2022年摄影测量经典总结2.docx

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1、精品word学习资料可编辑资料- - - - - - - - - - - - - - - -1. 定义： 通过影像讨论信息的猎取、处理、 和成果表达的一门信息科学； 传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄得的影像、 讨论和确定被摄物体的外形、 大小、 性质和相互关系的一门科学与技术；内容：猎取被摄物体的影像, 讨论单张和多张像片影像的处理方法,包括理论、 设备和技术, 以及将所测得的成果以图解形式或数字形式输出的方法和设备；一、航空摄影机的基本结构摄影物镜光圈快门暗箱检影器座架、掌握设备、压平装置、框标装置-机械标志（量测相机） 二、摄影机物镜：光轴LL,主平面 H1、H2,主点 S1S2、节点

2、K1、K2、焦点 F1F2、焦距 F 三、摄影机主距 f由物镜中心向像平面引垂线,垂足称像片主点,垂距称像片主距或摄影机主距f四、像角与像幅尺寸对无穷远调焦：在焦面上得照度不匀称光亮圆为视场（其直径与S 夹角为视场角）取照度匀称光亮的圆为像场, 直径与 S 夹角为像场角在像场内取圆内接正方形或圆外切正方形为像幅大小遥感通常是指通过某种传感器装置,在不与被讨论对象直接接触的情形下,猎取其特点信息（一般是电磁波的反射辐射和发射辐射）,并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术；量测相机与非量测相机的区分；量测相机具有较高的光学性能,摄影过程高度自动化,有框标装置,物镜品质优秀,能排除

3、或削减像差；非量测相机没有框标装置,物镜的畸变较大,种类许多,从成像介质区分可分为光学相机和数码相机；中心投影的相片和地势图的区分；a. 摄像片与地势图表示方法和内容不同：在表示方法上,地势图上是按成图比例尺所规定的各种符号、 注记和等高线来表示地物、地貌的,而航摄像片就表示为影像的大小、外形和色调；在表示内容上, 在地势图上用相应的符号和文字、数字注记表示,这些在像片是表示不出来的；另一方面, 在地势图上必需经过综合取舍,只表示那些经挑选的有意义的地物,而在像片上有所摄地物的全部影像；b. 航摄像片与地势图的投影方法不同:地势图是正射投影, 比例尺到处一样, 航摄像片是中心投影 ,各处比例尺

4、也不一样,相关方位也发生变化；2. 中心投影的特点；地面上的点像片上的点；像片上的点地面上的点或直线；地面上的直线像片上的直线或点；像片上的直线地面上的直线或平面；摄影比例尺1、定义：指空中摄影方案设计时的像片比例尺,航摄像片上的线段l 与地面上相应线段的水平距离 L 之比 .2.公式： 1/m = l/L = f/H主距 f： 物镜中心到像片面的垂直距离 H:摄影航高 航高指飞机在摄影瞬时摄影机物镜相对于某一水准面的高度；航向重叠同一航线内相邻像片之间的影像重叠；旁向重叠相邻航线之间的影像重叠；摄站点 摄影瞬时,物镜中心s 的空间位置摄影基线两相邻摄影站之间的距离,用B 表示；像片旋角相邻像

5、片主点连线与像幅沿航线方向的夹角像平面坐标系以像主点为坐标原点右手平面坐标系o-xy- 1 - - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - -第 7 页,共 7 页像框标坐标系依据像片的框标连线交点为原点的像平面坐标系p-xy像空间坐标系以摄影中心 S 为坐标原点, x、y 轴的方向与像平面坐标系x、y 轴的方向平行, z 轴与主光轴重合,形成的右手坐标系. S-xyz像空间帮助坐标系以摄影中心 S为坐标原点,轴系的方向视需要而定.右手坐标系 . S-uvw地面测量坐标系地图投影坐标系或大地坐标系T- XtYtZt ,左手坐标系；地面摄影测量坐标系以侧区内的某一点为坐标原点,X 轴与航线方向

6、大致一样, 但为水平 ,Z 轴垂；用 D- XYZ 表示的右手坐标系；坐标系之间坐标转换,像空间坐标系像空间帮助坐标系（旋转矩阵R,方向余弦）a ib ic i 为方向余弦,即两坐标轴系间夹角的余弦；人眼的立体视觉在用双眼观测景物时,能判定景物的远近,得到景物的立体效应,这一现象称为人眼的立体视觉；三、人眼立体视觉产生的缘由：由于远近不同的物体在左右眼视网膜构像,产生生理视差, 生理视差通过视神经传送到大脑,由大脑综合,作出景物远近的判定；人造立体视觉（续）空间景物在感光材料上构像,人眼观看构像的像片产生生理视差,所产生的空间景物的立体视觉；人造立体视觉产生的条件：两张像片必需是在不同位置对同

7、一景物摄取的立体像对；每只眼睛必需只能观看像对中的一张像片；两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线要大致平行（在同一平面内）；两张像片的比例尺相近；内方位元素描述摄影中心与像片相对关系的数据；f,x0,y0对航摄像机来讲,内方位元素都经过厂家的严格鉴定,一般情形下视为已知量；外方位元素确定摄影瞬时摄影中心空间位置及像片姿势的参数；三个外方位线元素 Xs、Ys、Zs 三个外方位角元素 、 、 像点位移,位移的方向,方式；当像片倾斜或地面有起伏时,所摄取的影像均和抱负情形有所差异,也就是地面点在像片上构像的点位偏离了应有的正确位置,产生了像点位移；包括：像片的倾斜引起的像点位移、地势起伏引起的

8、像点位移、物理因素（物镜的畸变差、大气折光、地球曲率、底片变形等）引起的像点位移； a 因像片的倾斜引起的像点位移（地面水平）位移的方向：以等角点为极点的方向线上； b 因地势的起伏引起的像点位移（像片水平）方向：在以像底点为极点的辐射线上；a 位移大小： b 位移大小： 共线方程：人造立体视觉条件；条件：两张像片必需是在不同位置对同一景物摄取的立体像对；每只眼睛必需只能观看像对 中的一张像片； 两像片上相同景物 （同名像点） 的连线与眼基线要大致平行 （在同一平面内） ；- 2 -两张像片的比例尺相近；像点坐标如何猎取：坐标量测仪,在数字影像上猎取；上下,左右视差；在摄影测量中,一个立体像对

9、的同名像点在各自的像平面坐标系的x, y 坐标之差分别称为左右视差 p 及上下视差 q,即 p=x1-x2,q=y1-y2；同名光线投影在承影面上是否有上下视差是检验是否完成相对定向的标志；相对定向, 肯定定向概念肯定定向元素相对定向元素： 独立 连续（像空间帮助坐标系的建立）；相对定向： 确定一个立体像对两像片的相对位置,确定两像片相对位置关系的元素称为相对定向元素；目的：复原两张像片的相对位置和姿势,使同名光线对对相交；特点：不考虑模型的比例尺,不需要野外掌握点；分类： 连续相对的相对定向元素bv,bw, 2, 2, 2和独立相对的相对定向元素1, 1, 2,2, 2；肯定定向： 确定像片

10、与地面的相对位置,确定相对定向建立的立体模型的比例尺和模型空间方位的元素称为肯定定向元素（Xs,Ys,Zs, , , ,K）目的：将立体模型纳入地面摄影测量坐标系中；特点：考虑模型的比例尺,需要野外掌握点；原理：在应用光学投影或机械投影的方法,模拟相对摄影的过程,复原摄影时的空间方位,使同名射线对对相交, 以实现摄影过程的几何反转,建立测图所需的立体模型,再在该模型上测制地势图；模拟法测图的过程内定向复原像片的内方位元素,建立相像光束；相对定向复原两张像片的相对位置,建立和地面相像的立体模型；肯定定向将模型纳入到地面测量坐标系中,并归化为所需的模型比例尺； 立体测图用量测工具量测立体模型,测制

11、地势图；解析法测图的过程左右片放在坐标仪的像片盘上,并输入有关参数内定向相对定向肯定定向测图空间相像变换：平移,旋转,缩放单独像片的空间后方交会和双像前方交会；利用肯定数量的地面掌握点,依据共线条件方程式, 解求像片外方位元素的过程,这种解算方法是以单张像片为基础的,称单像空间后方交会；由立体像对中两张像片的内外方位元素 和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法为空间前方交会；1.空间后方交会的解求过程：a 猎取已知数据； b 量测掌握点的像点左边；c 确定未知数的初始值； d 运算旋转矩阵 R；e 逐点运算像点坐标的近似值；f 组成误差方程式；g 组成法方程式； h 解求外方位元素； i

12、检查运算是否收敛； 精度：mi=m0Qii1 /2,m0= VV/2n-61 /2. 双像前方交会： 依据立体像对中两张相片的内外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标；运算过程如下列图双像解析运算的空间后交-前交方法运算地面点的空间坐标步骤：a 野外像片掌握测量； b 量测像点坐标； c 空间后方交会运算两像片的外方位元素；d 空间前方交会运算待定点地面坐标；- 3 -双像相对定向 +模型的肯定定向；同名射线对对相交是相对定向的理论基础；相对定向的共面条件方程式矢量表达式） ：,坐标表达式：模型坐标的解求：如模型点在像空间帮助坐标系 S1-U1V1W1 中的坐标为（ U,V,W）,其运

13、算过程为（ 1）依据相对定向元素运算像点的空间帮助坐标（ u1,v1,w1 ）及 u2,v2,w2 ；（ 2） 运算左右像点的投影系数 N1,N2； c 求模型点在像空间帮助坐标系的坐标为：U=N1u1=bu+N2u2 V=N1v1=bv+N2v2 W=N1w1=bw+N2w2用于单独像对时,就：U=N1u1=b+N2u2 V= N1v1=N2v2W= N1w1=N2w2实际运算中, 将获得的模型点在像空间坐标系的坐标乘以摄影比例尺的分母,其模型放大成约为实地后,再进行肯定定向；肯定定向：相对定向后得到模型点在像空间帮助坐标系中的坐标（U,V,W 地面摄影测量坐标 X,Y,Z 两空间坐标系的变

14、换,也称相像变换）；基本关系式：（ X、Y、Z：地面点在地面摄影测量系中坐标； U、V、W：模型点在像空间帮助坐标系中的坐标模型比例尺的缩放系数,待求；至少需要两个平高点和一个高程点三个掌握点不能在一条直线上模型的四个角布设4 个掌握点a1,a2 .c3：是由两坐标轴系的三个旋转角运算的方向余弦,待求；Xs,Ys,Zs坐标原点的平移量,待求;七个肯定定向元素 :解析法肯定定向：利用已知的地面掌握点,解求肯定定向元素；肯定定向元素的运算解算思路：余外观测,平差方法运算,线性化列误差方程 组成法方程解法方程（迭代运算）；双像解析的相对定向 -肯定定向法解求模型点的地面坐标过程：（ 1）用连续像对或

15、单独像对的相对定向元素的误差方程式解求像对的相当定向元素；（ 2）由相当定向元素组成左, 右像片的旋转矩阵R1,R2,并利用前方交会式求出模型点在像空间帮助坐标系中的坐标；（ 3）依据已知地面掌握点的坐标,按肯定定向元素的误差方程式解求该立体模型的肯定定向元素；（4）按肯定定向公式,将所以待定点的坐标纳入地面摄影测量坐标中；1.3.光束法；思想： 未知点、 掌握点都列立共线条件方程式,整个像对范畴内解求待定点的地面坐标；两张像片的外方位元素,加密点的地面坐标；数学描述：共线方程；如何确定待求未知数的初始值：外方位元素单像后方交会,加密点坐标前方交会；小结双像解析摄影测量的方法（利用一个像对获得

16、地面的空间信息）a 单像后方交会双像前方交会法：每张像片先进行后方交会,两张像片的内、外方位元素；空间前方交会,加密点的地面坐标 ;结果依靠于空间后方交会的精度；适用于已知像片的外方位元素需确定少量待定点坐标的情形b 相对定向肯定定向法:先相对定向： 通过解算五个相对定向元素模型点在像空间帮助坐标系中的坐标, 再肯定定向： 通过解算七个肯定定向元素模型点在像空间帮助坐标系中的坐标纳入地面（摄影）测量坐标系； 最终的精度取决于相对和肯定定向的精度,多- 4 -在航带法解析空三中应用c 光束法：以共线条件方程式为基础,平差整体解求,两张像片的（内）、外方位元素,加密点的地面坐标；1. 航带法；航带

17、网法空中三角测量讨论的对象的一条航带的模型；它是以一条航带为单元, 依据少量的地面掌握点,依据肯定的数学模型,整体平差解求加密点（或待定点）的地面坐标；2. 像片上像点的误差来源： 像空间帮助坐标系建立航带如何连续的肯定定向非线性变形改正；像点坐标的系统误差： （ 1）底片变形：受外界因素影响,像点偏离了摄影时的位置（三点共线）；（ 2）摄影物镜畸变差：透镜组成像以削减像差,但使像点偏离了三点共线的理论位置；（3）大气折光：大气密度（折射率）随高度增加而削减,成像光线是曲线, （ 4）地球曲率：地球的椭球曲面与航测的水平基准面不一样； 经过底片变形、 物镜畸变差、 大气折光差、地球曲率改正后的

18、像点坐标：1. 2.数据来源： 数据处理：分块有以下四种方法猎取数据点：由现有地势图上采集；由摄影测量方法采集；野外实地测量； 由遥感系统直接测得；数据预处理包括：数据格式转换,坐标系统变换,数据编辑,栅格数据转换为矢量化数据及数据分块等；3. DEM 的内插：移动拟合,线性内插,三次样条函数内插,双线性内插特点,数学模型,适用场合；数字地面模型内插：依据一组参考点上的高程运算其它待定点处高程的方法；a 移动拟合：数学模型特点： 求解时可按肯定的规章给每个数据点定权,内插曲面不连续；解法思路：选取以待定 点为中心, 以 R 为半径的园内的如干已知点进行曲面拟合,以确定待定点的高程； 该法是一个

19、以待定点为中心的逐点内插法；数据点应满意的条件： 点数要不少于 6 个,数据点与待定点之间的地势变化是连续光滑的；b 线性内插：数学模型,解法思路：使用最靠近的三个数据点,确定平面参数a0、 a1、a2,从而求出新点的高程； 适用场合： TIN GRID；c 三次样条函数内插：数学模型Z=1 X X2 X3a.00 a331 Y Y2 Y3T解, 法思路：依据内插点相近的四个格网点高程数据及每个格网点沿X 方向的斜率 R、沿 Y 方向的斜率 S 和该点的曲面扭曲 T,列方程解求未知系数；特点：该内插方法保证了相邻曲面之间的连续光滑,适用于连续变化的光滑曲面；d 双线性内插：数学模型解法思路：使

20、用最靠近的四个数据点,确定参数a00、a01、a10 、a11 ,从而求出新点的高程；适用场合：在方格网（GRID）中内插高程；4. DEM 的两个应用；立体透视图,断面剖面的自动生成；DEM 的应用： 立体透视图； 坡度、 坡向运算； 断面 剖面 的自动生成； 真实的地表面积运算；- 5 -填、挖方量运算；概念：灰度 重采样 内定向；影像的灰度又称为光学密度,在影像底片上, 摄影的灰度值反映了它透亮的程度,即透光的才能； 当欲知不位于矩阵 （采样）点上的原始影像的灰度值时就需要进行内插,该内插称为重采样；内定向的目的：区定扫描坐标系和像片坐标系之间的关系及数字影像可能存在的变形；公式：核线的

21、概念：由摄影基线B 所作的平面与像片面的交线；同名核线：核面与左右像片面的交线,互称为同名核线核线的特点： 当像片面与摄影基线平行时,该像片上的全部核线相互平行,否就相交与同一点核点数字摄影测量系统作业过程（测图过程）内定向：运算像片坐标与扫描坐标之间的转换参数；相对定向：用二维影像相关方法查找同名像点（相对定向用的点）,解求相对定向元素；肯定定向： 依据掌握点及相应的像点坐标,用二维影像相关方法查找同名像点,解求肯定定向元素；1.数字微分订正的概念；依据影像的内定向参数、 方位元素以及数字高程模型, 利用相应的构像方程, 用掌握点解算, 从原始非正射投影的数字影像猎取正射影像,这一过程是将影

22、像化为许多微小的区域逐点进行,且使用的是数字方式处理,故称为数字微分订正；数字微分订正的两种方法：间接法直接法；设任意像元在原始图像与订正后图像中的坐标分别为（x, y）和（ X, Y）,它们直接存在着 映射关系, 即 1.x=fxX,Y;y=fyX,Y2.X= xx,y;Y= yx,y公式 1 是由订正后的像点P（ X,Y） 动身,依据像片的内, 外方位元素及 P 点的高程反求其在原始图像上相应像点p 的坐标（ x,y）,经内插出 P 的灰度值后,再将灰度值赋给p,这种方法称为反解法（间接法）；公式 2 是由原始图像上的像点p 的坐标（ x,y）解求出订正后图像上相应订正点P 的坐标（ X,

23、 Y）,并将原始图像点p 的灰度值赋给订正点P,这种方法称为正解法（直接法）；反解法（间接法）数字微分订正的步骤：运算地面点坐标正射影像上任一像点（X ,Y）对应的地面坐标（ X,Y）,X=X0+MX Y=Y0+MY;运算像点坐标 x,y依据共线条件方程式, 地面点的 Z 坐标依据 DEM 内插 ;像素坐标的解算依据内定向参数, 运算像点 x,y的像素坐标（I,J） ;灰度内插 依据运算得像素坐标 I,J,采纳双线性内插法,内插该点的灰度值;灰度赋值 将运算的灰度值赋给正射影像上的像点（X ,Y）；同名像对足够数量的地面掌握点,如何生产该范畴内的正射影像图,试述步骤和主要的数学模型；数字正射影

24、像图（ Digital Orthophoto Map,DOM）是以航摄像片或遥感影像（单色/ 彩色）为基础, 经扫描处理并经逐像元进行辐射改正,微分订正和镶嵌, 按地势图范畴裁剪成的影像数据,并将地势要素的信息以符号,线画,注记,公里格网,图廓（内/ 外）整饰等形式填加到该影像平面上, 形成以栅格数据形式储备的影像数据库,它具有地势图的几何精度和影 像特点；其制作方法有三种：全数字摄影测量方法,单片数字微分订正,正射影像图扫描；航摄像片与正射影像图的区分：航摄像片是中心投影,正射影像图是正射投影；- 6 -航摄像片上存在由于像片的倾斜和地势的起伏所引起的像点位移,正射影像图上的像点位移不存在；

25、航摄像片上各点的比例尺不一样,而正射影像图上各点的比例尺与规划的比例尺一样；正射影像图（像片平面图）：是用相当于正射投影的航摄像片上的影像来表示地物的外形和平面位置；什么是相当于正射投影的航摄像片？ 地面水平、像片水平常所摄取的像片；正射影像：地面点在图面上的平面位置正确且仍有相应的灰度值；外业：像控点的布设,测量（ GPS RTK PPP） 调绘（地面房沿改正 河流道路名称）解译（判读）补测为什么要有外业工作？利用航摄像片进行信息处理,最终成果是把航摄资料与大地坐标联系 起来, 求得相应像点的地面坐标,使像片量测具有与地面测量相同的数学关系；因此,要有肯定数量的掌握点作为数学基础；需要在野外

26、测定肯定数量的掌握点,这项工作就是摄影外业掌握测量； 这些掌握点不但要在实地测定坐标和高程,而且它们的数量和在像片上的位置 仍要符合像片信息处理的需要；这些外业掌握点统为像控点；使用刺点的这些像片称为掌握 片；外业工作任务：外业掌握测量、像片判读调绘、外业补测；外业工作流程： 1、技术设计 2、预备工作及拟订作业方案3、外业工作施测 4、外业成果检查与验收；解译：判读,识别像片上各种影像所反映地物的属性特点；分目视解译及运算机解译； 调绘： 在对航摄像片进行判读的基础上,依据用图的要求,进行适当的综合取舍,并按图式规定的符号将地物、地貌元素描画在相应的像片上并作各种注记,而后进行室内整饰-调绘片；作用：作为内业测图人员进行图上注机记的依据；像控点布设的一般原就（1） 像控点一般按航线全区统一布点,可不受图幅单位的限制；（2） 布在统一位置的平面点和高程点,应尽量联测成平高点；（3） 相邻像对和相邻航线之间的像控点应尽量公用；当航线间像片排列交叉而不能公用时,必需分别布点；（4） 位于自由图边或非连续作业的待测图边的像控点,一律布在图廓线外,确保成图满幅；（5） 像控点尽可能在摄影前布设地面标志,以提高刺点精度,增强外业掌握点的牢靠性；（6） 点位必需挑选在像片上的明显目标点,以便于正确的相互转刺和立体观看时辨认点位；- 7 -