攝影測量知識點

第一章

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(jīng)過處理以獲取被遢

物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門學科。

2、攝影測量與遙感的定義：攝影測量與遙感是從非接觸成像及其他傳感器系統(tǒng),通過記錄、

量測、分析與表達等處理,獲取地球及其環(huán)境和其他物體可靠信息的工藝、科學與技術(shù)。（其

中，攝影測量側(cè)重于提取幾何信息，遙感側(cè)重于提取物理信息。也就是說，攝影測量是從非

接觸成像系統(tǒng)，通過記錄、量測、分析與表達等處理，獲取地球及其環(huán)境和其它物體的幾何、

屬性等可靠信息的工藝、科學與技術(shù)）

3、攝影測量的分類

①按距離遠近：航天攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量、近景攝影測量、顯微攝影

測量

②按用途：地形攝影測量、非地形攝影測量

③按處理手段：模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字攝影測量

4、地形攝影測量的主要任務：測繪各種比例尺的地形圖及城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、交通、

工程、資源與規(guī)劃等部門需要的各種專題圖，建立地形數(shù)據(jù)庫，為各種地理信息系統(tǒng)提供三

維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

5、非地形攝影測量的主要任務：用于工業(yè)、建筑、考古、醫(yī)學、生物、體育、變形觀測、

事故調(diào)查、公安偵破與軍事偵察等方面

6、數(shù)字地圖：DLG（數(shù)字線劃地圖）、DOM（數(shù)字正射影像）、DEM（數(shù)字高程模型）、DRG

（數(shù)字柵格地圖）

7、攝影測量的特點：

①無需接觸物體本身獲得被攝物體信息（較少受到周圍環(huán)境與條件的限制）

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

8、攝影測量學的三個發(fā)展階段：模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字攝影測量

9、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(zhuǎn)，用兩個/多個投影器模擬

攝影機攝影時的位置和姿態(tài)構(gòu)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

10、模擬攝影測量的特征：

①形成了較完整的攝影測量學的基本概念

②依據(jù)相片變?yōu)榈匦螆D的作業(yè)過程及需要，生產(chǎn)了大量復雜、昂貴的攝影測量儀器

③根據(jù)儀器及測量原理的不同，形成了較完整的相片變?yōu)榈匦螆D的測繪方法

11、模擬立體測圖儀分為：光學投影、光學-機械投影、機械投影

12、1957年，海拉瓦博士提出解析測圖儀的思想，標志著解析攝影測量的開始

13、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來研究和

確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)及其相互關(guān)系，并提供各種攝影測量產(chǎn)品的一門科

學。

14、解析測圖儀與模擬測圖儀的主要區(qū)別：前者使用的是數(shù)字投影方式，后者使用的是模擬

的物理投影方式。

儀器設(shè)計和結(jié)構(gòu)上的不同：前者是由計算機控制的坐標量測系統(tǒng)，后者使用純光學、機械

型的模擬測圖裝置

操作方式的不同：前者是計算機輔助的人工操作，后者是完全手工操作

15、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(chǎn)品和目視化產(chǎn)品

16、數(shù)字攝影測量與模擬、解析攝影測量的最大區(qū)別：它他處理的原始數(shù)據(jù)是數(shù)字影像或數(shù)

字化影像它最終是以計算機視覺代替人的立體觀測，因而它所使用的儀器最終將只是通過計

算機及其相應外部設(shè)備；其產(chǎn)品是數(shù)字形式的，傳統(tǒng)的產(chǎn)品只是該數(shù)字產(chǎn)品的模擬輸出

17、按對影像進行數(shù)字化的方式，數(shù)字攝影測量分為：混合數(shù)字攝影測量系統(tǒng)（早期）和全

數(shù)字攝影測量系統(tǒng)（現(xiàn)在）

18、攝影測量三個發(fā)展階段的特點

發(fā)展階段原始資料投哥方式儀器操作方式產(chǎn)品

模擬

像片物理投影模擬測圖儀手工操作模擬產(chǎn)品

攝影測量

解析機助模擬產(chǎn)品

像片數(shù)字投身解析測圖儀

攝影測量作業(yè)員操作數(shù)字產(chǎn)品

數(shù)字數(shù)字化影像自動化操作數(shù)字產(chǎn)品

數(shù)字投影計算機

攝影測量數(shù)字影像+作業(yè)員干J5模擬產(chǎn)品

19、當代數(shù)字攝影測量的若干典型問題

①輻射信息（當前數(shù)字攝影測量與解析攝影測量、模擬攝影測量根本的差別之一在于對影

像輻射信息的計算機數(shù)字化處理）

②數(shù)據(jù)量與信息量（傳統(tǒng)的航空攝影，在航向上的重疊度一般為60%,旁向重疊度一般為

30%）

③速度與精度（對影像進行量測是攝影測量的基本任務之一，它可分為單像量測與立體量

測，著同樣是數(shù)字攝影測量的基本任務）

④自動化與影像匹配（自動化是當代數(shù)字攝影測量最突出的特點，是否具有自動化（或半

自動化）的能力，是當代數(shù)字攝影測量與傳統(tǒng)攝影測量的根本區(qū)別）

⑤影像解譯

第二章

1、航空攝影：利用安裝在航攝飛機上的航攝儀從空中一定角度對地面進行攝影

2、航空攝影機：光學航空攝影機，數(shù)碼航空攝影機

3、良框標連接交點為相片幾何中心，近似為像主點，即航攝機物鏡主光軸在相片上的垂足。

兩框標連線要成正交，組成框標坐標系，其焦點就是坐標系原點。攝影機主光軸與像平面的

交點稱為像片主點，攝影機物鏡后節(jié)點到像片主點的垂距稱為攝影機主距，也叫像片主距f,

一般認為航空攝影機物鏡焦距與像片主距相等。這是航空攝影與一般攝影的不同之處。

航攝儀焦距：物鏡中心到焦點的距離

像場：物鏡焦面上中央成像清晰的范圍

像場角：像場直徑對物鏡中心的夾角

3、常角：視場角<75°,寬角：視場角=75°-100°,特寬角：視場角>100°

4、航攝機按攝影機物鏡的焦距和像場角分為：

①短焦距航攝機：焦距FV150mm,相應的像場角為2B<100°

②中焦距航攝機：焦距150nlmVF<300mm,相應的像場角為70°<20<100°

③長焦距航攝機：焦距F>300mm,相應的像場角為2BW70°

5、航攝像片為量測像片，有光學框標和機械框標。光學航空攝影機獲取的像片的像幅一般

有18cmX18cm,23cmX23cm、30cmX30cm

7、航空數(shù)碼相機的三種類型：①單面陣航空數(shù)碼模型②多面陣航空數(shù)碼相機③三線陣航空

數(shù)碼相機ADS40

8、空中攝影采用豎直攝影方式，即攝影瞬間攝影機物鏡主光軸近似與地面垂直

9、豎直攝影：主光軸在曝光時總會有微小的傾斜?，按規(guī)定要求像片傾角為2°~3°,這種

攝影方式稱為豎直攝影

10、航向重疊：同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的重疊度2％=區(qū)*100%

L,

旁向重疊：兩相鄰航帶像片之間的影像重疊〃、％=}><100%

（1表示像幅邊長，p表示航向和旁向重疊影像部分的邊長）

11、像片重疊度：沿航線方向相鄰兩張像片應有60%左右的航向重疊，相鄰航線間的像片應

有30%左右的旁向重疊

12、像片的重疊部分是立體觀察和像片連接所必須的條件。在航向方向必須要三張相鄰像片

有公共重疊影像，這一公共重疊部分稱之為三度重疊部分

12、攝影基線：航向相鄰兩個攝影站間的距離

13、攝影比例尺：視攝影像片水平、地面取平均高程時，像片上的線段1與地面上相應的水

平距工之比（由于攝影像片有傾角，地面又起伏，所以攝影比例尺在像片上處處不相等）

工

，〃LH（m為像片比例尺分母，f為攝影機主距，H為平均高程面的攝影高度或稱航高）

14、航高分為相對航高和絕對航高

相對航高：攝影機物鏡相對于某一基準面的高度，常稱為攝影航高，是相對于被攝區(qū)域

內(nèi)地面平均高程基準面的設(shè)計航高，是確定航攝飛機飛行的基本數(shù)據(jù)，H=m*f

絕對航高：相對于平均海平面的高度，是指攝影機物鏡在攝影瞬間的真實海拔高度，

II絕=11+11地

15、航高差異＜5%,同一航帶內(nèi)最大與最小航高之差＜30m,攝影區(qū)域內(nèi)實際航高與設(shè)計航

局之差＜50m

16、航空攝影與成圖比例尺的關(guān)系

比例尺類蜜航攝比例尺測圖比例尺

1:2000-1:30001:500

大比例尺1:4000?1:60001:1000

1:8000-1:120001:2000

1:15000~1:20000（像幅23mm*23mm）1:5000

中比例尺

1:10000-1:250001:10000

1:25000-1:35000（像幅23mm*23mm）

1:20000-1:300001:25000

小比例尺

1:35000-1:550001:50000

18、航帶彎曲：把一條航線的航攝像片根據(jù)地物影像拼接起來，各張像片的主點連線不在一

條直線上，而呈現(xiàn)為彎彎曲曲的折線

19、航線彎曲度：航帶兩端像片主點之間的直線距離L與偏離該直線最遠的像主點到該直

線垂距比的倒數(shù)，一般采用百分比表示，即：要求航線彎曲度＜3%

20、像片旋偏角：相鄰兩像片的主點連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標連線之間的夾角，

一般用表示。（是由于攝影時航攝機定向不準確產(chǎn)生的。像片旋角過大會減少立體像對的

有效范圍。旋偏角不但會影響像片的重疊度，而且還給航測內(nèi)業(yè)作業(yè)增加困難）一般要求小

于6。，個別最大不應大于8。，而且不能連續(xù)三片有超過6。的情況。

21、空中攝影基本要求：

①像片傾角小于30°

②航向重疊60%,旁向重疊30%;

③行高差異＜5%,同一航帶內(nèi)最大與最小行高＜30m,實際行高與設(shè)計行高＜50m;

④航線彎曲度〈3%;

⑤像片旋角＜60°

22、投影：用一組假想的直線將物體向幾何面投射

投影射線：投影的直線

投影平面：投影的幾何面

23、投影分為:

①中心投影：投影射線會聚于一點（航攝像片是地面的中心投影）

②平行投影：影射線平行于某一固定方向的投影

24、平行投影：

①斜投影：投影射線與投影平面斜交

②正射投影：投影射線與投影平面正交（地面與地形圖的投影關(guān)系）

25、中心投影和垂直投影的區(qū)別

①垂直投影比例尺和投影距離無關(guān)；中心投影焦距固定，航高改變，其比例尺也隨之改變

②垂直投影總是水平的，不存在傾斜問題

③地形起伏對垂直投影，無影響，對中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同

26、像點位移：當像片傾斜、地面起伏時，地面點在航攝像片上構(gòu)像相對于理想情況下的構(gòu)

像所產(chǎn)生的位置差異

27、地形圖的特點

①圖上任意兩點間的距離與相應地面點的水平距離之比為一常數(shù)，等于圖比例尺

②圖上任意一點引畫的兩條方向線間的夾角等于地面上對應的水平角

28、地圖與航片的區(qū)別

比例尺：地圖有統(tǒng)一比例尺，航片無統(tǒng)一比例尺

表示方法：地圖為線劃圖，航片為影像圖

表示內(nèi)容：地圖需要綜合取舍

幾何差異：航攝像片可組成像對立體觀察

29、攝影測量的主要任務之一：把地面按中心投影規(guī)律獲取的攝影比例尺航攝像片轉(zhuǎn)換成以

測圖比例尺表示的正射投影地形圖

30、透視投影：將空間點、線作中心投影，在投影平面P上得到一一對應的點、線，這種

經(jīng)中心投影取得的一一對應的投影關(guān)系

31、

地面E；像片面（物而）P；攝影中心S；主橫線hoho；主光線SoO；主垂線SnN；等角點

ScC

跡線（透視軸）TT：兩透視平面的交線

像主點。：由投影中心作像片平面的垂線，交于像面P

像片主距（攝影機主距）f：距離So

地主點O：像主點在地面上的對應點

攝影方向SO：攝影瞬間攝影機主光軸的空間方位

像底點n：由攝影中心作鉛垂線交像片平面

地底點N:由攝影中心作鉛垂線交地面

距離SN是投影中心S相對于過點N的地平面的航高。像底點n與地底點N是一對透視對

應點

主垂面W：鉛垂線SnN和攝影方向SoO的鉛垂面。W1P,W1E,必然垂直于兩平面的交

線透視軸TT,這是主垂面的一個重要特性

主縱線vv：主垂面W與像平面的交線（像主點。和像底點n都在主縱線上）

攝影方向線VV：主垂面W與地平面的交線（主縱線與攝影方向線是一對透視對應線，都

垂直于透視軸TT）

作NOSN（a）的角平分線，該線與像平面交主縱線上于c,和與地面交攝影方向線上于點

C,點c和點C是一對透視對應點，點c稱像片上的等角點，點C稱為地面上的等角點

合點:過投影中心作物面上一直線的平行線和像面的交點（物面上一組平行線有共同的合點，

合點是物面上平行線組無窮遠點的中心投影）

真水平面（合面）Es：過投影中心S作一水平面平行于地面

真水平線（主合線）hihi：真水平面與像平面的交線（物面E上任何平行線組的合點都落在

真水平線上）

主合點i：合線hihi與主縱線的w的交點（主合點是地面上一組平行于攝影方向線VV直線

的無窮遠點的構(gòu)像）

像水平線hh：過像片內(nèi)任何像點作平行于合線的平行線（像平面內(nèi)所有像水平線均平行于

透視軸，而與主縱線相垂直）

等比線hchc：過像片上等角點c的像水平線

主遁點J：過投影中心S在主垂面內(nèi)作像平面的平行線，與地平面E的交點

on=f-teaf

Si=ci=-/—ON=Htga

oc-f-te—sinaNSio=a,ZiSc=ZSci=90°-a/2

.2以力=旦CN=HtS-

oi=fctgasincz

32、底點特性：鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底點n為輻射中心的相應輻射線上

33、已知E平面上有A點,在像平面上作對應的像a

34、已知E平面上有AB直線，在像平面上作對應的像ab

35、已知垂直物面的空間直線AB,在像平面上作對應的像ab

36、透視變換作圖的基本規(guī)則：①確定跡點②確定合點③確定線段端點的中心投影④確定線

段的中心投影

37、建立各種坐標系的目的是為了在像點和對應物點間建立聯(lián)系

38、框標坐標系p-xy：原點：框標連線交點P；x軸：航向框標連線方向；y軸：旁向框標

連線方向

39、像平面坐標系o-xy：原點：像主點；x、y軸：分別平行于p-xy的坐標軸。右手系

40、像空間坐標系s-xyz：原點：投影中心；x、y軸：分別平行于o-xy的x、y坐標軸；z

軸：主光軸方向（os方向為正）。每一個像點的z坐標都等于So的長，但符號是負的。右

手系。

41、地面測量坐標系：坐標系：平面坐標為高斯-克呂格3度帶或6度帶投影的平面坐標系；

高程為1985黃海高程系。左手系

42、像空間輔助坐標系s-XYZ：原點：投影中心S；Z軸：垂直于地面；X與航線方向一致。

右手系

43、攝影測量坐標系（A-XpYpZp）：原點為地面某一控點；Ztp軸與地面測量坐標系的Zt

軸平行；Xtp軸與航線一致。右手系

44、方位元素：確定攝影時攝影物鏡（攝影中心）、像片與地面三者之間相關(guān)位置的參數(shù)，

包括內(nèi)方位元素和外方位元素。

45、內(nèi)方位元素：確定投影中心相對于像平面位置關(guān)系的參數(shù)。具體包括三個：像主點0

在框標坐標系中坐標（xo,yo）（相對于影像中心的位置）以及鏡頭中心到影像面的垂距（主

距）f

46、外方位元素：確定影像或攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)。三個線元素：

47、描述攝影瞬間攝影中心S相對于物方空間坐標系（Xs、Ys、Zs）；三個角元素：表示攝影

瞬間攝影光束空間姿態(tài)（像片在攝影瞬間空間姿態(tài)的要素）

48、共線條件：像點、物點以及投影中心在一條直線上。

49、共線條件方程:像點在像空間坐標系中的坐標和像點所對應的地面點在地面攝影測量坐

標系中的坐標之間的幾何關(guān)系。在理想情況下，攝影瞬間像點、投影中心、物點位于同一條

直線上，描述這三點共線的數(shù)學表達式稱之為共線條件方程

50、共線條件方程的應用

①求像底點坐標

②單像空間后方交會和多像空間前方交會

③攝影測量中的數(shù)字投影基礎(chǔ)

④航空影像模擬

⑤光束法平差的基本數(shù)學模型

⑥利用DEM制作數(shù)字正射影像圖

⑦利用DEM進行單張像片測圖

像片仿真

?內(nèi)、外方位元素

?地面點空間坐標

?DEM

?DOM

一7%（x-Xs）+&（y-K）+c3（z-4）

嚴（x-4）+b2（y-K）+c2（z-4）

y}

~~a3（X-Xs）+b3（Y-^）+c3（Z-Zs）

求像底點坐標

X_f生（工\一匕）+仇（。-匕）+。1?、一乙）

"4（八-乙）+與%-Z）+。3陽乜）

_產(chǎn)（乂\，丫,）+62（4-工）+C2（ZN-Z,）

%（XN—丫，）+瓦（心-Z）+C3（Z.v-Z.）

立體像對空間前方交會

q（x-X）+a（yy）+o（z-Zs）

=-/

0（*_冗）+4（/-/）+0?-4）

l\X+l2Y+/3Z-/,=0

△（X-Z）+ND+q（Z-Z,）

■=-/ltX+lsY+l6Z-ly=0

q（xW）+&（r1）+c式z-zj

第三章

1、要獲得物點的空間位置一般須利用兩幅相互重疊的影像構(gòu)成利益像對，它是立體攝影測

量的基本單元，由其構(gòu)成的立體模型是立體攝影測量的基礎(chǔ)

2、核線可以將二維影像匹配化成一維問題，在多片影像匹配（特別是在近景攝影測量）中

還可以直接利用核線幾何限制條件確定同名點

3、單眼分辨力：單眼能判別最小物體的能力

第一分辨力：單眼所能觀察出兩點間的最小距離

第二分辨力：能觀察出兩平行線之間的距離

第一分辨力p"=45"

17

第二分辨力=20"

4、人眼的立體視覺：只有用雙眼觀察景物，才能判斷景物的遠近，得到景物的立體效應

5、雙眼觀察的精度要比單眼觀察的精度提高近倍

第一類雙眼觀察分辨力指可能判斷兩個物點遠近的能力。30秒

第二類雙眼觀察分辨力指可能判斷兩平行線遠近的能力。10-15秒

6、人造立體視覺：觀察立體像對得到地面景物立體影像的立體感覺稱為人造立體視覺

7、人造立體觀察的條件：

①兩個不同攝站點攝取同一景物的一個立體像對

②分像條件：一只眼睛只能觀察像對中的一張像片，即雙眼觀察像對時必須保持兩眼分別

只能對一張像片觀察

③兩像片上相同景物（同名像點）的連線與眼基線應大致平行

④兩像片的比例尺應相近（差別＜15%）

8、立體效應

正立體反立體反立體

正立體效應：把左方攝影站獲得的像片P1放在左方，用左眼觀察；右方攝影站獲得的像片

P2放在右方，用右眼觀察，就得到一個與實物相似的立體效果。此時由于人眼觀察像片所

得到的生理視差與人眼看實物的生理視差符號相同，故所看到的立體模型的遠近與實物的遠

近是相同的

反立體效應：左方攝影站獲得的像片P1放在右方，用右眼觀察；右方攝影站獲得的像片P2

放在左方，用左眼觀察。由于人眼觀察像片的生理視差改變了符號，使觀察到的立體影像的

立體遠近恰好與實物相反?；蚴窃诮M成正立體效應后，將左右像片各旋轉(zhuǎn)180°,由于生理

視差反了符號，可以得到一個反立體效應

在量測中。用正反兩種立體效應交替進行立體觀察，可以檢查和提高立體量測的精度

零立體效應：正立體效應基礎(chǔ)上左右像片旋轉(zhuǎn)90°,使縱橫坐標互換方向，此時的生理視

差變?yōu)橄衿膟方向的視差因而失去了立體感覺成了一個平面圖像。生理視差是左右視差

較，縱方向的視差為上下視差，由于人眼觀測左右視差較的精度高于上下視差，所以在量測

上下視差時，為了提高量測的精度，可采用零立體效應進行y方向的坐標量測

9、像對的立體觀察與量測

（1）用立體鏡觀察立體

橋式立體鏡：基線較短，不適合大像幅航攝像片

反光立體鏡:擴大眼基距，可對大像幅進行立體觀察

（2）重疊影式觀察立體

互補色法、光閘法、偏振光法

10、立體像對前方交會的定義：由立體像對中兩張像片的內(nèi)、外方位元素和同名像點的影像

坐標量測值來確定相該點的物方空間坐標

①獲取已知數(shù)據(jù)xO,yO,f,XSl,YSl,ZSl,<M,?1,K1.XS2,YS2,ZS2,<2,4o2,K2

②量測像點坐標xl,yl,x2,y2

③使用各自像片的角元素計算左、右像片的RI、R2

④根據(jù)左、右像片的外方位線元素計算攝影基線分量BX,BY,BZ

⑤逐點計算像空間輔助坐標XI,Y1,Z1,X2,Y2,Z2

⑥計算點投影系數(shù)N1.N2

⑦計算未知點的地面攝影測量坐標XA,YA,ZA

（2）基于共線方程的嚴格解法

11、相對定向元素：描述立體像對兩張像片相對位置和姿態(tài)關(guān)系的參數(shù)

12、立體像對的重要點線面

攝影基線

相鄰兩攝站的連線

P2

S,同名像點

同名光線在左右

像片上的構(gòu)像

同名核線

核面與左右像

片面的交線

同名光線核面

同一地面點發(fā)出攝影基線與某一地面

的兩條光線點組成的平面

SS?(SxS2a2)=0

13、立體像對相對定向{2。

單獨法相對定向元素

連續(xù)法相對定向元素

|以左像空間|

坐標系為基

礎(chǔ)，右像片

相對于左像

片的相對方

位元素稱?

G

夕，0，單獨法相對定向元素:(6，6X/

連續(xù)法相對定向元素：B、.,Bz,KP\,KjfK1

14、

單獨法相對定向中常數(shù)項的幾何意義Z

q為相當于像空

間輔助坐標系中

一對理想像對上

同名像點的上下

視差

當一個立體像對

完成相對定向，

，=0

當一個立體像對

未完成相對定向

,即同名光線不

廂交,4=0

15、絕對定向元素計算

絕對定向公式

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絕對定向兀素：九，XQ,YQ>Zq,①,C,K

16、光束法雙像解析攝影測量:用已知的少數(shù)控制點以及待求的地面點，以共線方程為基礎(chǔ),

在像對內(nèi)同時解求兩張像片的外方位元素與待定點的坐標，