摄影测量学考试复习.docx

4D 产品是指DEM、DLG、DRG、DOM。

摄影测量学:是利用光学摄影机摄取照片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状大小位置和相互关系的一门科学技术摄影测量按远近分为航天摄影测量、航空摄影测量，地面摄影测量，近景摄影测量，显微镜摄影测量。

摄影测量按用途口J分为地形摄影测量、非地形摄影测量。

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。

2.由于立体像对选取的像空间辅助坐标系的不同分为连续邃戒与里独像对

摄影机的主距：航空摄影物镜中心至底片面的距离是固定值1?摄影比例尺：严格讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段为J与地向上相应线段的水干距L之比。摄影像片的影像比例尺处处均不相等

3?摄影航高：摄影机的物镜中心至该面的距离

2?绝对航高:摄影物镜相对于平均海平而的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。

3?相对航高：摄影物镜相对于某一基准面或某一点的高度 2 ?制定航摄计划：

1.确定摄区范围；

2.选择航摄仪；

3.确定航摄仪的比例尺；4,确定摄影航高；5,需要像片数，F1期等。

5.摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离称为摄影基线。

2?摄影资料的基本要求：1.影像的色调，2.像片的重叠，3.像片倾角，4.航线弯曲，5,像片旋角

2?像片倾角：空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，它偏离铅垂线的夹角应小于3D,夹角称为像片倾角。

3?航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠，一般要求在60%以上。目的：保

证像片立体量测与拼接

4?旁向重叠：相邻航线的重叠称为旁向重叠，重叠度要求在24%以上

5?中心投影：投影光线会聚与一点

7?像主点：摄影机主光轴在框标平面上的垂足

&像底点：主垂线与像片面的交点 2 ?摄影测量常用的坐标系统有哪些?

像平面坐标系；像空间坐标系；像空间辅助坐标系；摄影测量坐标系；地面测量坐标系

3.对于一张航摄像片其内外方位元素为内外方位元素均为常数，

8?内方位元素：内方位元素是表示摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数。即摄影中心

到像片的垂距（主距）f及像主点o在像框标坐标系中的坐标兀。,儿

9?外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置与姿态的参数称为外方位元素，

外方位角元素：确定像空间坐标系的三轴在地面坐标系中的方向。

14 ?像点在像空间直角坐标系与像空间辅助坐标系的变换关系：

U X坷a2 a3X

V=R y—久b2伏y

W-f°1 C2°3-f

13?同名像点：同名光线在左右相片上的构像

14 ?摄影基线：同一航线内相邻两摄站的连线

15?核线：核面与像片的交线，核线会聚于核点

16?核面：摄影基线与地而点所作平而

17.同名像点：地面上一点在相邻两张像片上的构像

18. 相对定向的两种方法：1.连续法相对定向元素2.单独法相对定向元素

19?解析法绝对定向，就是利用已知的地而控制点，从绝对定向的关系式出发，解求上述七个绝对定向 元素。 5?什么是共线方程，它在摄影测量中有何应用? 答：共线方程即中心投影的构像方程

di (XA_Xs )+ $(｝；_Ys )+ q(ZA_Zs ) a 3(X A -X s ) + b.(Y A -Y s ) + c 3(Z A -Z s ) d2(X 人 _Xs )+ ?(/ _$)+ C2(Z A

_Z S ) ^3(XA _X S ) + %(Y A -Y S ) + C 3(Z A -Z S ) 答：上式中，⑷卫2卫3,勺，①厶心心心是由像片3个外方位角元素构组成的九个方向余弦；Xs ，

人，Z 5 是像片的3个外方位线元素。兀』为像主点坐标，X, Y, Z 是像点对应地面点的物空间坐标。像片主 距fc 共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下:

1. 利用DEM 制作数字正射影像图；2?利用DEM 进行单张像片测图；3?光束法平差中的基本数学模型 4. 摄影测量中数字投影基础；5.计算像片模拟数据；6.单像空间后方交会。7?多像空间前方交会 12?像点位移：地面点在航摄像片上的构像相对于理想情况下构像位置的差异。

1、 像片上的投影差：由地形起伏引起的像点位移称为像片上的投影差。

2?双像立体测图：是指利用一个立体像对重建地面立体儿何模型，并对该儿何模型进行量测，直接给 出符合规定比例尺的地形图或建立数字地面模型，使用一个立体像对构建地面立体模型的方法。。 13. 人造立体视觉：借助空间物体的构像信息而在视觉上感受出空间物体的存在

15.立体摄影测量也称双像测图：是由两个相邻摄站所摄取的具有一定重叠度的一对像对为量测单元。 7?摄影

测量中，建立人造立体视觉应满足哪些条件？

答：人造立体视觉必须符合自然界里提观察的四个条件： ① 两张像片必须是在两个不同位置对同一景物摄取的立体像对； ② 每只眼睛只观察像对中的一张像片；

③ 两像片上相同景物的的连线应与眼基线近似平行； ④ 两像片的比例尺相近差别

3 ?相对定向的两种方法：

1?连续法相对定向元素：左像片：Usl=Vsi=Wsi=O,(P I =CO I =K I =0Q 。右像片：

Us2=bu,Vs2=bv,Ws2=bw,(p2,?2,K2 其中b u 只影响相对定向后建立模型的大小故在相对定向中不予考虑。故相对定向元索：b v . b z .(pi.o )i.Ki

2. 单独法相对定向元素:在以左摄影中心为原点、左主核面为UW 平面、摄影基线为U 轴的右手空间 直角坐标系屮，左右像片的相对方位元素

左像片：U S |=V S 1=W S 1=0,C01=0, (pi ，K1 右像片：Us2=bu=b,Vs2=Ws2=0, (p2,O )2,K2

其b u 只影响相对定向后建立模型的大小在相对定向屮不考虑。故相对定向元素：(P1，K1，(P2，?2，K2

x = -f

y = -f

3?通过将相对定向建立的立体模型进行缩放、旋转和平移，使其达到绝对位置恢复模型的大小和空间 位置的元素（相对定向后模型的大小和空间位置是任意的）。

,式中（X, Y, Z ）为模型点的地面摄影测量坐标，（U, V, W ）为

a

i 同一?模型点在像空间辅助坐标系的坐标，九为模型缩放因子，

b, c

i

Q 、K 计算出的方向余弦，（Xs ，Ys ，Z s ）为坐标原点的平移量，

称七个参数Xs 、Ys 、Z s ＞九、①、Q 、 K 为绝对定向元素。

10?空间后方交会：己知像片的内方位元素以及至少三个地面点坐标并量测出相应的像点坐标，则可根 据共

线方程列出至少六个方程式，解求出像片六个外方位元素，称为空间后方交会。 四、空间后方交会的步骤

1、获取已知数据:

2、量测控制点的像点坐标

3、确定未知数的初始值

4、计算旋转矩阵R

5、逐点计算像点坐标近似值

6、组成误差方程式

7、改正数小于指定值，则完成；否则将解算的未知 数加上初始值，作为新的初始值，重复4?6步。

15、空间前方交会：由立体相对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该 点的物方空间坐标，称为立体像对的空间前方交会

1?立体像对前方交会的概念：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 在物方空间坐标系屮坐标的方法。

2?由于立体像对选取的像空间辅助坐标系不同，有连续像对和单独像对

3. 相对定向的口的是确定相邻像片之间的相对位置关系，最少需要5对同名像点。

4?解析法绝对定向就是利用己知点的地面控制点，从绝对定向公式出发解求出绝对定向元素 5?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

6?计算绝对定向时，常采用模型的重心为坐标原点将重心化，目的是保证精度计算和提高计算速度 6?双像解析的摄影测量三种解算方法：后交-前交解法，相对定向?绝对定向解法，光束法 7 ?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

元索

相对定向-绝对 定向法

点位精度决定于相对

定向一绝对定向精度 2个平高点+

1个高程点

航带法加密

光束法

理论最严密 精度最高

2个平高点+

1个高程点

光束法加密

9?解析空中三角测量：用计算的方法，根据少量地面控制点，采用较严密的数学模型，平并解算出待

X -

3

1

a

2

a

3

_u

「

Y =2 b

i b 2 b 3 V + Ys

Z

_C

1 C

2

C

3_

w

_Zs

_

a

2 a 3

b 2 b 3魏两个坐标轴系三个转角①、 C

2 C 3

定点的平面位置和高程及每张像片的外方位元素。

1()?解析空屮三角测量和的平差模型：航带法、独立模型法和光束法，按加密区威可分为：单航带法、 区域网法

总结：三种平差方法比较

航带法

独立模型法 光束法

平差单元 航带

单元模型

单张像片(光束) 观测值 各点概略地摄坐标 模型坐标

像点坐标

未知数

各航带非线性变形 改正系数

各模型空间相似变

换参数及加密点坐

标 各像片外方位元素

及加密点坐标 平差数学模型 多项式 空间相似变换公式 共线方程 原理 近似 严密 最严密 精度

低

高

最高

应用

小比例尺低精度加 密

测图加密

低级大地测量三角 网及高精度数字地 籍测量测量地界点

11 ?像点坐标量测与系统谋差及改止：摄影机物镜畸变底片变形改正大气折光改正地球曲率改正 12 ?数字高程模型的概念：

是指只表示地面高程的数字地面模型即指在某一区域上以高程表示地面起伏状态的有序阵列

13 DEM 内插就是根据参考点上的高程求出其它待定点上的高程， 14. DEM 内插的三种方法：整体内插，分块内插，逐点内插

15?数字摄影测量的定义：数字摄影测量是基丁?数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数 字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对象用数字方式表达的几何与物 理信息的摄影测量学的分支学科。

16?数字摄影测量的特点：自动化程度高、可处理多种资料、产品多样化、功能多 17?重釆样定义：根据已冇的釆样点，灰度值内插未知像元灰度值的过程

1&重采样方法：双线性插值法、双三次卷积法 最邻近像元法

19?影像相关：利用两个影像信号的相关函数，评价它们之间的相似性，以确定同名像点的过程。 20?影像相关分类电子相关光学相关 数字相关

21 ?数字相关：根据数字影像的灰度特性利用计算机进行数值计算的方式完成影像相关

1. 最小二乘影像匹配屮可以非常灵活的引入各种已知参数和条件，从而可以进行整体平差。

2. 解决单点的影像匹配问题以求其视差，也口J 以直接解求其空间处标

3. 同时解决“多点”影响匹配或多片影像匹配。

4. 引入粗差检测从而大大捉高影像匹配的可靠性。

22 ?最 I 小二乘匹配的优点:

23 ?最小二乘匹配算法的过程：

1.由于最小二乘影像匹配点位，需耍冇较好的近似值，因此应首先进行初匹配，搜索相关系数最大的 序列，求

相关系数获得右影像窗口中心的初始值。

2?根据初匹配所获得的窗口影像屮心的位置（x,y ）和（x2, y2）进行计算变形参数。 3. 进行几何变形改正， 4. 进行重采样

5. 计算几何变形和辐射畸变 6 ?叠代计算

7 ?计算最佳匹配点位。

24?像片纠正概念：消除因图像倾斜产生的原始非正射的数字影像获取数字正射影像的过程

25?数字微分纠正：以像元像素为纠止单元，利用计算机对数字影像通过图像变换，來完成像片纠止， 屈于高精度逐点纠正

26. 像片纠正方法：光学机械纠正法，光学微分纠正，数字微分纠正 27、 像片调绘：利用像片进行判读，调查和绘注有关地理要素等工作的总称。 三、反解法（间接法）数字微分纠正具体步骤： 1、计算地面点坐标

设正射影像上任意一点（像素中心）的坐标为（X ；厂），M 为正射影像比例尺分母，X 。、Yo 为正射影 像左下角图廓点地面坐标，则P 点对应的地面点坐标为％ = X 。+ M ? X 、

Y = Y 0 + M

2、计算像点坐标并转化为像元素的坐标 兀二 f

_Xs ）+ q （/ _EJ + C ］（Z A _Z$） Q3（X A -X S ）+ “3（Y A -虽）+ q （乙一Zs ）

v = _ f d2

（X 「兀）+ 如乙-5） + 0（乙-Zs ） ?

°3（X A —Xs ）+ 0（乙—G + C3（Z A —ZJ

Z 坐标由DEM 内插得到。利用数字影像的内定向，求出像元素的坐标。

3、 灰度内插

一般口J 采用双线性内插。

4、 灰度赋值

最后将像点p 的灰度值赋给纠正后像元素P,即G （X,r ）= g （x,y ）

3.同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠?一般在6必以上。相邻航线的重叠称为青向

重叠,重叠度耍求在24%以上。

4. 摄影中心且垂直于像平面的直线叫做主光线（轴）,它与像平面的交点称为像主点o

5. 航空摄影像片为中心投影。

摄影测量屮常用的坐标系有像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、摄影测量坐标系、

地面测量坐标系和地面摄影测量坐标系o

2、 摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、

［析摄影测量和数字摄影测量三种方法。

6.

7.利用航摄像片上三个以上像点坐标和相应的地面点坐标，计算像片的外方位元素的工作，称为单张像片的

空间后方交会。

8.解求单张像片的外方位元素最少需要3个平高地面控制点。

9.单元模型的绝对定向最少需要2个平高和1个高程地面控制点。

10.两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要2个平高和1个高程地而控制点。

11.影像数字化包括采样和量化两项内容。

答：为便于立体测图及航线间的接边，除航摄像片要覆盖整个测区外，还要求像片间有一定的重叠，航向重叠一般要求在60%以上，旁向重叠要求在24%以上。地面起伏大时，重叠度还要大，才能保持像片立体量测与拼接。

一、摄影测量外业工作任务

?任务一外业控制测量：在已冇大地成果和航摄资料的基础上，需要在野外测定一定数量的控制点, 这项工作就是摄影测量外业控制测量。它的意义在于把航摄资料与大地成果联系起来，使像片量测具有与地面测量相同的数学关系。

?任务二相片的判读和调绘:像片解译（判读）及调绘。

?任务三补测:对于航摄漏洞以及大面积的云影、阴影、影像不清楚地区的补测工作。摄影测量外业工作任务

二、摄影测量外业工作流程

1.技术设计：

包括两部分内容：设计任务书、技术设计图。

2.准备工作及拟定作业计划

准备工作：仪器器材的准备及资料的收集。

3.外业工作施测

外业工作主要包括控制测量及像片调绘两部分。像片调绘工序一般与野外控制测量同时进行。

4.外业成果检杳与验收

保证成果质量的重要措施。包括：作业组的自检与互检查、作业队检查并对成果组织验收、上交。至此，完成了摄影测量外业工作的全部工序。