2023年摄影测量学复习题

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2023年江西理工大学摄影测量学考试资料整理

原题（80分）

一、名词解释

像片比例尺：把摄影像片当作水平像片，地面取平均高程，这时像片上的线段l与地面上相应线段的水平距离L的

比值．绝对航高：相对于平均海平面的行高，是指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔．相对航高：摄影机物镜相对于某一基准面的高度．

像点位移：由于在实际航空摄影时，在中心投影的状况下，当航摄的飞机神态出现较大倾斜或地面有起伏时，会导

致地面点在航摄像片上的构象相对于理想状况下的构象所产生的位置差异．摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点间的空间距离．航向重叠：同一航线内相邻像片之间的影像重叠．旁向重叠：两相邻行带像片之间的影像重叠．像片倾角：摄影机的主光轴偏离铅垂线的夹角．

像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与神态的参数．像片的内方位元素：表示摄影中心与像片之间相互位置的参数．

像片的外方位元素：标示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和神态参数．相对定向元素：确定一个立体像对两像片的相对位置的元素．绝对定向元素：描述立体相对在摄影瞬间的绝对位置和神态的参数．

单像空间后方交会：利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影响上对应三个像点的影像坐标，根据共线方程，

反求该像片的外方位元素．空间前方交会：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的地面坐标．

双像解析摄影测量：依照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算的方式，通过计算机解求被摄物体的三维空

间坐标．空中三角测量：利用计算的方法，根据航摄像片上所测的像点坐标以及少量的地面控制点求出地面加密点的物方空

间坐标．POS：基于GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可以获取移动物体的

空间位置和三轴神态信息．影像的灰度：光学密度，D=lgO．

数字影像的重采样：当欲知不位于矩阵点上的原始函数g(x,y)的数值时就需进行内插，此时称为重采样．影像匹配：利用相互关函数，评价两块影响的相像性以确定同名点．核线相关：沿核线寻觅同名像点．

像片改正：对原始的航摄像片或数字影像进行处理，获取相当于水平像片的影响或数字正射影像．

数字正射影像图：（DigitalOrthophotoMap）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、微分改正和镶嵌，按地形图范围裁剪成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、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存储的影像数据库．立体像对：摄影测量中，用摄影机在两摄站点对同一景物摄得的有一定重叠度的两张像片．

立体正射影像对：为了从立体观测中获得只管立体感，为正射影像制作出一副立体匹配片，正射影像和相应的立体

1

匹配片共同称为立体正射影像对．

二、填空

(1)4D产品是指DEM、DLG、DRG、DOM．

(2)摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量．

(3)摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段．(4)模拟摄影测量是利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转．

(5)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．(6)数字摄影测量是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．(7)共线方程表达的是像点、投影中心与地面点之间关系．(8)立体摄影测量基础是共面条件方程．(9)摄影是根据小孔成像原理．

(10)航空摄影是安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求

航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面．(11)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，而浮现为弯弯曲曲的折

线，称航线弯曲．(12)航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标．(13)地图是地面的正射投影，像片是地面的中心投影．(14)在像空间坐标系中，像点的z坐标值都为-f．

(15)一张像片的外方位元素包括：

三个直线元素(Xs、Ys、Zs）：描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素(?、?、?)：描述像片的空间神态．(16)相对定向的理论基础、目的、标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交．

(17)双像解析摄影测量的任务是利用解析计算方法处理立体像对，获取地面点的三维空间信息．

(18)摄影测量中，一个立体像对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、上下视差．(19)解析法相对定向的理论基础是同名光线对对相交于核面内．

(20)解析绝对定向需要量测2个平高和1个高程以上的控制点，一般是在模型四个角布设四个控制点．(21)解析空中三角测量按数学模型分为航带法、独立模型法、光束法．

(22)根据选择的插值函数的不同，常用的影像重采样方法有最邻近像元法、双线性内插法、双三次卷积法．(23)影像灰度的系统变形有两大类：辐射畸变、几何畸变．

(24)列出3种精度较高的线特征提取算法：Canny算子、拉普拉斯算子、LOG算子．三、判断：

1、航摄像片上任何一点都存在像点位移．√2、利用单张像片能求出地面点坐标．×3、利用立体像对可以确定物点的空间坐标．√4、求解相对定向元素，需要地面控制点．×5、绝对定向元素也被称为相像变换参数．√

6、只要在一条航带十几个像对中，或几条航带构成的一个区域网中，测少量外业控制点，在内业用解析摄影测量的方法加密出每个像对所要求的控制点，然后就可以用于测图．√7、目前数字摄影测量系统可以全自动化地提取目标．×8、正射影像的缺点是不包含第三维信息（高程信息）．√四、简答

2

1、摄影测量的主要特点是什么？

(1)无需解除物体本身获得被摄物体信息．(2)由二维影响重建三维目标．(3)面采集数据形式．

(4)同时提取物体的几何与物理特性．

3

2、航空摄影机也被称为量测摄影机，它有什么特征？(1)量测摄影机的像距是一个固定的已知值．(2)摄影机的像面框架上有框标标志．(3)量测摄影机的内方位元素是已知的．3、摄影测量常用的坐标系统有哪些？(1)像平面坐标系O-XY(2)像空间坐标系O-XYZ(3)像空间辅助坐标系S-XYZ4、航摄像片与地形图有什么区别？(1)投影方式不同(2)航片存在两项误差(3)比例尺的不用

(4)摄影测量坐标系(5)物方空间坐标系

A-XpYpZpO-XtYtZt

(4)标示方法的不同(5)表示内容的不同(6)几何上的不同

5、请写出共线方程式，并回复：若已知像片的内外方位元素及地面点的三维坐标，可以求相应的像点坐标吗？若已知像片的内外方位元素及像点坐标时，可以求相应的三维的物点坐标吗？

可以．只知左片，不可以；引入DEM循环迭代求解可以；左右两片均已知，可以．

6、共线条件方程有哪些应用？

(1)单像空间后方交会和多像空间前方交会(2)解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型(3)构成数字投影的基础(4)计算模拟影像数据

(5)利用数字高程模型与共线方程制作正射影像(6)利用DEM与共线方程进行单幅影像测图(7)求像底点坐标

7、人造立体视觉必需符合哪几个自然界立体观测的条件？(1)由两个不用设站点摄取同一景物的立体像对(2)一只眼睛只能观查像对中的一张照片，分像条件

(3)两眼各自观测同一景物的左右影像店的连线应与眼基线近似平行(4)像片的距离应与双眼的交会角相适应(5)两片比例尺相近

8、请说明利用立体像对重建立体模型的一般过程．恢复像对内方位元素：内定向；

恢复像对内方位元素：相对定向（恢复两张像片相对位置）；

绝对定向（确定模型的大小与方位）

9、连续像对和独立像对的坐标系统和定向元素有何不同？

连续像对：以左片的像空间坐标系为像对的像空间辅助坐标系．

定向元素：BY,BZ,,φ,ω,κ

独立像对：以作摄影中心为原点、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．

定向元素：φ1,κ1，φ2，ω2，κ2．10、请对双像解析摄影测量的三种解法进行比较．方法

严密性4

控制点要求使用场合

后交-前交法相对定向-绝对定向一步定向法点位确切度取决于外方位元素精度没有利用多余条件点位精度取决于相对定向绝对定向精度理论最严密精度最高3个平高点2个平高点+1个高程点2个平高点+1个高程点已知像片外方位元素航带法加密光束法加密11、为了求解相对定向元素，是否需要地面控制点？为什么？

不需要．相对定向只是确定像对内在的几何关系，恢复两张像片摄影时的相对位置和神态，只需测量至少5对同名像点，而不需要地面控制点．12、像点坐标有哪些系统误差？

由摄影材料变形，摄影物镜畸变，大气折光，地球曲率等引起的系统误差．

13、简述自动空中三角测量的基本原理？

利用模式识别和多影像匹配等方法代替人工在影像上自动选点和转点，同时自动获取像点坐标，提供给区域网平差程序解算，以确定加密点在选定坐标系中的空间位置和影像的定向参数．14、简述数字微分改正的原理．

通过对点元素、线元素、面元素的改正，实现两个二维图像之间的几何变换．

15、分析对比常用的三种影像重采样方法．(1)最邻近像元法最简单，计算速度快且能不破坏原始影像的灰度信息。但其几何精度较差。最大可达?0.5像元。(2)双线性内插值法计算量大，但缩放后图像质量高，不会出现像素值不连续的状况。由于双线性插值具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。(3)前两种方法几何精度较好，但计算时间较长，特别是双三次卷积法较费时，在一般状况下用双线性插值法较宜。16、列出几种常见的点特征提取算法．

Moravec算子；Forstner算子；Harris角点提取算法．

17、列出几种常见的线特征提取算法．

(1)微分算子：梯度算子；Roberts梯度算子；Sobel算子；SUSAN算子(2)二阶差分算子：方向二阶差分算子；拉普拉斯算子；LOG算子；(3)特征分隔法；(4)Hough变换．

18、简述最小二乘影像匹配的基本思想．

在影像匹配中引入影像灰度的系统变形参数，同时按最小二乘的原则，解求这些参数，就是最小二乘影像匹配的基本思想．19、基于特征的影像匹配算法适用于哪几种场合？(1)待匹配的点位于低反差区内，如林区(2)匹配目的是只需要配准某些“感兴趣〞的点线或面

(3)在大比例尺城市航空摄影测量中，大多数对象是人工建筑物，此时由于影像的不连续、阴影与被遮掩等原因，基于灰度匹配的算法也难以适应．

5

包括公共摄影站点在内，他们各自单元模型

上的测量坐标应当相等的原则，确定每一个单元的旋转，缩放和平移，已取得在区域中的最或是值，从而求出各加密点的地面坐标

5答：图形的变换前后保持局部相像性。

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2023～2023《摄影测量学》试卷（A）卷

姓名_________班级_________班级序号_________成绩___________

题号得分一、写出中心投影的共线方程式并说明式中各参数的含义。（12分）二、已知相对定向的误差方程式：

一二三四五总分uvvvvq??22N2d??(w2?2)N2d??u2N2d??bud??2bud??q说明误差方程式中各项系数的求解w2w2w2q?N1v1?N2v2?bv或确定方法并给出其迭代计算流程图。（18分）

三、指出采用“后方交会+前方交会〞和“相对定向+绝对定向〞两种方法计算地面点坐标的基本步骤。（20分）四、如下图1，选择3×3窗口进行相关系数匹配时获得了一对同名像点坐标a1（左影像）和a2（右影像），图像坐标为xa1=80，ya1=2190；xa2=83，ya2=1020（单位：pixel）。现用最小二乘影像匹配技术对a1和a2进行匹配优化以获得其子像素级的定位精度。给出如下最小二乘影像匹配获得的变形参数：h0=0.6，h1=0.3，a0=0.4，a1=0.3，a2=0.1，b0=-0.2，b1=0.3，b2=0.2。假设这些参数为初次迭代结果，求出a2初次迭代后经过几何和辐射变形改正后的灰度值（利用双线性插值法）；假设这些参数为最终迭代结果，求出a1和a2经最小二乘影像匹配后的坐标（在原图像坐标系下）。（注：a1-x1y1和a2-x2y2为进行最小二乘影像时所选取的局部坐标系）。（20分）

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图1

五、试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。（30分）

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2023-2023《摄影测量学》试卷（B卷）

姓名_________班级_________班级序号__________成绩___________

题号得分一、名词解释（每题4分，共20分）

1、中心投影2、摄影基线3、立体像对4、相对定向5、解析空中三角测量二、填空题（每空1分，共20分）

1、航空摄影像片为_________投影。

2、摄影测量工作的第一步是_________________。

3、像片的外方位元素有6个，分别是__________，__________，____________，___________，___________，___________。

4、单元模型绝对定向的目的是_________________________,至少需要___________个平高和________个高程控制点。

5、立体像对的解析有________________，____________，_________________3种方法。6、数字影像内定向的目的是____________________________。

7、相对定向元素有_________，________，_______，________，_______5个。三、简答题（每题8分，共40分）

1、绘图并推导中心投影的共线方程式并说明式中各参数的含义。2、简述利用光束法（一步定向法）求解物点坐标的基本思想。3、简述解析绝对定向的基本过程。

4、阐述反解法多项式数字微分改正的基本步骤。5、简述相对定向的基本过程。四、综合题（20分）

1、试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。

一二三四总分18

参考答案（A卷）

一、名词解释（每题4分，共20分）

1、像主点：像片主光轴与像平面的交点。

2、外方位元素：描述像片在物方坐标的位置和神态的参数。3、立体像对：相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。

4、数字影像重采样：当欲知不位于采样点上的像素值时，需进行灰度重采样。5、核面：过摄影基线与物方任意一点组成的平面。二、填空题（第7题2分，其余每空1分，共20分）

1、中心2、x0，y0，f。

3、像平面坐标系，像空间坐标系，像空间辅助坐标系，地摄坐标系。4、将摄影模型纳入到地面坐标系中。5、5，确定两张像片的相对位置，5，同名点。6、地形起伏，像片倾斜。

7、（42.6mm,-86.2mm，-153.24mm）。8、确定像片的外方位元素，3，地面控制。三、简答题（每题8分，共40分）

1、

a1(XA?XS)?b1(YA?YS)?c1(ZA?ZS)x??fa3(XA?XS)?b3(YA?YS)?c3(ZA?ZS)y??fa2(XA?XS)?b2(YA?YS)?c2(ZA?ZS)a3(XA?XS)?b3(YA?YS)?c3(ZA?ZS)

x,y为像点的框标坐标.x0,y0,f为影像的内方位元素.XS,YS,ZS为摄站点的物方空间坐标.XA,YA,ZA为物方点的物方空间坐标.ai,bi,ci为3个外方位角元素组成的9个方向余弦.2、

bu,bv,bw为模型基线分量；N1、N2为左右同名像点的点投影系数；u2,v2,w2为右像点的像空间辅助坐标；q为定向点上模型上下视差当一个立体像对完成相对定向，q＝0，当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，q≠0。

3、（1）外方位元素和地面坐标的计算方式不同；（2）“后方交会+前方交会〞和“相对定向+绝对定向〞两种方法均可用于单个像对；（3）“相对定向+绝对定向〞在空三中具有一定优势。

4、（1）核线重采样法；

（2）视差法。

5、根据双线性插值公式：

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f(x,y)?(1??x)(1??y)?f(i,j)?(1??x)?y?f(i,j?1)??x(1??y)?f(i?1,j)??x?y?f(i?1,j?1)?x2?a0?a1x?a2y??y2?b0?b1x?b2y22?x?xxi??x?g/?g计算得到a2的灰度值为1.372.

由下述两公式得到通名点坐标为:xa1=80.02，ya1=2189.14；xa2=83.012，ya2=1020.43;

?/?g?yi??y?g2y2y

四、综合题（20分）

（1）进行坐标原点和比例尺的归化（4分）

（2）存在各航带控制点的加密坐标和实测坐标应相等；航带公共点的加密坐标应和实测坐标相等两类平差条件；可列出10个误差方程式。（3）69个，可列98个。（4）

参考答案（B卷）

一、名词解释（每题4分，共20分）

1、中心投影：所有投影光线均经过同一个投影中心。2、摄影基线：相邻两摄站点之间的连线。

3、立体像对：相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。

4、相对定向：恢复两张像片的相对位置和方位称为相对定向。5、解析空中三角测量：利用少量的地面控制点和大量的连接点坐标，计算区域网中各像片的外方位元素。二、填空题（每空1分，共20分）

1、中心。2、内定向。

3、XS，YS，ZS，PHI，OMEGA，KAPPA。4、将单元模型纳入到绝对坐标系下。

5、后方交会+前方交会，相对定向+绝对定向，光束法。6、将像点的图像坐标转换为像平面坐标。

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7、u,v,phi,omega,kappa。三、简答题（每题8分，共40分）

1、

2、光束法是在立体像对内同时解求两像片的外方位元素和地面点的坐标，这种方法是把外方位元素和模型点坐标的计算放在一个整体内进行，俗称一步定向法。

光束法是以共线条件方程为基础，以待定点和像片的外方位元素为未知数，按共线条件统一组成误差方程式，同时解求像对中两像片的外方位元素和待定的坐标。

3、解析绝对定向的基本过程：（1）确定待求参数初始值；（2）计算控制点的两套坐标；（3）列误差方程式迭代求解；（4）判断迭代是否收敛；（4）计算待求参数。4、反解法多项式数字微分改正的基本步骤。

利用一般多项式迫近的基本思想是认为影像的变形规律可近似地看作平移、旋转、缩放、仿射和弯曲等基本变形的合成。用于反解法的多项式为：

?xi?c0?(c1Xi?c2Yi)?(c3Xi2?c4XiYi?c5Yi2)?...?yi?d0?(d1Xi?d2Yi)?(d3Xi2?d4XiYi?d5Yi)?...2

对每个控制点，已知其地面坐标Xi,Yi，可以列出上述两个方程，其中：

?xi?xi（近似计算值）-xi'（量测值）?yi?yi（近似计算值）-yi'（量测值）

对于行扫描影像而言，影像坐标xi,yi和沿航向方向的地面坐标Xi,Yi,Zi之间的近似关系式为：

xi?YifXi;yi?f?arctan

ZS?ZiZS?Zi在选用时往往是根据已知的控制点数目来决定多项式的阶数。为了减少由于控制点选得不确凿所产生的不良后果，往往要求有较多的多余控制点数。为了减少由于控制点位分布不合理而造成在平差过程中法方程系数矩阵的不良状态，也可以考虑采用某种正交多项式代替上述一般形式的多项式。多项式阶数采用得过高不一定有利。由于影响变形是极为繁杂的，并不一定能用多项式来描述，在好多状况下，采用二阶多式就能满足要求。

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5、简述相对定向的基本过程：获取已知数据x0,y0,f

（1）确定相对定向元素的初值?＝?＝?＝?＝?＝0（2）由相对定向元素计算像空间辅助坐标u1,v1,w1,u2,v2,w2（3）计算误差方程式的系数和常数项（4）解法方程，求相对定向元素改正数（5）计算相对定向元素的新值（6）判断迭代是否收敛

四、综合题（20分）

1、航带网法解析空中三角测量的基本步骤：

（1）按单航带法分别建立航带模型，求得各航带模型点在本航带统一的像空间辅助坐标系中的坐标值（航带间的公共模型点独立计算）。

（2）各航带模型的绝对定向：从第一条航带开始，利用本航带带内已知控制点和下一航带的公共点进行绝对定向，求出模型点在全区域统一的地面摄影测量坐标系中的概略坐标。

（3）根据各航带的重心及重心化坐标，解算各航带的非线性变形改正系数。>区域网整体平差

（4）利用模型中控制点的加密坐标与野外实测坐标应相等及航带间公共连接点坐标应相等为条件列误差方程式，解算各航带的非线性变形改正系数。(5)加密点坐标(地摄坐标)计算。

建测学院《摄影测量学》试题一﹑填空题（每空1分，共30分）

1、摄影测量发展的三个阶段是：模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量。2﹑共线方程相当于投影过程，既由物方经摄影中心到像方的过程。

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3﹑像片判断按其应用目的可分为地形判读和专业判读，按其使用的技术手段可分为间接判读和直接判读。

4﹑绝定向的目的是将建立的模型坐标纳入到地面坐标系中，并规化为规定的规定的比例尺。5﹑等比线把倾斜相片的比例尺分为三部分，含主点部分的比例尺都小于f/H，含底点部分的比例尺都大于f/H，而本身的比例尺等于f/H。

6﹑解析空中三角测量常用的方法主要有:航带网法独立模型区域法和光束法三种。7﹑投影的方式有中心投影和正摄投影两种，航空像片属于中心投影。

8﹑一个像对的两张像片有12个外方位元素，其中通过相对定向可以求得5个相对定向元素，要恢复像对

的绝对位置还需要求解7个绝对定向元素。9﹑像点坐标观测值主要包含摄影物镜畸变差大气折光差感光材料变形地球曲率等造成的系统误差。

10﹑在摄影测量中进行立体模型量测时，可以用两种量测方法，这两种量测方法分别为单测标量测和双测

标量测。

二﹑名词解释（每题2分，共20分）

1、像片的内方位元素：确定摄影物镜后节点相对于像片平面关系的数据。2﹑摄影基线：两相邻摄

站之间的距离为摄影基线。

3﹑核面：摄影基线与地面任一点组成的平面称为该平面的核面。

4﹑数字影像重采样:由于数字影响是个规则的灰度格序列，当对数字影像进行处理时，所求得的点位恰好

落在原始像片上像素中心，要获得该点灰度值，就要在原采样基础上再一次采样。

5﹑像片主距：像片主点到物镜后节点的距离。6﹑像片倾角：摄影像片在航线飞行方向上的倾斜角。7﹑平高点：既做平面控制，又做高程控制的像方控制点。8﹑景深：摄影时物体成像明了的最远点与最近点的纵深距离。9，相对航高：摄影物镜相对于某一基准的高度。

10﹑合线：真水平面与像平面的交线称为合线，又称真水平线。三﹑判断题（每题2分，

共10分）对的打（T），错的打（F）。

1﹑像片处在负片位置或正片位置，像点与物点之间的几何关系将发生改变，数字表达式也不一样。（F）2

﹑影响摄影比例尺变化的因素主要是航高的变化。（T）3﹑野外像控点选择时，高程点应选在尖山上，塔顶上，禁选在弧形地物﹑阴影处。（T）4﹑光学微分改正不仅能改正相片倾斜引起的像点位移，还能改正因地形起伏引起的像点位移。(T)5﹑用立体镜观测立体时，看到的立体模型与实物不一样，主要是在水平方向浮夸了。（F）四﹑简答题：（每题4分，共20分）

1﹑简述像片控制点布设的一般原则是什么？其外业的布点方案有哪些？答：（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）不在同一位置上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；（4）位于自由图边非连续作业的待测边的控制点一律在图廓线外，确保成图满幅；（5）像控点尽可能在摄影前布设地面标