《攝影測量測》課件

《攝影測量學》攝影測量學是一門將攝影技術(shù)應(yīng)用于測量和制圖的學科。它利用從多個角度拍攝的圖像來獲取物體或場景的形狀、位置和大小信息。課程介紹地理空間數(shù)據(jù)獲取攝影測量學是一門利用圖像獲取地理空間數(shù)據(jù)的學科。三維模型重建攝影測量可以重建建筑、地形等三維模型。地圖制作攝影測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。攝影測量學概述攝影測量學是利用攝影技術(shù)獲取地面目標的影像，并通過這些影像進行測量、制圖和分析的一門學科。它是測繪學的重要分支，廣泛應(yīng)用于地形測繪、城市規(guī)劃、資源調(diào)查等領(lǐng)域。攝影測量學涉及多個學科，包括攝影、幾何學、數(shù)學、計算機科學等。其基本原理是根據(jù)影像的幾何關(guān)系，恢復(fù)目標的空間位置和形狀信息。攝影測量學的應(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)測等。資源勘探與管理進行地形測繪、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)備攝影測量中，影像采集設(shè)備主要包括航空相機、地面相機和掃描儀等。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)字攝影測量基礎(chǔ)數(shù)字影像數(shù)字影像由傳感器記錄，每個像素都包含了光強度信息?？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量中數(shù)字影像和現(xiàn)實世界的幾何關(guān)系。數(shù)據(jù)處理包括配準、正射校正、三維重建等步驟。攝影機幾何特性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.主點主點是攝影機光軸與像平面交點，是影像的中心點。33.像主點像主點是主點在影像上的投影，也是影像的中心點。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測量使用精確測量儀器2計算根據(jù)測量結(jié)果計算3校正校正鏡頭畸變等誤差內(nèi)方位元素指攝影機內(nèi)部的幾何參數(shù)，包含焦距、主點坐標和像主點坐標。這些參數(shù)決定了攝影機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)測量結(jié)果的準確性。外方位元素的確定1相機位置確定攝影瞬間相機在空間中的位置2相機姿態(tài)確定攝影瞬間相機相對于水平面的方向3計算方法空間后交會法、空間前方交會法等外方位元素是攝影測量中至關(guān)重要的參數(shù)，是進行影像測量、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量成果的精度和可靠性。數(shù)字影像坐標系地理坐標系以大地經(jīng)緯度和高程為基本參數(shù)，描述地球表面點的地理位置，對應(yīng)世界大地坐標系WGS-84。投影坐標系將地球表面上的經(jīng)緯度坐標投影到平面坐標系上，方便平面測量和地圖繪制，如UTM坐標系。影像坐標系以影像的像素行和列為基本坐標軸，描述像素在影像中的位置，對應(yīng)影像的內(nèi)部坐標系。數(shù)字影像測量數(shù)字影像測量數(shù)字影像測量是利用數(shù)字影像進行測量的技術(shù)，將傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)更高效、更精確的測量結(jié)果。測量原理數(shù)字影像測量基于攝影測量原理，利用影像上的特征點和地面控制點之間的幾何關(guān)系，計算目標物體的空間位置和形狀。測量方法數(shù)字影像測量常用的方法包括數(shù)字影像解譯、數(shù)字影像匹配、立體測量等，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的測量方法。測量應(yīng)用數(shù)字影像測量廣泛應(yīng)用于地形測繪、城市規(guī)劃、資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測、文物保護等領(lǐng)域，為各行業(yè)提供精確的空間數(shù)據(jù)和信息。地面控制點測量地面控制點(GCP)地面控制點是已知坐標的點，用于將攝影測量模型與地面坐標系對齊。測量方法地面控制點測量通常使用GNSS接收機或全站儀來確定其坐標。點選擇選擇地面控制點時，應(yīng)考慮其可見性、穩(wěn)定性和分布。數(shù)據(jù)處理地面控制點數(shù)據(jù)用于校正影像幾何變形，提高攝影測量模型精度?？罩腥菧y量1控制點測量地面控制點是確定影像的絕對位置和姿態(tài)的關(guān)鍵。2空間關(guān)系通過測量多個影像之間的空間關(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的幾何模型，將影像坐標與地面坐標關(guān)聯(lián)起來。4坐標轉(zhuǎn)換將影像坐標轉(zhuǎn)換為地面坐標，得到準確的地理信息。空中三角測量是一種重要的攝影測量技術(shù)，用于確定影像的空間位置和姿態(tài)。攝影測量數(shù)學模型攝影機模型描述攝影機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和地面點之間的幾何關(guān)系，包括投影變換、坐標轉(zhuǎn)換和空間定位。地面控制點模型使用地面控制點的信息，建立地面坐標系和影像坐標系之間的關(guān)系。空間參考模型將影像數(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，每個柵格單元格代表一個地理位置，其值對應(yīng)于該位置的標高。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。真實地表模擬數(shù)字正射影像圖保留了影像的真實紋理和細節(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、城市規(guī)劃等領(lǐng)域，提供重要的空間信息。影像配準和正射校正1影像配準將不同時間、不同角度拍攝的影像進行拼接。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影像鑲嵌將多個正射影像拼接成一張完整的影像圖。影像配準和正射校正是攝影測量數(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)字測圖11.數(shù)字地形圖生成數(shù)字測圖將攝影測量數(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.自動化程度高數(shù)字測圖流程自動化，提高效率，減少人工誤差。44.多種應(yīng)用場景數(shù)字測圖廣泛應(yīng)用于測繪、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。三維特征提取1點云數(shù)據(jù)通過攝影測量或激光掃描獲取的點云數(shù)據(jù)，包含了豐富的幾何信息。2特征識別利用算法識別點云中的特征點，例如角點、線段、平面。3特征提取將識別出的特征點進行提取，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圖像配準基于圖像特征匹配進行圖像配準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)化對三維模型進行優(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、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域，為用戶提供更加真實的場景體驗。攝影測量系統(tǒng)組成傳感器傳感器負責獲取影像數(shù)據(jù)。常見的傳感器包括航空相機、掃描儀、無人機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)負責對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行處理，包括圖像配準、正射校正、三維重建等。輸出設(shè)備輸出設(shè)備負責將處理后的數(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?？刂浦行目刂浦行呢撠煿芾碚麄€攝影測量系統(tǒng)的運行，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)字攝影測量系統(tǒng)攝影機高精度相機，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和慣性導航系統(tǒng)，定位相機位置軟件平臺專業(yè)軟件，進行影像測量和處理掃描儀數(shù)字攝影測量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、文物保護、建筑測量等領(lǐng)域。無人機攝影測量高效率無人機可以快速覆蓋大面積區(qū)域，提高工作效率。高精度無人機搭載高分辨率相機，獲取精細的影像數(shù)據(jù)。靈活機動無人機可用于復(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)。低成本無人機成本低，操作簡單，降低了攝影測量成本。陸地激光掃描攝影測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，用于地形測繪、工程測量、文物保護等領(lǐng)域。高效數(shù)據(jù)采集掃描儀能夠快速獲取大量密集點云數(shù)據(jù)，并自動進行數(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)測等領(lǐng)域，提供精確的三維信息。攝影測量數(shù)據(jù)處理1數(shù)據(jù)預(yù)處理原始數(shù)據(jù)的準備與清洗，如幾何校正、噪聲去除2影像配準對來自不同傳感器、不同時間或不同視角的影像進行幾何匹配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)進行整合，如將影像與點云數(shù)據(jù)融合，生成更完整的信息攝影測量數(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)字攝影測量軟件功能全面數(shù)字攝影測量軟件能夠進行圖像處理、幾何校正、三維重建等操作，涵蓋了攝影測量流程的各個環(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的算法和技術(shù)，確保測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，滿足各種精度要求。應(yīng)用廣泛數(shù)字攝影測量軟件應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如地圖測繪、城市規(guī)劃、工程測量等，發(fā)揮著重要作用。攝影測量數(shù)據(jù)應(yīng)用三維模型重建攝影測量技術(shù)可生成詳細的三維模型，用于城市規(guī)劃、文物保護、災(zāi)害評估等領(lǐng)域。例如，可以重建古建筑、城市街景或自然地貌，以便進行更深入的研究和分析。數(shù)字地圖制作攝影測量數(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)用于導航、土地管理、資源勘探等領(lǐng)域。航空攝影測量應(yīng)用地形測繪航空攝影測量可用于生成詳細的地形圖和數(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)測航空攝影測量可用于監(jiān)測森林資源，包括森林覆蓋率、樹木高度和樹種組成，為森林保護和管理提供數(shù)據(jù)支持。工程攝影測量應(yīng)用橋梁工程運用攝影測量技術(shù)進行橋梁的測量，可以高效獲取橋梁的幾何信息，用于橋梁的設(shè)計、施工和維護。水利工程攝影測量可用于水利工程的測量，例如水庫、大壩、堤防等，提供精準的幾何數(shù)據(jù)，支持水利工程的規(guī)劃和管理。建筑工程攝影測量