(cè)坐標(biāo)與其地面坐標(biāo)盡可能一致，同時(shí)觀測(cè)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(diǎn)的地面攝測(cè)坐標(biāo)。3、光束法：光束法平差是以共線方程式作為數(shù)學(xué)模型，像點(diǎn)的像平面坐標(biāo)觀測(cè)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(jìn)行計(jì)算。而計(jì)算中要在提供一個(gè)近似解的基