摄影测量复习总结

第一章第一章 1 摄影测量学的定义 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 体的的形状 大小 位置 特性及其相互关系的一门学科 2 摄影测量与遥感是对 非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录 量测和解译 从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺 科学和技术 3 摄影测量分类 按距离远近 航天摄影测量 航空摄影测量 近景摄影测量 显微摄影测量 按用途 地形摄影测量 非地形摄影测量 按处理手段 模拟摄影测量 解析摄影测量 数字摄影测量 4 摄影测量特点 无需接触物体本身获得被摄物体信息 二维影像 平面 重建三维目标 三维空间 同时提取物体的几何与物理特性 5 摄影测量学的发展 模拟摄影测量 解析摄影测量 数字摄影测量 第二章第二章 1 航空摄影 沿航向方向相邻两张像片应有 60 左右的航向重叠 相邻航线间的像片应有 30 左右的旁向重叠 航摄仪在曝光瞬间物镜主光轴保持垂直地面 2 像片倾角 摄影机主光轴与地面铅垂线之间的夹角 3 像片主距 物镜后节点到像平面的距离 投影中心至像底片面垂直距离 f 4 视场角 焦平面中央成像清晰地范围 5 摄影基线 航向相邻两个摄影站间的距离 B 6 摄影比例尺 航摄像片上的一线段与地面上相应线段 L 之比 H f L l m 1 7 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 称为航线弯曲 8 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 要求像片旋角小于 6 9 航摄像片 航摄像片 投影射线汇聚于一点的投影称为中心投影 地形图 投影射线与投影平面正 交称为正射投影 摄影测量的主要任务就是把按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片 转换成以测图比例尺表示的正射投影地形图 10 像点位移 像点位移 当像片倾斜 地面起伏时 地面点在航摄像片上构象相对于理想情况下的构 象所产生的的位置差异称为像点位移 11 透视变换 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投影关系称为透视变换 12 透视变换中重要的点 线 面透视变换中重要的点 线 面 中心投影作图 第三章第三章 1 摄影测量的几何处理任务 像点坐标 地面点空间坐标 建立适当坐标系 定量描述像 方点 物方点之间关系 2 像方空间坐标系 1 像平面坐标系 2 像空间坐标系 x y f 3 像空间辅助坐标系 原点摄影中心 S 坐标轴选择三种情况 A 每条航线第一张像片像空间坐标系 B Z 轴铅锤 X 轴 航向 右手系 C 基线坐标系 摄影基线为 X 轴 基线与左片主光轴构成 XZ 平面 右手 系 3 物方空间坐标系 1 摄影测量坐标系 像空间辅助坐标系原点平移至地面点 P 2 地面摄影坐标系 国家统一坐标系 平面坐标系为高斯 克吕格三度带或六度带投 影 西安坐标系 高程坐标系为 1985 黄海高程系 3 原点为地面某一控制点 Ztp 轴与地面测量坐标系的 Zt 轴平行 Xtp 轴与航线一致 4 航摄像片方位元素 1 内方位元素 f x0 y0 确定摄影中心与像片之间相互关系的参数 2 外方位元素 确定像片航摄瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数 三个外方位直线元素 X Y Z 三个外方位角元素 Y 轴为主轴的转角系统 本课程仅以此为例 5 空间直角坐标变换 由像点坐标计算地面点坐标 必须引入坐标变换 S XYZ 为像空间辅助坐标系 S xyz 为像空间坐标系 a x y 为像片上任一像点 R 为正交矩阵 R 中 9 个元素可分别表示为坐标轴间夹角的余弦 称为方向余弦 6 共线条件方程 1 共线条件方程的一般形式 共线条件 共线条件方程 变形 2 共线条件方程线性化 泰勒级数展开 观测值 x y 未知数 Xs Ys Zs X Y Z x0 y0 f 泰勒级数展开 7 单像空间后方交会 1 定义 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 2 误差方程和法方程 已知值 x0 y0 f m X Y Z 观测值 x y 未知数 Xs Ys Zs 泰勒级数展开 误差方程系数推导 方程的解算 3 方程的解算 获取已知数据 m x0 y0 f Xtp Ytp Ztp 量测控制点像点坐标 x y 确定未知数初值 Xs0 Ys0 Zs0 000 组成误差方程式并法化 解求外方位元素改正数 检查迭代是否收敛 8 像点位移与方向偏差 1 像点位移 方向偏差定义 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 称为像点位移 方向偏差 从像片上某点作出的方向线与地面对应点画出的方向线的方位角不 等 这种差异称为方向偏差 9 航摄像片上一般有哪几种像点位移 列出有关公式分析其位移特点航摄像片上一般有哪几种像点位移 列出有关公式分析其位移特点 答 因像片倾斜引起的像点位移 因地形起伏引起的像点位移 1 因像片倾斜引起的像点位移 由上式知 sinsin 2 f rc 1 因向径 rc 和倾角 恒为正值 当角在 0 180 的 I II 象限内 sin 为正值 则 为负值 即朝向等角点位移 当 角在 180 360 的 III IV 象限内 sin 为负 值 则 为正值 即背向等角点位移 2 当 0 或 180 时 sin 0 则 0 即等比线上的各点没有因像片倾 斜所引起的像点位移 因此称为等比线 3 当 90 或 270 时 sin 1 即 rc 相同的情况下 主纵线上 为最 大 2 因地形起伏引起的像点位移 2sinsin 2 1 2sinsin 2 1 Hf hr f r H hr n n n h 上式是倾斜像片上因高差影响产生的像点位移铁公式 式中 rn 同样是表示向径 和极角 而这里是以像底点为极点 通过像底点的水平线为极轴的 这与前面的 rc 有 所不同 1 当 h 为正时 向径 rn 增长 h 为正 位移背向像底点 h 为负时 向径 rn 缩短 h 为负 位移朝向像底点 2 当时 r 0 则 h 0 这说明位于像底点处的地面点 不存在因高差影响所产生 的像点位移 3 当 0 时 上式是水平像片上因高差引起的像点位移公式 此时像 H hrn h 底点 n 与像主点重合 第四章 立体观察与量测第四章 立体观察与量测 1 像对的立体观察 1 立体镜观察 桥式立体镜 反光立体镜 2 叠影式立体观察 互补色法 光闸法 偏振光法 液晶闪闭法 3 双目镜观察光路的立体观察 2 解析内定向 平面坐标变换 确定扫描坐标系与像平面坐标系关系 部分改正像底片变形误差 计算过程 1 获取框标点的理论坐标 2 选择坐标变换模型 3 建立误差方程 v Ax l 4 建立法方程并解算 5 计算像点坐标 3 像片系统误差 摄影材料变形 摄影机物镜畸变差 大气折光差 地球曲率 经内定向 系统误差预改正后的像点坐标为 4 立体像对的前方交会 1 立体像对的重要点线面 2 立体像对分类 理想像对 相邻两像片水平 摄影基线水平组成的像对 竖直像对 相邻两像片不水平 摄影基线不水平组成的像对 3 立体像对前方交会的定义 已知立体像对中两张像片的内 外方位元素和像点坐标 确定相应地地面点在物方 空 间坐标系中坐标的方法 4 前方交会的基本公式 点投影系数法前方交会公式 点投影法计算过程 5 前方交会的基本公式 严密解法 最小二乘解算 5 解析法相对定向 不涉及地面控制点 只需利用立体像对的内在几何关系 不考虑像片的绝对位置及姿 态 只恢复立体像对两张像片的相对位置和姿态关系 相对立体模型的比例尺 方位任意 描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数 相对定向元素 解析相对定向原理 同名光线对相交于核面内 共面条件方程 即为 线性化方程 等式两边同时除以 连续法相对定向中常数项的几何意义 误差方程及法方程的建立 6 带模型连接条件的连续法相对定向原理 定向过程 顾及前后模型之间的公共连接点坐标相等的条件 使得前后模型比例尺一 致 7 解析法绝对定向 1 绝对定向元素 描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数 通过将相对定向模型 进行缩 放 平移和旋转 使其达到绝对位置 2 物方空间坐标近似坐标变换 正变换 大地测量坐标系变换到地面摄影测量坐标系 反变换 地面摄影测量坐标系变换到大地测量坐标系 3 地球曲率引起高程差改正 4 三维空间相似变换原理 三维相似变换公式 绝对定向误差方程 常数项 若直接用模型坐标代替 则有 法方程解算法方程解算 量测 2 个平高和 1 个高程以上的控制点可以按最小二乘平差法求绝对定向 元素 5 相似变换参数计算 步骤 获取控制点坐标 Xp Yp Zp Xtp Ytp Ztp 给定相似变换参数初值 X0 Y0 Z0 01 计算重心化坐标 计算误差方程式的系数和常数项 解法方程 求相似变换参数改正数 计算相似变换参数的新值 判断迭代是否收敛 计算重心化坐标 目的 减少模型点坐标在计算过程中的有效位数 保证计算的精度 简化法方程的系数 个别项数值变为零 以提高计算速度 8 双像解析摄影测量 方法分类 1 空间后交 前方交会法 像片空间后交 前交解求地面目标空间坐标 后方交会求出像片外方位元素 前方交会求出像点对应地面点坐标 2 相对定向 绝对定向法 利用立体像对内在几何关系 相对定向 模型点坐标 绝对定向 地面点坐标 立体像对相对定向 计算模型点摄影测量坐标 绝对定向计算相似变换参数 求地面 带你坐标 3 一步定向解法 光束法求解地面目标的空间坐标 待定点 已知控制点列误差方 程 整体平差 理论上最严密 以共线条件方程为基础 未知点 控制点同时列误差方程 整体解算两张像片的外方 位元素及待定点坐标 理论上最严密 像片作为平差单元 每条光线按共线条列误差方程 三种方法的比较 三种方法的比较 第第 5 章章 立解析空中三角测量概述 立解析空中三角测量概述 1 定义 利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系 根据航摄像片上所量测的像点坐 标 少量的地面控制点 利用解析计算的方法 计算加密点地面坐标 像片外方位元素的 测量方法 称之为解析空中三角测量 2 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 区域内部精度均匀 且不受区域大 小限制 3 分类 4 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 影像相关转点 5 航带法空中三角测量 将立体像对构成的单个模型连接成一个航带模型 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 6 构建自由航带网 方法 1 带模型连接条件的连续法相对定向 2 连续法相对定向 3 单独法相对定向 7 自由航带网概略绝对定向 获取地面控制点的地面摄影测量坐标 计算重心化坐标 绝对定向解算相似变换参数 计算模型点地面摄测坐标 8 航带网误差传播 系统误差和偶然误差 独立积累性误差 不随模型个数的增加而增大其影响 非独立积累性误差 随模型个数的增