攝影測量學(xué)習(xí)題答案最終版

攝影測量學(xué)習(xí)題一、名詞解釋：1、攝影測量學(xué)：攝影測量學(xué)是對(duì)研究的對(duì)象進(jìn)行攝影，根據(jù)所獲得的構(gòu)像信息，從幾何方面和物理方面加以分析研究，從而對(duì)所攝對(duì)象的本質(zhì)提供各種資料的一門學(xué)科。 2、景深：光于點(diǎn)A，但在遠(yuǎn)景B和近景C之間這一段間隔內(nèi)所有景物，在像面上仍可認(rèn)為獲得了清晰的構(gòu)像。此時(shí)，遠(yuǎn)景與近景之間的縱深距離稱為景深 3、超焦點(diǎn)距離：當(dāng)物鏡向無限遠(yuǎn)物體對(duì)光時(shí)，不僅遠(yuǎn)處的物體構(gòu)象清晰，而且在離開物鏡不小于某一距離H的所有物體，其構(gòu)象都很清晰，這個(gè)距離H就稱為超焦點(diǎn)距離或稱為無限遠(yuǎn)起點(diǎn)。4、航向重疊(p)：沿飛行方向上相鄰像片所攝地面的重疊區(qū)。5、旁向重疊(q)：兩相鄰航帶攝區(qū)之間的重疊。6、攝影基線(B)：相鄰像片攝影站(投影中心)之間的空間連線7、投影基線：將攝影B縮小到若干分之一作為投影基線b。像片基線：相鄰兩張像片主點(diǎn)之間的連線，是攝影基線在像片上的反映。8、內(nèi)方位元素：確定物鏡后節(jié)點(diǎn)和像片面相對(duì)位置的數(shù)據(jù)。包括像主點(diǎn)在像片框標(biāo)坐標(biāo)中的x0坐標(biāo)、y0和像片主距f。外方位元素：確定攝影攝影機(jī)或像片的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)，亦即攝影光束空間位置和姿態(tài)的數(shù)據(jù)，每張像片有六個(gè)外方位元素，三個(gè)線元素和三個(gè)角元素。9、外方位元素：確定攝影攝影機(jī)或像片的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)，亦即攝影光束空間位置和姿態(tài)的數(shù)據(jù)。10、傾斜誤差：因像片傾斜引起的像點(diǎn)位移。11、投影差：因地形起伏引起的像點(diǎn)位移。12、攝影比例尺：構(gòu)像比例尺：航攝像片上某一線段構(gòu)像的長度與地面上相應(yīng)線段水平距離之比。13、像片控制點(diǎn)：測定了地面坐標(biāo)的像點(diǎn)。14、左右視差：又稱橫視差，即立體像對(duì)左右相片上同名像點(diǎn)的橫（x軸）坐標(biāo)值之差。15、上下視差：同名像點(diǎn)投影點(diǎn)在儀器Y方向的偏差16、核點(diǎn)：基線延長線與左、右像片的交點(diǎn)k1、k2稱為核點(diǎn)。 17、核線：核面與像片的交線稱為核線。18、核面：通過攝影基線S1S2與任一地面點(diǎn)A所作的平面WA，稱為點(diǎn)A的核面。19、構(gòu)像比例尺：航攝像片上某一線段構(gòu)像的長度與地面上相應(yīng)線段水平距離之比。20、像片糾正：經(jīng)過投影變換來消除像片傾斜所引起的像點(diǎn)位移，使它相當(dāng)于水平像片的構(gòu)像并符合所規(guī)定的比例尺。21、像片聯(lián)測：將像片上的點(diǎn)根據(jù)大地點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)測得其平面位置和高程的過程。22、解析空中三角測量：是將建立的投影光束、單元模型或航帶模型以至區(qū)域模型的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)少量地面控制點(diǎn)，按最小二乘法原理進(jìn)行平差計(jì)算，解出各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。23、空間后方交會(huì)：就是利用地面控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)值反求像片外方位元素。空間前方交會(huì)：由立體像片對(duì)的兩張像片的內(nèi)、外方位元素和像點(diǎn)坐標(biāo)來確定該點(diǎn)的物方坐標(biāo)的方法，稱為空間前方交會(huì)。24、綜合法測圖：是利用攝影測量的方法，取得地物的平面位置，而其地貌部分則在野外測定，實(shí)質(zhì)是攝影測量與平板儀地形測量方法的結(jié)合。它適用于平坦地區(qū)和丘陵地區(qū)。二、問答題：1、攝影測量要解決的基本問題是什么？答：將中心投影的像片轉(zhuǎn)換為正射投影的地形圖。(幾何定位和影像解譯。幾何定位就是確定被攝物體的大小、形狀和空間位置；影像解譯就是確定影像對(duì)應(yīng)地物的性質(zhì)。）2、攝影測量經(jīng)歷了哪幾個(gè)發(fā)展階段？答：攝影測量經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字?jǐn)z影測量三個(gè)發(fā)展階段。發(fā)展階段原始資料投影方式儀器操作方式產(chǎn)品模擬攝影測量相片物理投影模擬測圖儀作業(yè)員手工 模擬產(chǎn)品解析攝影測量相片數(shù)字投影解析測圖儀機(jī)助作業(yè)員操作模擬產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)z影測量數(shù)字影像與數(shù)字化影像數(shù)字投影計(jì)算機(jī)自動(dòng)化作業(yè)+作業(yè)員的干預(yù)數(shù)字產(chǎn)品、模擬產(chǎn)品攝影機(jī)物鏡的焦距和攝影機(jī)主距有什么不同？答：航空攝影機(jī)的焦距是物鏡主(節(jié))點(diǎn)到焦點(diǎn)間的距離，是光學(xué)概念。航空攝影機(jī)的主距是主(節(jié))點(diǎn)到像主點(diǎn)間的距離，考慮到畸變差等因素，二者間存在微小差值，且主距是個(gè)幾何概念。量測用攝影機(jī)較之普通攝影機(jī)有何特征？答：這類攝影機(jī)的物鏡應(yīng)具有良好的光學(xué)特性，要求畸變差小、分辨率高和透光力強(qiáng)；且它的機(jī)械結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定可靠；應(yīng)具備攝影過程的高度自動(dòng)化。相對(duì)于非量測攝影機(jī)，量測攝影機(jī)應(yīng)具備二個(gè)特征：內(nèi)方位元素已知，承片框上具有框標(biāo)。航攝像片上有哪些特殊點(diǎn)、線？試作圖示之。特殊點(diǎn)：像主點(diǎn)（攝影機(jī)軸與像片面的交點(diǎn)o）；像底點(diǎn)（鉛錘射線與像片面的交點(diǎn)n）；等角點(diǎn)（傾角a的平分線與像片面的交點(diǎn)c）。特殊線：主縱線（主垂面與像片面的交線vv）；等比線（過等角點(diǎn)的像水平線hchc）攝影測量中常采用的坐標(biāo)系有哪幾種？答：1）、像平面坐標(biāo)系，以像主點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的右手平面坐標(biāo)系，用o-xy表示，用來表示像點(diǎn)在像片上的位置，xy軸的方向按需要而定，可選與航向方向相近的連線為x軸2)、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)在像空間的坐標(biāo)系。以投影中心S為坐標(biāo)原點(diǎn)，x、y軸與像平面坐標(biāo)系統(tǒng)的x、y軸平行，z軸與光軸重合，形成像空間右手直角坐標(biāo)系S－xyz，像空間坐標(biāo)系是隨著像片所處的空間位置而定，因此每張像片的像空間坐標(biāo)系是各自獨(dú)立的。3)、像空間輔助坐標(biāo)系，在立體攝影測量中，考慮到相鄰像片或航線中各像片之間的聯(lián)系，建立起與像空間坐標(biāo)系共原點(diǎn)的像空間輔助直角坐標(biāo)系，S－uvw軸系的選擇視需要與可能而定。像空間輔助坐標(biāo)系也只是一種過渡性的坐標(biāo)系。4）、物方空間坐標(biāo)系，描述物點(diǎn)(包括地面控制點(diǎn)和地面模型點(diǎn))在物方空間位置所建立的空間直角坐標(biāo)系。5）、地面坐標(biāo)系，指地圖投影坐標(biāo)系，也就是國家測圖所采用的高斯－克呂格三度帶或六度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)系是左手坐標(biāo)系。航攝像片上一般有哪幾種像點(diǎn)位移？并列出有關(guān)公式加以分析。答：傾斜誤差：因像片傾斜引起的像點(diǎn)位移。1．因向徑rc和傾角α恒為正值，當(dāng)φ角在0°~180°的I、II象限內(nèi)，sinφ為正值，則δα為負(fù)值，即朝向等角點(diǎn)位移；當(dāng)φ角在180°~360°的III、IV象限內(nèi)，sinφ為負(fù)值，則δα為正值，即背向等角點(diǎn)位移2．當(dāng)φ＝0°或180°時(shí)，sinφ＝0，則δα＝0，即等比線上的各點(diǎn)沒有因像片傾斜所引起的像點(diǎn)位移。(因此稱為等比線)3．當(dāng)φ＝90°或270°時(shí)，sinφ＝±1，即rc相同的情況下，主縱線上|δα|為最大。投影差：因地形起伏在水平像片上引起的像點(diǎn)位移。1．當(dāng)h為正時(shí)，向徑na0增長，δh為正；h為負(fù)時(shí)，向徑na0縮短，δh為負(fù)。2．當(dāng)時(shí)r=0，則δh=0。這說明位于像底點(diǎn)處的地面點(diǎn)，不存在因高差影響所產(chǎn)生的像點(diǎn)位移。3．當(dāng)α=0時(shí)： 9、人造立體效能應(yīng)滿足的條件是什么？答：1）由兩個(gè)攝影站點(diǎn)攝取同一景物面組成立體像對(duì)；2）每只眼睛必須分別觀察像對(duì)的一張像片；兩條同名像點(diǎn)的視線與眼基線應(yīng)在一個(gè)平面內(nèi)10、雙像投影測圖的基本思想是什么？答：立體攝影測量，也稱雙像測圖。在立體攝影測量中，利用立體像對(duì)的兩張像片進(jìn)行投影，有可能建立按比例縮小的地面幾何模型。量測幾何模型，可直接測繪出符合規(guī)定比例尺的地形原圖。通過立體觀察，可直接量測幾何模型并繪出比例尺為1/m的地形原圖。這種方法的基本思想是模擬空中攝影過程，或者說是攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)。立體像對(duì)間有哪些特殊的點(diǎn)、線和面？試作圖示之。答：圖6-2表示一個(gè)像對(duì)的相關(guān)位置。S1和S2是左像片P1和右像片P2的投影中心。兩投影中心的連線B稱為攝影基線，o1、o2為左、右像片的像主點(diǎn)。a1、a2是地面上任一點(diǎn)A在左、右像片上的構(gòu)像，稱為同名像點(diǎn)。射線AS1a1和AS2a2稱為同名射線?；€延長線與左、右像片的交點(diǎn)k1、k2稱為核點(diǎn)。通過攝影基線S1S2與任一地面點(diǎn)A所作的平面WA，稱為點(diǎn)A的核面。核面與像片的交線稱為核線，對(duì)于同一核面的左右像片上的核線，如k1a1、k2a2稱為同名核線。像片上諸核線均會(huì)聚于核點(diǎn)。通過像主點(diǎn)的核面稱為主核面。一般情況下，通過左右像片主點(diǎn)的兩個(gè)主核面不重合，分別稱為左主核面和右主核面。通過像底點(diǎn)的核面，稱為垂核面。因?yàn)樽笥蚁衿牡c(diǎn)與攝影基線B位于同一鉛垂面內(nèi)，所以一個(gè)像對(duì)只有一個(gè)垂核面。11、像對(duì)相對(duì)定向的目的是什么？相對(duì)定向元素有哪些？相對(duì)定向需要有幾個(gè)定向點(diǎn)？它們的分布位置怎樣？它們是否必須是像控點(diǎn)？答：像對(duì)的相對(duì)定向，目的是恢復(fù)兩張像片的相對(duì)位置，達(dá)到同名射線對(duì)對(duì)相交，建立起與地面相似的幾何模型。單獨(dú)像對(duì)五個(gè)相對(duì)定向元素φ1、κ1、φ2、κ2、ω2；連續(xù)像對(duì)的相對(duì)定向元素為by、bz、φ、ω、κ同樣需要有五個(gè)定向點(diǎn)。為了有所檢核，需要增加一個(gè)檢查點(diǎn)，共六個(gè)點(diǎn)。絕對(duì)定向的目的是什么？絕對(duì)定向元素有哪些？絕對(duì)定向需要幾個(gè)已知點(diǎn)？它們的分布如何？答：確定相對(duì)定向所建立的幾何模型的比例尺和恢復(fù)模型空間方位的元素。為恢復(fù)立體模型相對(duì)于地面的絕對(duì)位置，需要建立相對(duì)于相空間輔助坐標(biāo)系的模型點(diǎn)坐標(biāo)，并把模型點(diǎn)在像空間輔助坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地面坐標(biāo)。七個(gè)絕對(duì)定向元素：XS、YS、ZS、Φ、Ω、Κ和b。解求七個(gè)絕對(duì)定向元素需要七個(gè)已知數(shù)據(jù)，所以至少要有三個(gè)已知的地面控制點(diǎn)，而且這三個(gè)點(diǎn)不位于一條直線上，其中兩點(diǎn)知道平面坐標(biāo)X、Y和高程，而另一個(gè)點(diǎn)只要知道高程就夠了。13、數(shù)字影像測圖有哪些基本步驟？各個(gè)步驟的目的是什么？答：數(shù)字影像，將光學(xué)影像或?qū)嶓w的一個(gè)微小區(qū)域轉(zhuǎn)換成灰度矩陣采樣，確定需要觀察的數(shù)據(jù)的瞬時(shí)點(diǎn)，將連續(xù)的函數(shù)模型離散化。量化，就是把像片上點(diǎn)的灰度值轉(zhuǎn)換成整數(shù)字量重采樣，就是采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ言擖c(diǎn)周圍整數(shù)點(diǎn)位上灰度值對(duì)該點(diǎn)的灰度貢獻(xiàn)積累起來，構(gòu)成該點(diǎn)位新的灰度值。數(shù)字微分糾正有幾種方法？試述數(shù)字微分糾正的作業(yè)原理。答：兩種方法：正解法和反解法在已知像片的內(nèi)、外方位元素及數(shù)字高程模型的前提下，進(jìn)行數(shù)字微分糾正與光學(xué)微分糾正一樣，其基本任務(wù)仍然是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖像之間的幾何變換，因此首先要確定原始圖像與糾正后圖像間的幾何關(guān)系。設(shè)任意像元在原始較低與糾正后圖像中的坐標(biāo)分別為(x，y)和(X，Y)，它們直接存在著映射關(guān)系，即：x=fx(X，Y)；y=fy(X，Y) (13-22a)X=φX(x，y)；Y=φY(x，y) (13-22b)公式(13-22a)是由糾正后的像點(diǎn)P(X，Y)出發(fā)，根據(jù)像片的內(nèi)、外方位元素及P點(diǎn)的高程反求其在原始圖像上相應(yīng)像點(diǎn)p的坐標(biāo)(x，y)，經(jīng)內(nèi)插出P的灰度值后，再將灰度值賦給P，這種方法稱為反解法(或稱間接法)。公式(13-22b)則反之，是由原始圖像上的像點(diǎn)p的坐標(biāo)(x，y)解注出糾正后圖像上相應(yīng)糾正點(diǎn)P的坐標(biāo)(X，Y)，并將原始圖像點(diǎn)p的灰度值賦給糾正點(diǎn)P，這種方法稱為正解法(或稱直接法)。數(shù)字?jǐn)z影測量中，模型定向完成后要按同名核線將影像的灰度予以重新排列，這樣做的目的是什么？答：若基于“水平”的像片上獲取核線，因其規(guī)則格網(wǎng)的行是核線，依次將“水平”像片上的坐標(biāo)x、y。但是，由于所求得的像點(diǎn)不一定恰好落在原始采樣的像元中心，因此，也要進(jìn)行灰度內(nèi)插-重采樣，求像元素（x、y）的灰度值，從而形成核線影像。數(shù)字影像測圖中為何要進(jìn)行內(nèi)定向？答：利用框標(biāo)的像點(diǎn)坐標(biāo)（理論值）與掃描坐標(biāo)，計(jì)算像片坐標(biāo)與掃描坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，框標(biāo)的位置可以用自動(dòng)的、半自動(dòng)的甚至是人工的方法進(jìn)行定位，獲取掃描坐標(biāo)。14、航片與地形圖有何不同？答：航片與地形圖的區(qū)別在于1，航片與地形圖表示方法和內(nèi)容不同，在表示方法上，地形圖是按成圖比例所規(guī)定的各種符號(hào)、注記和等高線來表示地物、地貌的，而航片則表示為影像的大小、形狀和色調(diào)；在表示內(nèi)容上，地形圖用相應(yīng)的符號(hào)和文字、數(shù)字注記表示，而在航片上表示不出來；另一方面，地形圖上必須經(jīng)過綜合取舍，只表現(xiàn)經(jīng)選擇的有意義的地物，而航片上有所攝地物的全部影像；2，航片與地形圖的投影方法不同；地形圖是正射投影，比例尺處處一致，而航片是中心投影，由于像片傾斜和地形起伏的影響，各處比例尺不一致。在解析空中三角測量時(shí)，需要對(duì)像點(diǎn)坐標(biāo)中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行改正，請(qǐng)問有哪些系統(tǒng)誤差答：底片變形、攝影物鏡畸變差、大氣折光差、地球曲率的影響、要實(shí)現(xiàn)人造立體觀察應(yīng)滿足什么條件答：（1）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)；（2）每只眼睛只能觀察像對(duì)的一張像片；（3）兩像片上相同景物（同名像點(diǎn)）的連線與眼睛基線應(yīng)大致平行；兩像片的比例尺相近（差別小于15%），否則需要用zoom系統(tǒng)等進(jìn)行調(diào)節(jié)30、數(shù)字重采樣常采用的方法有哪幾種？簡述雙線性插值法原理答：常用的重采樣方法有雙線性插值法、雙三次卷積法和最鄰近像元法。雙線性插值法的卷積核(權(quán)函數(shù))是一個(gè)三角函數(shù)，即：

W(x)=1-|x| 0≤|x|≤1 (13-4)

此時(shí)需要待重采樣點(diǎn)P附近的四個(gè)原始影像灰度值參加計(jì)算。如圖13-1所示，11、12、21、22為相鄰像元中心，像元間隔為一個(gè)單位，它們的灰度值分別為g11、g12、g21、g22，P為待重采樣點(diǎn)的位置。計(jì)算出四個(gè)原始點(diǎn)為點(diǎn)P所作貢獻(xiàn)的權(quán)值，以構(gòu)成一個(gè)2×2的二維卷積核W(權(quán)矩陣)，把它與四個(gè)原始像元素灰度值構(gòu)成的2×2灰度矩陣g作哈達(dá)瑪(Hadmard)積運(yùn)算，即可得到重采樣點(diǎn)P的灰度值gP：15、確定同名核線的方法有哪幾種？簡述其中一種確定同名核線的方法答：一種是根據(jù)共面條件的方法；另一種是基于數(shù)字影像幾何糾正的方法簡介共面條件的方法：利用左右同名核線與攝影基線共面的特性，已知攝影基線方向，可以確