攝影測量-講義精編版

攝影測量講義PAGEPAGE1第1次課首頁本課主題緒論授課日期目的理解攝影測量學(xué)的定義；掌握攝影測量的分類方法，了解航天、航空、地面和近景攝影測量各自的主要任務(wù)，了解模擬攝影測量、解析攝影測量和數(shù)字?jǐn)z影測量的特點(diǎn)；了解攝影測量的歷史及發(fā)展概況，清楚攝影測量學(xué)產(chǎn)生、發(fā)展的過程和現(xiàn)狀；理解攝影測量學(xué)的基本理論依據(jù)。通過本單元的學(xué)習(xí)，建立對攝影測量學(xué)的總體認(rèn)識，培養(yǎng)對測繪科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。講授內(nèi)容與時間分配序號講授內(nèi)容時間1教學(xué)的基本安排與課程特點(diǎn)62基本要求和目的43攝影測量學(xué)的定義與任務(wù)104攝影測量學(xué)的發(fā)展歷史105攝影測量學(xué)的分類156攝影測量學(xué)的主要階段及特點(diǎn)207攝影測量學(xué)與其他測繪學(xué)科的關(guān)系158攝影測量學(xué)的現(xiàn)狀與主要任務(wù)69內(nèi)容總結(jié)與下講內(nèi)容預(yù)習(xí)安排4重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：攝影測量學(xué)的定義、分類方法、特點(diǎn)、相互聯(lián)系。方法手段課堂教學(xué)采用啟發(fā)式與討論相結(jié)合的教學(xué)方法，使用多媒體教學(xué)手段。實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)

教案正文第一講緒論備注教學(xué)的基本安排與課程特點(diǎn)時間安排：課堂講授與討論：42學(xué)時實(shí)踐教學(xué)：8學(xué)時教員安排：理論教學(xué)：藍(lán)朝楨、何鈺聯(lián)系電話：實(shí)習(xí)：由實(shí)驗(yàn)室安排、參與輔導(dǎo)。課程特點(diǎn)：基本概念多公式推導(dǎo)多圖表分析多空間關(guān)系復(fù)雜知識面廣基本要求和目的要求：課前認(rèn)真預(yù)習(xí)、多思考課堂認(rèn)真聽講、多提問課后認(rèn)真復(fù)習(xí)、多討論目的：結(jié)合思考題把握基本內(nèi)容、基本思想；結(jié)合實(shí)習(xí)掌握基本操作技能；結(jié)合討論提高分析問題、解決問題的能力。攝影測量學(xué)的定義與任務(wù)1、攝影測量學(xué)[Photogrammetry]攝影測量學(xué)是利用攝影機(jī)或其它傳感器采集被測對象的圖像信息，經(jīng)過加工處理和分析，獲取有價值的可靠信息的理論和技術(shù)的一門學(xué)科。傳統(tǒng)的攝影測量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)攝影的像片，研究和確定所攝物體的形狀、大小、性質(zhì)及其空間位置的理論、技術(shù)和方法的一門學(xué)科。攝影測量是利用攝影機(jī)或其他的遙感器采集被測對象的圖像信息，經(jīng)過加工處理和分析，獲取有價值的可靠信息的理論和技術(shù)。攝影測量學(xué)的發(fā)展歷史[參考資料]1839年尼普斯和達(dá)蓋爾發(fā)明攝影術(shù)。1851~1859年，法國陸軍上校勞賽達(dá)特提出和進(jìn)行交會攝影測量，這被稱為攝影測量學(xué)的真正起點(diǎn)。這一階段主要用于建筑物的攝影測量。1858年，納達(dá)通過氣球獲取了第一張地面的空中照片。二十世紀(jì)初，發(fā)明了立體觀察方法。1901年，立體坐標(biāo)量測儀問世。由于飛機(jī)尚未發(fā)明，主要用于地面攝影測量。1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)，使航空攝影測量成為可能。第一次世界大戰(zhàn)中，航空攝影機(jī)問世，1909年，獲取第一張從飛機(jī)上拍攝的照片。同時，1318立體測圖儀問世。1915年，獲得第一張專用的航攝像片。1900~1960年，為模擬法攝影測量階段。1950~1980年，為解析法攝影測量階段。1960年，獲得第一張衛(wèi)星像片。1980~至今，為數(shù)字?jǐn)z影測量階段。攝影測量學(xué)的分類分類原則與方法基本要素:目標(biāo)、圖像、信息按被測目標(biāo)分（按用途分）：地形攝影測量(地形圖)非地形攝影測量(其他用途)按獲取目標(biāo)的距離分（按距離分）：航天攝影測量(<160Km)航空攝影測量(2Km~30Km)地面攝影測量(100m~300m)近景攝影測量(<100m)顯微攝影測量按圖像類型分：光學(xué)圖像雷達(dá)攝影測量雙介質(zhì)攝影測量X射線攝影測量按圖像處理方式分（按技術(shù)方法分）：模擬攝影測量(1900~1960年)像片模擬解算解析攝影測量(1950~1980年)像片數(shù)字解算數(shù)字?jǐn)z影測量(1980年~~~)數(shù)字圖像數(shù)字解算中英文對應(yīng)的有關(guān)術(shù)語航天攝影測量（SatellitePhotogrammetry）航空攝影測量（AerialPhotogrammetry）地面攝影測量（TerrestrialPhotogrammetry）近景攝影測量（Close-rangePhotogrammetry）顯微攝影測量（Micro-Photogrammetry)模擬攝影測量（ConventionalPhotogrammetry）解析攝影測量（AnalyticalPhotogrammetry）數(shù)字?jǐn)z影測量（DigitalPhotogrammetry）攝影測量學(xué)的主要階段及特點(diǎn)1、模擬攝影測量(1900~1960年)這一時期的特點(diǎn)：（1）使用的影像資料為硬拷貝像片。（2）利用光學(xué)機(jī)械模擬裝置,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的攝影測量解算。（3）得到的是（或說主要是）模擬產(chǎn)品。（4）攝影測量科技的發(fā)展可以說基本上是圍繞著十分昂貴的立體測圖儀進(jìn)行的。（5）利用幾何反轉(zhuǎn)原理，建立縮小模型。（6）最直觀，好理解。典型的儀器設(shè)備：2、解析攝影測量(1950~1980年)這一時期的特點(diǎn)：（1）使用的影像資料為硬拷貝像片。（2）使用的是數(shù)字投影方式,用精確的數(shù)字解算代替了精度較低的模擬解算。（3）得到的是模擬產(chǎn)品和數(shù)字產(chǎn)品。（4）引入了半自動化的機(jī)助作業(yè),因此,免除了定向的繁瑣過程及測圖過程中的許多手工作業(yè)方式。但需要人用手去操縱(或指揮)儀器,同時用眼進(jìn)行觀測。典型的儀器設(shè)備：3、數(shù)字?jǐn)z影測量(1980年~~~)這一時期的特點(diǎn)：（1）使用的影像資料為數(shù)字影像或數(shù)字化影像（2）使用的是數(shù)字投影方式,用精確的數(shù)字解算代替了精度較低的模擬解算。（3）得到的是數(shù)字產(chǎn)品和模擬產(chǎn)品。（4）最終是以計(jì)算機(jī)視覺代替人眼的立體觀測,因而它所使用的儀器最終將只是通用計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)外部設(shè)備。典型的儀器設(shè)備：4、各階段的比較：階段原始資料投影方式儀器操作方式產(chǎn)品平面像片物理手工模擬模擬像片物理模擬測圖儀手工模擬解析像片數(shù)字解析測圖儀半自動模擬/數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字影像數(shù)字?jǐn)z影測量工作站全自動數(shù)字/模擬攝影測量學(xué)與其他測繪學(xué)科的關(guān)系測繪學(xué)是研究地球與地表信息的一種科學(xué)。根據(jù)目前的發(fā)展，測繪可分為大地測量學(xué)、攝影測量與遙感學(xué)、地圖制圖學(xué)、工程測量學(xué)、地籍測量學(xué)、海洋測繪學(xué)、軍事測繪學(xué)等。攝影測量學(xué)在測繪學(xué)中，發(fā)展歷史相對較短，但是，它與新型科學(xué)有著血緣關(guān)系，它的發(fā)展必然影響整個測繪學(xué)科的發(fā)展。1、與大地測量學(xué)的關(guān)系大地測量學(xué)的主要任務(wù)：確定國家大地原點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)，建立國家和地區(qū)大地和高程控制網(wǎng)，以滿足測圖控制的需要。攝影測量是測繪地形圖的主要方法，為了滿足測圖的需要，除國家級控制網(wǎng)外，還需要一些測圖必需的控制點(diǎn)，以滿足空三加密中控制點(diǎn)的要求。而高精度的解析空中三角測量，其精度可達(dá)三、四等大地點(diǎn)的要求，為大地測量增加了新的加密控制點(diǎn)的方法。GPS與空中三角測量結(jié)合，為高精度，快速定位提供了新的方法。2、與地圖制圖學(xué)的關(guān)系地圖制圖是根據(jù)測量資料與其他地學(xué)、人文、資源、經(jīng)濟(jì)等信息，編制成各種比例尺的地形圖與專題圖?，F(xiàn)代的航空攝影測量學(xué)和航天遙感資料是編制現(xiàn)勢性強(qiáng)的地圖的主要方法。攝影測量已從目視產(chǎn)品向數(shù)字化產(chǎn)品過渡，而地圖制圖也從傳統(tǒng)的手工作業(yè)變成一門空間信息圖形傳輸?shù)膶W(xué)科，兩者已無明顯的界限與分工，其共同的目的是建立地圖數(shù)據(jù)庫，建立各種地理信息系統(tǒng)，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。3、與工程測量學(xué)的關(guān)系工程測量是以工程建設(shè)為對象的測繪工作。主要任務(wù)是工程規(guī)劃、施工和管理個階段的測繪工作。包括大比例尺地形圖測繪，施工放樣，設(shè)備安裝，竣工檢測，變形觀測等。攝影測量是測繪方法中的一種先進(jìn)技術(shù)。各種竣工檢測，變形觀測，是非地形攝影測量的主要任務(wù)。攝影測量是工程攝影測量學(xué)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。其數(shù)字化產(chǎn)品可用于工程設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的選擇和工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的自動化。4、與地籍測量學(xué)的關(guān)系地籍測量是為了合理開發(fā)利用土地資源，了解土地資源現(xiàn)狀，進(jìn)行土地管理、評價、開發(fā)，建立土地信息系統(tǒng)，為規(guī)劃、決策、管理服務(wù)的理論、技術(shù)和方法。全國性大面積的地籍測量工作，應(yīng)該以攝影測量方法為主。因此，攝影測量學(xué)是該學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課。5、與海洋和軍事的關(guān)系以海洋和軍事為研究目標(biāo)的測繪工作，需要用到測繪學(xué)各分支學(xué)科的基本知識，作為測繪學(xué)科分支之一的攝影測量學(xué)，無疑是這些學(xué)科的技術(shù)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課。攝影測量學(xué)的現(xiàn)狀與主要任務(wù)1、圖像資料獲取攝影機(jī)的承載平臺飛機(jī)、衛(wèi)星等攝影機(jī)以感光材料記錄圖像信息的攝影機(jī)。數(shù)字?jǐn)z影機(jī)：面陣數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、線陣數(shù)字?jǐn)z影機(jī)。慣性測量系統(tǒng)與GPS的應(yīng)用攝影測量現(xiàn)代發(fā)展的一個顯著特點(diǎn)是多傳感器、多分辨率、多光譜、多時段影像與空間科學(xué)、電子科學(xué)、地球科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及其他邊緣學(xué)科交叉滲透、相互融合構(gòu)成了3S集成技術(shù)體系?！笆晃濉逼陂g將加強(qiáng)定位定向系統(tǒng)(POS)、成像光譜儀、多線陣CCD高空間分辨率衛(wèi)星影、CCD數(shù)碼影像、數(shù)字近景、激光掃描、城市建模等方面的研究；進(jìn)一步完善遙感對地觀測體系，形成航天、航空和地面等多層面、立體、多角度對地觀測技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，在保持現(xiàn)有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，取得新的突破。2、數(shù)據(jù)處理（1）圖像處理技術(shù)（2）影像匹配技術(shù)（3）模式識別技術(shù)（4）網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)（5）生產(chǎn)體系數(shù)據(jù)流程3、主要應(yīng)用領(lǐng)域在環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害控制與預(yù)報、海洋開發(fā)、城市建設(shè)、交通規(guī)劃，甚至虛擬制造等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。4、攝影測量的發(fā)展方向1）攝影測量與遙感的結(jié)合突破了攝影測量偏重于測制地形圖的局面，提供了多時相、多光譜、多分辯率的遙感影像。國際攝影測量學(xué)會更名為國際攝影測量與遙感學(xué)會（ISPRS,InternationalSocietyforPhotogrammetryandRemoteSensing,/isprs.html)2）攝影測量對遙感技術(shù)的推動遙感圖像的高精度的幾何定位與幾何糾正；影像匹配理論支持遙感影像的復(fù)合；DEM、地形信息對遙感圖像理解作用。課后觀看錄相：攝影測量學(xué)可以以一種相對輕松和活躍的方式對這部分內(nèi)容進(jìn)行介紹為了學(xué)員端正學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)識該課程的重要性強(qiáng)調(diào)這是考研課程。學(xué)習(xí)攝影測量學(xué)當(dāng)然首先要明白其任務(wù)。從字面理解：測量、攝影，因此這是以獲取影像達(dá)到對影像上目標(biāo)進(jìn)行測量的學(xué)科。結(jié)合圖進(jìn)行理解。在發(fā)展歷史中強(qiáng)調(diào)飛躍。注意：分類原則和方法的把握。和空間技術(shù)、遙感技術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合。這種分類是劃分發(fā)展階段的分類方式。術(shù)語比對。強(qiáng)調(diào)各階段的特點(diǎn)和區(qū)別。重點(diǎn)介紹三種角元素系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸序。從發(fā)展趨勢比較重點(diǎn)介紹攝影測量的重要位置。從影響攝影測量發(fā)展的幾個主要方面介紹現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹存在的問題，激發(fā)學(xué)員的興趣。放在課后，邊討論邊播放。

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