摄影测量考试总结非常实用.doc

摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。摄影测量的过程：各种类型传感器 -被摄物体影像-通过量测和解译过程-自然物体及其环境的可靠信息 （DEM、DLG、DRG、DOM）思考题：论述摄影测量与遥感技术的关系: 1、是遥远的感知，本质都是不接触物体而获取物体的信息；2、是地理信息系统技术中数据采集的重要手段；3、摄影测量学主要是对空间信息的获取，而遥技术还包含非空间信息即属性信息的获取；4、遥感技术可以被广泛的应用于摄影测量学，打破了摄影测量学长期以来过分局限于测量物体的形状大小等数据的集合处理的局面。摄影测量学的三个发展阶段：模拟摄影测量(1851-1970)119年 解析摄影测量(1950-1980) 30年 数字摄影测量(1970-现在)39年模拟摄影测量：利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转(恢复摄影时的空间位置及姿态)，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态,构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题地图。过程：光学像片-光学机械测图仪器-人工建立立体模型-人工量测和解译机械绘图-图解线划地图像片影像地图解析摄影测量：以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。过程：光学像片-解析测图仪器-计算机建立立体模型-人工量测和解译自动记录-数字线划地图数字高程模型像片影像地图。数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。过程：数字影像-数字测量摄影系统-自动建立立体模型-自动量测和解译自动记录-数字线划地图数字高程模型数字影像地图数据库。航向重叠度：同一条航线内相邻像片之间的德影像重叠称为航向重叠，重叠部分与整个像幅长的百分比称为航向重叠度，一般要求在60%以上。旁向重叠度：两相邻行带相片之间的重叠部分与整个像幅长的百分比称为旁向重叠度，要求30%左右。摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离 。摄影比例尺：视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段 l 与地面上相应的水平距L 之比为摄影比例尺。航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲 航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比的百分数。要求航线弯曲度3%。像片旋角：一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角。要求像片旋角6。中心投影: 投影射线会聚于一点的投影称为中心投影平行投影: 投影射线平行于某一固定方向的投影的投影称为平行投影（斜投影与正射投影）（航摄像片为中心投影，地形图为正射投影）像点位移：当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移航摄像片与地图的关系：1、投影方式：地图为正射投影，航片为中心投影2、比例尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺3、表示方法：地图为线划图，航片为影像图4、表示内容：地图需要综合取舍（制图规则），航片内容丰富5、几何差异：航摄像片可组成像对立体观察透视变换：将空间点、线作中心投影，在投影平面P上得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一对应的投影关系称为透视变换航摄像片中的重要点、线、面点：摄影中心S 像主点o 地主点O 像底点n 地底点N 等角点c 地面等角点C 主合点i 主遁点J 线：迹线TT 主光线SoO 主垂线SnN 摄影方向线VV 主纵线vv 等角线ScC 主合线hihi 主横线hoho 等比线hchc 面：地面E 像片面P 主垂面W 真水平面Es底点特性 :铅垂线在像平面上的构像位于以像底点n为辐射中心的相应辐射线上等角点特性:在倾斜像片和水平地面上，由等角点c和C所引出的一对透视对应线无方向偏差，保持着方向角相等等比线特性:等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影响 5种坐标系（PG26）像片内方位元素：确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置关系的参数（内方位元素（x0,y0,f）可恢复摄影光束）像片外方位元素：确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数（Xs、Ys、Zs)以Y 轴为主轴的j-w-k转角系统的坐标变换 正交变换:由一个坐标系按三个角元素顺次地绕坐标轴旋转即可变换为一个同原点的坐标系，这种变换为正交变换共线条件方程共线条件方程的应用1求像底点坐标2 单像空间后方交会和多像空间前方交会 3摄影测量中的数字投影基础 4航空影像模拟 5光束法平差的基本数学模型6 利用DEM制作数字正射影像图 7利用DEM进行单张像片测图单片空间后方交会：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素立体像对的重要点线面人造立体观察的条件 ：1立体像对 2分像条件 3两像片上相同景物（同名像点）的连线 4与眼基线应大致平行 5 两像片的比例尺应相近（差别15） 、立体像对前方交会：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在物方空间坐标系中坐标的方法点投影系数法/严格解法(PG64-66)解析法相对定向 相对定向元素连续法相对定向元连续法相对定向元素： By ， Bz ，j，w，k 单独法相对定向元素： j1 ， k1 ，j2，w2，k2解析相对定向原理连续法解析相对定向原理、单独法解析相对定向原理参见课件第二章第四节及PG5464双像解析摄影测量空间后交前方交会法：先用后方交会求出像片外方位元素再用前方交会求出像点对应地面点坐标相对定向绝对定向法：先进行立像对的相对定向，求出模型点的摄影测量坐标再用地面控制点将模型纳入测量坐标系求出地面点坐标一步定向解法：将像片外方位元素和地面点坐标在平差过程中整体求解消除数量多的一组未知数，形成改化法方程 三种方法的比较方法严密性控制点要求使用场合后交前交法点位精度决定于外方位元素精度没有利用多余条件3个平高点已知像片外方位元素相对定向绝对定向法点位精度决定于相对定向绝对定向精度2个平高点1个高程点航带法加密一步定向法理论最严密精度最高2个平高点1个高程点光束法加密解析空中三角测量: 利用计算的方法，根据航摄像片上所量测的像点坐标以及极少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标，称之为解析空中三角测量。俗称摄影测量加密.意义:不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状可快速地在大范围内同时进行点位测定，以节省野外测量工作量不受通视条件限制摄影测量平差时，区域内部精度均匀，且不受区域大小限制目的:为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数测定大范围内界址点的统一坐标单元模型中大量地面点坐标的计算解析近景摄影测量和非地形摄影测量分类:按数学模型: 航带法 独立模型法 光线束法 按平差范围: 单模型法 航带法 区域网法 解析空中三角测量的信息摄影测量信息：像片上量测的像点坐标 非摄影测量信息： 大地测量观测值 距离 角度 天文经纬度 局部坐标| 像片外方位元素 高差仪记录 摄站坐标 像片姿态 摄站坐标差|相对控制条件 湖面等高 平面 圆周 共线影像连接点的设置影像连接点的类型: 明显地物点 标志点 人工转刺点 仪器转刺点 数字影像相关转点航带法空中三角测量主要思想: 把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理。通过消除航带模型中累积的系统误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标基本流程: 像点坐标系统误差预改正 立体像对相对定向 模型连接构建自由航带网 航带网的概略绝对定向 航带模型非线性改正 加密点坐标计算光束法空中三角测量基本思想： 以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素基本思想与流程：获取像片内方位元素、像点坐标和地面控制点坐标 确定像片外方位元素和加密点地面坐标近似值 逐点建立误差方程式并法化 建立改化法方程式 采用循环分块法解求改化法方程 求出像片的外方位元素计算加密点坐标GPS辅助空中三角测量：利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在地面一个或多个基准站上的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测GPS卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，经GPS载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为带权观测值引入摄影测量区域网平差中，经采用统一的数学模型来整体确定地面目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法。作业过程：现行航空摄影系统改造及偏心测定 带 GPS接收机的航空摄影 解求GPS摄站坐标 GPS摄站坐标与摄影测量数据联合平差，以确定目标点位并评定其质量DEM(Digital Elevation Model): 是以数字的形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的模型，是对地形形状、大小和起伏的数字描述。数学表达：Z=f(x,y) (x,y)属于DEM的所在区域DTM(Digital Terrain Model): z为其他二维表面上连续变化的特征，如坡度、坡向、温度、降雨、重力、地球磁力、土地利用、土壤类别等其他地面诸特征。1、等高线DEM：1、矢量等高线DEM 2、栅格DEM 特点：只表达了区域部分值，通过插值计算等高线以外的点的高程值，不适用于计算坡度或制作地貌渲染图等地形分析。2、TIN DEM： TIN(Triangulated Irregular Network)，按照优化组合原则，把所有的离散的采样点连接成相互连续的三角平面。特点：充分表示地形特征点和线，减少了较平坦地区的数据冗余，但是存储结构比较复杂。3、GRID DEM： 优点：存储结构简单，便于计算机处理，易于计算等高线、坡度坡向、自动提取流域地形等，是最广泛的DEM的形式之一。缺点：数据量大，地形简单地区存在大量的数据冗余。不能准确地表示地形的结构和细部特征。三种形式DEM之间的相互转换等高线与TIN 等高线 构网TIN TIN 自动追踪等高线GRID与TIN TIN 内插GRID GRID重要点的选取TINGRID与等高线 等高线内插G GRID GRID自动跟踪 等高线DEM的分析及应用1、地形属性分析-表面分析坡度 坡向地表辐照度 高程变异分析 地貌形态的自动分类 表面积与体积2、可视化分析三维绘图 地貌晕渲图绘制 剖面图绘制3、通视分析两点通视分析：计算两点是否 被剖面挡住 可视域分析：分析某观察点在某范围的通视区域 DEM的应用领域 土木工程：各种线路选线（铁路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制； 测绘：用于测绘等高线，坡度坡向图，立体透视图，制作正射影像图以及地图的修侧； 遥感：作为分类的辅助数据。它还是地理信息系统的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划等； 军事