摄影测量学知识点

1、摄影测量学知识点第一章绪论1、摄影测量学是对研究物体进行摄影、 量测和解译所获得的影象，获取被摄物体的几 何信息和物理信息的一门科学和技术。摄影测量的特点1、在影像上量测，无需接触物体本身，因 此很少受自然地理等条件的限制。2、影象是客观事物的真实反映，信息丰富， 可选择需要的物体影象进行量测、处理、研 究.从影象上获得最新最全面的几何或物理 信息。3、摄影测量大部分工作在内业进行，有利 于自动化、数字化、智能化，工作效率高。摄影测量分类 按摄影站的位置：航天摄影测量、航空摄影 测量、地面摄影测量显微摄影测量、水下 摄影测量按研究对象不同：地形摄影测量、非地形摄影测量按处理技术手段：模拟摄影测

2、量、解析摄影测量、数字摄影测量摄影测量学的三个发展阶段模拟摄影测量阶段(1851-1970)用光孚投露牌和机械方袪槪复择匿时曲俺骨、姿盘模担捕爭甘理,瑾成 牛比实彌小了的几料模型即所希摄9就程的几何反转”牡It硼上采摆 fit矣椿所無討购皓果迢过乩械或世轮件功方武宜接帝卷图哀上绘岀答种图 ft.光学机械|像_片n濟圏仪器人工建立立 沪体模型图解裁划地圈- 像片影像地国测 和解译机械绘图解析摄影测量阶段(1950-1980)提出摄影测量新概念数字投影代替物理投影刑解析樹影测检的时代.辅密的机慣仔杆被具找方一 又蒔妒狡字导杆所代替，筒化了仪戏豹结构底城了解 析测胖1乙然丽利用去个标准戊忖进行相对定

3、向仍椒1有变低只足 人n只霞观测六个标准点伦的上下祝羞.计算机蔚能自动 解算帽对宦向的无素计窝的讨祢尿燃还是诜代的过程 但島柞业员的忡业中齢了迭代过舄.从而加快了定向霹岳空三xstz*烬 析图仪器敷Y高?7税唯 煩片影像Jft圏计謀机建立 立休模因I-p;盅测和解暉 白动记录丨|数字摄影测量阶段(1970-现在)数字测蛍摄计算机技术DPW；自动量测和解译|：散字统划地阳 舉字嵩程模星 数字強慷地图 处据库摄影测量三个发展阶段的特点投影丿1武仅器捉僅办武模拟薛片褐期舄13仅手|捋作解析 摄影测量酵片聲曲隅囲仅机助 惟*员此作蚩軌产品 般亨产品数宇数卞窘傑计知机自徹挂作 +作业貝干西換抢产吕第章摄

4、影测量解析基础中心投影的正片位置和负片位置a）负片位置：投影平面和物点位在投影中心 的两侧b）正片位置：投影平面和物点位在投影中心 同一侧c）摄影时的位置是负片位置，解算时的位置 是正片位置，为了解算的方便，像点和物 点之间的几何关系并没有改变；摄影比例尺d）摄影比例尺指摄影像片上一线段为I与地 面上相应线段的水平距L之比e）航摄比例尺-指水平像片，地面取平均 高程时，像片上的一线段Z与地面上相应 线段的水平距L之比摄影仪摄影的要求摄影方式竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似 与地面垂直摄影航高：H=m?f摄影重叠度f）重叠摄影部分与整个像幅长的百分比称为重叠度g）航向重叠p-同一条航线内相邻

5、像片之 间的影像重叠h）旁向重叠q-相邻航线的重叠P=6065%q=3035%摄影比例尺特性? 1 ）摄影比例尺愈大，则像片地面分辨率 越高，有利影像的解译与提高成图的精 度。? 2）摄影比例尺愈大，则摄影工作量增加 摄影费用要增多，所以摄影比例尺要根 据信息采集的精度确定。量测用摄影机的特征1量测用摄影机的像距是一个固定的已知值2量测用摄影机承片框上具有框标3量测用摄影机的内方位元素值是已知的摄影测量解析基础（一）一、像片解析：就是利用数学分析的方法， 研究被摄景物在航摄像片上的成像规律，像 片上影像与所摄物体之间的数学关系，从而 建立像点与物点的坐标关系式。二、像片解析是摄影测量的理论基础

6、；三、测量中：地面与地形图的投影方式属于 正射投影，航摄像片的投影方式：中心投影重要的点、线、面一、点?投影中心S （主光轴：过投影中心 S垂 直于像平面P的光线）?像主点o:主光轴与像平面的交点o?地主点 0:主光轴与地面对应点 0 像底点n:过投影中心S的铅垂线SN与像平 面交点n地底点N :过投影中心S的铅垂线SN与地 面点交点N.倾斜角主光轴S0与主垂线SN夹角a 等角点c :倾斜角a的平分线SC与像平面P的交点C； SC和与地面E的交点C称为等角点共轭 占；八、J合点：过投影中心做E上的一直线的平行 线和P的交点；二、线? So :摄影机的主距&像片主距 用f表 示；? TT :迹线

7、&透视轴 像平面和地平面的 交线；? SO:摄影方向，表示摄影瞬间摄影机主 光轴的空间方位；? SN：是投影中心S相对于相对于过地底 点N的地平面的航高；? vv :主纵线，W和P的交线? VV :摄影方向线，W和E的交线? Hihi:合线，真水平线，ES与P的交线?三、面? P:像平面；E:地平面；? W :主垂面：过铅垂线SnN和摄影方向 线SoO的铅垂面；P丄W,W 丄E,W 丄TT? ES:真水平面或者合面，过S作一水平 面平行与E常用坐标系像平面上的直角坐标系?框标坐标系（量测）?像平面直角坐标系（计算）像空间直角坐标系（S-xyz）像空间辅助坐标系（S-XYZ）摄影测量坐标系（01

8、 XPYPZP ）地面测量坐标系（t XtYtZt ）地面摄影测量坐标系（A XtpYtpZtp ）坐标系种类像平而上的坐标系 _像平面坐标系-（Y）像方坐标系框标坐标系L像空间坐标系像空间辅助坐标系-o）物方坐标摄影测殳坐标系 地面摄彩测量坐标条 大恤坐标塞（联标在OUB四边中央；2反点：p3樂删k框标连箜x1.幅四角；2嫌直：P（一）像平面上的直角坐标系3电标辅|怔标逢线夬角在賦 线方向的辛分钱为用（-）像平面上的直角坐标系像平面直介坐标系1. 框标点像幅训边中央:2. 療点：。像上戍3. 坐标轴：同前（二）像空间直角坐标系（S-xyz） 坐标原点：一投影中心 , 坐标方向yeh同像平面直

9、角坐标系,P: Q-的方向.过渡性坐标系（三）像空间辅助坐标系（SXYZ）.原 d S2.坐标细：X轴航找方向（-和框标违股不1K合）7他饷垂线方向（四）摄影测虽坐标系（01XpYpZp ）右手坐标系航带网中的统一坐标，表示诸模型点在构 成航帯网后的统一坐标；坐标轴：通常与第一张像片（或第一个像 对）的像空间辅助坐标系的各坐标轴相同O坐标原点在地面上某1个点【二】（五）地面测量坐标系（t-xtYtzt）地0 标; 安色 左弓耳测帛坐标为国家统一坐标系，平面坐 徒为高斯克吕格三度带或六度带1980西 色标系，高程坐标系看985黄海高程系 卜系坐标 HXT/区1r0（六）地血摄影测昴坐标系（A-X

10、tpYtpZtp）原点为戢面某一控制点2坏轴与地面测呈 坐标蔡的上轴平行，XS轴与航线一致航测像片的方位元素方位元素：确定摄影时摄影物镜（摄影中 心）、像片与地面三者之间相关位置的参数； 描述摄影瞬间摄影中心与影像在地面设定 的空间坐标系中的位置与姿态的参数。分类：内方位元素和外方位元素作用：确定像点、投影中心和物点的相对位 置，然后通过像点反求物点坐标像片的内方位元素作用：摄影物镜后节点与像片之间相互位置 的参数；表示摄影中心与影像之间相关位置的参数 参数：?包括三个参数（f.，x0，yO）?像主点o在像框标坐标系中的坐标xO，yO?摄影中心s到影像的垂距（主距）f恢复内方位元素可恢复摄影时

11、的摄影光束像片的外方位元素像片外方位元素：通过已建立的摄影光束，确 定摄影瞬间摄影中心和影像在地面直角坐标 系中空间位置和姿态的参数一张像片有六个外方位元素，三个直线元素， 三个角元素；三个直线元素：用于描述摄影中心在地面空间 直角坐标系中的坐标值（一般为地面摄影测量 坐标系）；三个角元素：描述摄影光束在拍摄瞬间在空间 的姿态的要素。三个直线元素，描述摄影中心在地面空间直角 坐标系中的坐标值（Xs、Ys、Zs）（地面摄影测 量坐标系中坐标）。三个角元素（、），表 示摄影光束空间姿态（像片在摄影瞬间空间姿 态的要素）主轴：第一次旋转所绕的轴；副轴：第二次旋转所绕的轴；第三旋转轴：第三次旋转所绕的

12、轴像点坐标变接及投影变换投影变换1. 目的：将地面景物中心投影构像的影像变 换为正射投影的地图信息.这也是影像信息 的摄影测量处理基本任务之一，2. 中心投影构像方程?设摄影中心s与地面点A在地面摄影测 量坐标系AXtpYtpZtp 中的坐标分别 为XSYSZS （即像片外方位直线元素）和 XAYAZA，则地面点A在像空间辅助坐 标系中的坐标为 XA 一 Xs，YAYS， za zs共线方程X f ai（XA Xs） bi（YA Ys） Ci（Za Zs）X Ta3（XA Xs） b3（XA Xs） c3（Za Zs）f a2（XAXs）b2（YAYs）C2（ZaZs）ya3（XAXs）b3（

13、YAYs）c3（ZaZs）AXs）bi（YAYs）G（ZaZs）a3（XAXs）b3（YAYs）C3（ZaZs）aXs）b2（YAYs）C2（ZaZs）A当需要顾及内方位元素时，上式可表示为:X- X0 f 也y- yof 泌a3（XA Xs） b3（YA Ys） C3（Za Zs）共线条件方程的几点结论当地面某一点坐标（XA,YA,ZA ）已知时，量测 像点坐标（x，y），式中有六个未知数，即六个 外方位元素；利用3个或3个以上的已知地面平高点，可求出 像片外方位元素（后交法）；立体像对的外方位元素已知时，量测像点坐标（x， y），可求解未知地面点三维坐标（XA,YA,ZA）；在给定像片的外

14、方位元素的条件下，并不能由像 点坐标计算地面点的空间坐标，只能确定地面点 的方向，只有给出地面点的高程，才能确定地面 的平面位置。共线条件方程的应用单像空间后方交会和多像空间前方交会； 解析空中三角测量光束法平差中基本数学模型； 摄影测量中的数字投影基础；计算航空影像模拟（已知影像内外方位元素和物 点坐标求像点坐标）；利用DEM与共线方程制作数字正射影像；利用DEM进行单张像片测图等。影像内定向定义：传统摄影测量中，利用平面相似变换等公 式，将影像架坐标（框标坐标）变换为像平面直 角坐标系坐标的方法；定义：数字摄影测量中，利用平面相似变换等公 式，将扫描坐标系转换为像平面坐标系的过程； 方法：

15、平面相似变换例如仿射变换； 单像空间后方交会定义：利用影像覆盖范围内一定数量的分布合理 的控制点的空间坐标与影像坐标，根据共线条件 方程，反求该影像的外方位元素。第三章1. 人造立体视觉自然界中，当用两眼同时观察空间远近不同的 A 与B两个物点时，如图，由于远近不同而形成的 交会角的差异，便在人的两眼中产生了生理视 差，得到一个立体视觉，能分辨出物体远近。根 据这一原理，在P1与P2两个位置上，用摄影 机摄得同一景物的两张像片，这两张像片称为立 体像对。这种观察立体像对得到地面景物立体影像 的立体感觉称为人造立体视觉。2观察人造立体的条件摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成人造 立体视觉的条

16、件。归纳如下：1、由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体 像对。2、一只眼睛只能观察像对中的一张像片。（分像 条件）3、两眼各自观察同一景物的左、右影像点的连 线应与眼基线近似平行。4、像片间的距离应与双眼的交会角相适应。观察立体的方法互补色法、光闸法、偏光振法、液晶闪 闭法3. 三种立体效应：正立体、反立体和零立体效应。4像对的立体观察5、液晶闪闭法：广泛用于现代的数字摄影测量系 统中，主要由液晶眼镜和红外发射器组成， 使用 时，红外发射器一端和显卡相联，图像显示软件 按照一定的频率交替地显示左右图像，红外发射 器则同步地发射红外线，控制液晶眼睛的左右镜 片交替闪闭，从而达到左右眼睛各看一张

17、像片的 目的。双像解析摄影测量基础核面：摄影基线与某一地面点组成的平面； 立体像对的定义：在不同摄站对同一地区摄 取具有重叠的连续的两张像片； 摄影基线：相邻两摄站的连线； 同名光线：同一地面点发出的两条光线； 同名像点：同名光线在左右像片上的构像； 同名核线：核面与左右像片面的交线； 主核面：通过像主点的核面（左、右主核面） 垂核面：包含左右像底点的核面； 空间前方交会方法 定义：由立体像对中两张像片的内、 外方位元素 和同名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。原理：使用立体像对上的同名像点，就能得到两 条同名射线在空间的方向，这两条射线在空间一 定相交，其相交处必然是该

18、地面点的空间位置 ； 前交法计算过程获取已知数据 x0 , y0 , f , XS1, YS1, ZS1, 1, 1, 1 , XS2, YS2, ZS2 , 2, 2, 2量测像点坐标x1,y1 , x2,y2由外方位线元素计算基线分量 BX, BY, BZ 由外方位角元素计算像空间辅助坐标X1,Y1, Z1 , X2, Y2, Z2计算点投影系数N1 , N2 计算地面坐标XA, YA, ZA空间后交法与前交法求解地面点的步骤 这种方法首先由单片后方交会求出左、右像 片的外方位元素，再用空间前方交会公式 求出待定点坐标，主要步骤如下：野外像片控制测量：要求重叠部分至少 有四个已知地面控制点

19、； 用立体坐标量测仪量测像点坐标； 空间后方交会法计算像片外方位元素： 利用控制点分别计算每个像片的六个外 方位元素，包括Xs1, Ys1, Zs1, 1, 31, k 1 和 Xs2, Ys2, Zs2, 2, 3 2, k 2；空间前方交会法计算未知点地面坐标 利用各自的像片的角元素，计算出左、右像片的方向余弦，组成旋转矩阵R1,R2; 根据左、右像片的外方位元素计算摄影基线分量BX , BY , BZ 逐点计算像点的像空间辅助坐标； 计算点投影系数； 计算未知点的地面摄影测量坐标；解析相对定向： 利用立体像对中摄影时存在的 同名光线对应相交的几何关系，通过量测的像点 坐标，以解析计算的方

20、法，求解两像片的相对方 位元素值的过程。解析相对定向：恢复摄影时相邻两影像摄影光束 的相互关系，从而使同名光线对对相交。相对定向元素：确定相邻两像片的相对位置和姿 态的要素，称之为相对定向元素。（5个） 相对定向的目的是建立一个与被摄物体相似的 几何模型，以确定模型点的三维坐标。相对方位元素根据诜取的空间辅助坐标系的不 同，其相对定向元素也有所不同，分为： 连续法相对定向：像空辅坐标系的原 点：立体像对中左片的摄站点上；坐标 轴方向：与立体像对中左片的像空辅坐 标系重合 单独法相对定向：在以左摄影中心为 原点、左主核面为XZ平面、摄影基线 为X轴的右手空间直角坐标系中，左右 像片的相对方位元素

21、绝对定向：借助于物空间坐标为已知的控制点来确定 空间辅助坐标系与实际物空间坐标系之间 的变换关系，称为立体模型的绝对定向。描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿 态的参数称绝对定向元素。，X0 ， Y0，Z0，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，也就是模型要进行 空间相似变换。三种方法比较万法严密牲控制点要求住用场合点位精度决定于井方 恆元度没青利用事余糸件乎高点已知俾片井方竝 元素点也棘度决定于相时 塞向一姻建向牆庫2个平高点+ 1个高程点赢法加密2牛平高点+ 牛高程点第四章解析空中三角测量定义：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

22、地面加密点的物方空间坐标，称之为解析空中二角测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；分类按数学模型按平差范围航带法单模型法独立模型法航带法光线束法区域网法第五章A）采样；对实际连续函数模型离散化的量测过 程B）采样的原因：数字影像或者数字化影像信息 量巨大，但不能对理论上每个点都获取其灰度 值；只能将实际灰度函数离散化，对相隔一定 间隔的 点”量测其灰度值。C）样点：被量测的“点”称为样点 小的区域-像素D）采样间隔：样点之间的距离（矩形的长与 宽通常称为像素的大小）E）影像米样通常是等（“）或不等（X）间隔 进行；F）采样间隔如何确定？采样定理1、为什么进行影像重采样？对影像进行旋转，核线重排列与数字纠正 时，需要的点可能并不是采样点，需要根据采样 点内插出新的点。2、核线重排列的原因：同名像点均位于同名 核线上，进行影像