摄影测量课后习题复习

1、摄影测量对航摄资料有哪些基本要求？

答：1）影像的色调要求影像清晰，色调一致，反差适中，像片上不应有妨碍测图的阴影。

2）像片重叠

同一航线上要求两相邻像片应有一定的重叠，称航向重叠。航向重叠：60% ~ 65% ，最小不应小于53%；相邻航线间也应有足够的重叠称旁向重叠。旁向重

叠：30% ~ 40% 最小不得小于15%

3）像片倾角在摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅直方向的夹角称为相片倾角，不大于2°，最大不超过3°。

4）航线弯曲受技术和自然条件限制，飞机往往不能按预定航线飞行而产生弯曲，造成漏摄或旁向重叠过小从而影像内业成图。一般要求航摄最大偏距与全航线长之比不大于3%。

5）像片旋角相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角称像片旋角，一般要求像片旋角不超过6°，最大不超过8°。

2、什么是像片重叠？为什么要求相邻像片之间及航线之间的像片要有一定的重叠？答：两张相邻的像片之间重叠的部分叫像片重叠为了满足测图的需要，在同一航线上，相邻两像片应有一定范围的重叠，称为航向重叠。相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠。

3、摄影测量常用哪些坐标系统，各坐标又是如何定义的？

像方坐标系：像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系；像平面坐标系：是以像主点为原点的右手平面坐标系。

像空间坐标系：以摄影中心S为坐标原点，x、y轴与像平面坐标系的x、y轴平行，z轴与光轴重合，形成像空间右手指教坐标系S-xyz。

像空间辅助坐标系：像点坐标可以直接从像片上量取获得，而各个像片的像空间坐标是不统一的，给计算带来了困难，就需要建立统一的坐标系，于是有了像空间辅助在坐标系。有三种取法：1. 取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ,这样同一像点a在像空间坐标系坐标为x，y，z = (-f)，而在像空间辅助坐标系中的坐标为u，v，w；2. 是以每条航线第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系；3. 以每个相片对的左像片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为u轴，以摄影基线及左片光轴构成的平面作为uw平面，过原点且垂直于uw平面(左核面)的轴为v构成右手直角坐标系。

物方坐标系：地面测量坐标系、地面摄影测量坐标系；

地面测量坐标系：高斯-克吕格3度或6度带投影的平面直角坐标系与定义的从某一基准面量起的高程两者组合而成的空间左手坐标系

地面摄影测量坐标系：地面测量坐标系是左手系，像空间辅助坐标系是右手系，给地面点由像空间辅助坐标系转换到地面测量坐标系带来困难，为此要建立一个过渡性坐标系，称为地面摄影测量坐标系。原点在测区内某一地面点上，X轴大致与航向一致的水平方向，Y轴与X轴正交，轴沿铅垂方向，构成右手直角坐标系。

6、摄影测量中为什么常把像空间坐标系变为像空间辅助坐标系？

答：像点的像空间坐标可以直接从像片平面坐标得到，但由于格片的像空间坐标系不同一，给计算带来了困难，为此，需建立一种相对统一的坐标系，称为像空间辅助在坐标系。

7、什么是像片的内、外方位元素？

内方位元素：是描述摄影中心与像片之间位置关系的参数，包括三个参数，即摄影中心S到像片的垂距（主距）f及像主点o在框标坐标系中的坐标x0、y0。

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和姿态的参数，称为外方位元素。

10、什么是共线方程？它在摄影测量中有何应用？

共线方程：

上式描述了像点a、摄影中心S与地面点A位于一条直线上，所以又称共线方程。

应用：单像空间后方交会，双像摄影测量光束法、解析测图仪原理及数字影像纠正都要用到。

第四章

2、什么是人造立体效能？人造立体视觉必须符合自然立体观察的那些条件？

答：空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。这样的立体感觉称为人造立体视觉，所看到的立体模型称为视模型。

必须符合四个条件：

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.每只眼睛必须只能观察相对的一张像片；

3.两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼睛基线应大致平行；

4.两像片的比例尺相近（差别<15%），否则需要ZOOM系统进行调节。

5、连续像对与单独像对各选取怎样的像空间辅助坐标系？各有哪些相对定向元素？答：连续像对：若将左片置平，以左片的像空间坐标系作为本像对的像空间辅助坐标系（或称以左方像片为基准或左像片的外方位元素为已知），这样的像对为连续相对。

相对定向元素：b b φ、ω、κ为连续相对定向的五个相对定向元素。

单独像对：若将摄影基线置水平，像空间辅助坐标系选取S 为坐标原点，基线B作为U轴，垂直于作核面的轴V轴构成右手平面直角坐标系S –U V W ，这样的像对为单独像对。

相对定向元素：φ、κ、φ、ω、κ为单独像对的相对定向五个元素。

6、什么是绝对定向？一个立体模型有哪些绝对定向元素？

答：要确定立体模型在地面摄影测量坐标系中的正确位置，需要把相对定向所建立的立体模型进行平移、旋转、缩放，以便纳入到地面摄影测量坐标系中，并归化到制图比例尺，这一过程称为立体模型的绝对定向。一共有七个参数X 、Y 、Z 、λ、Ф、Ω、К第五章

1、什么叫单像空间后方交会？其观测值和未知数各是什么？至少需要几个已知控制点？为什么？

答：单像空间后方交会：基本思想是利用至少三个已知地面控制点的坐标A(X ,Y ,Z )、B(X ,Y ,Z )、C(X ,Y ,Z )，与其影像上对应的三个像点的影像坐标a(x ,y )、b(x ,y )、c(x ,y )，根据共线方程，反求像片的外方位元素X 、Y 、Z 、φ、ω、κ。这种解算方法是以单张像片为基础，亦称单像空间后方交会。

共线方程有六个未知数，至少需要列六个方程才可以解出这六个外方位元素，每个点可以列出两个方程，所以至少需要三个已知地面控制点。

4、立体像对双像前方交会的目的是什么？

答：用单像空间后方交会可以求得像片的外方位元素，但要想根据单张像片的像点坐标反求相应地面点的空间坐标是不可能的。

外方位元素与一个已知像点，只能确定该像片的空间方位及摄影中心S至像点的射线空间方向，只有利用立体像对上的同名像点，才能得到两条同名射线在空间相交的点，即该地面点的空间坐标。

立体像对双像前方交会的目的就是通过外方位元素与已知像点，求解相应地面点的空间坐标。

5、什么是解析法相对定向？如何解算连续像对与单独像对的相对定向元素？

答：解析法相对定向是通过计算相对定向元素建立地面立体模型。解析法相对定向恢复核面，需要从共面条件式出发求解五个相对定向元素，才能建立地面立体模型。

解算连续像对相对定向元素：连续像对相对定向是以左像片为基础，求出右像片相对于左像片的五个相对定向元素b 、b 、φ、ω、κ。

过程附录：

解算单独像对的相对定向元素：单独像对是以基线为u轴，左主核面为uw平面，建立像空间辅助坐标系S –U V W 及S –U V W 。像点a 、a 在各自的像空间辅助坐标系的坐标分别为(u ,v ,w )及(u ,v ,w )，则共面条件的坐标表达为：

7、解析法绝对定向的目的是什么？如何解算绝对定向元素？至少需要几个地面控制点？为什么？

答：目的：恢复摄影时像片之间的绝对位置，三个线元素和角元素。相对定向仅仅是恢复了摄影时相片之间的相对位置。绝对定向基本关系式：

上式包含有七个绝对定向参数，即：模型比例尺缩放系数λ；两坐标轴系的三个旋转角Ф、Ω、К；坐标原点的平移量X 、Y 、Z 。

解析法绝对定向，就是利用已知的地面控制点，从绝对定向的关系式出发，解求上述七个绝对定向元素。

至少需要个地面控制点。

因为有七个未知数，个已知地面控制点可以列个方程，以便解求七个未知数。

9、双像解析摄影测量有哪三种解析方法？各有何特点？

答：三种方法分别为：后交-前交解法、相对定向-绝对定向解法、光束法。分析比较如下：

(1)第一种方法前方交会的结果依赖于空间后方交会的精度，前方交会过程中没有充分利用多余条件平差计算；

(2)第二种方法计算公式比较多，最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度，用这种方法的结算结果不能严格表达一幅影像的外方为元素；

(3)第三种方法的理论严密、求解精度高，待定点的坐标是按最小二乘法准则解得的。通过以上分析，第一种方法常用在已知像片的外方为元素、确定少量待定点坐标时采用；第二种方法多在航带法解析空中三角测量中应用；第三种方法在光束法解析空中三角测量中应用。

10、相对定向需要地面控制点吗？为什么？

答：不需要，因为相对定向只是解求两像片相对位置参数的过程，不需要控制点。利用六对定向点的像点坐标（x ，y ）及（x ，y ） (i=1,2,…，6)，按如下方程

连续法相对定向：

解求相对定向元素近似值的改正数。看是否小于给定的误差ε，若符合则将改正数加到近似值上的最后成果，若超出误差，则迭代计算直到小于误差值。

1、简述解析空中三角测量的概念。

答：在一条航带几十个像对覆盖的区域或由几条航带几百个像对构成的区域内，仅仅由外业实测几个少量的控制点，按一定的数学模型，平差解算出（加密）摄影测量作业过程中所需要的全部控制点（称待定点或加密点）及每张像片的外方位元素。这是空中三角测量与区域网平差的基本思想，通常称之为解析空中三角测量或解析空三加密。

第八章

1、什么是数字影像？如何获取数字影像？

答：数字影像是一个灰度矩阵g：

矩阵的每一个像元素g 是一个灰度值，对应着光学影像或实体的一个微小区域，称为像元素或像素。各元素的灰度值g 代表其影像经采样与量化了的“灰度级”。

数字影像可以直接从空间飞行器中的扫描式传感器产生，也可以利用影像数字化器对摄取的光学像片经过采样的量化而获取。

2、已知四个框标点的像点坐标x 、y 及扫描坐标 x 、y ，写出数字摄影测量内定

向的关系式。

答：由于在像片扫描的数字化过程中，像片的扫描坐标与想平面坐标一般不平行，且坐标原点也不同，所以同一像点的像平面坐标x，y与其扫描坐标x，y不相等，需要加以换算，这种换算成为数字影像内定向。用仿射变换公式进行变换，即

x = h + h x + h y+ h x y y = k + k x + k y + k x y

式中，h 、h 、h 、k 、k 、k 称为内定向参数，其数值由像片上四个框标点的扫描坐标及相应的像平面坐标（视为理论值）组成误差方程式，平差运算求得。

3、数字摄影测量系统的主要功能有哪些？

(1)相片扫描数字化；

(2)影像处理，有一些系统含基本的影像处理系统，如反差增强、几何变换等，有少

数系统含有较强的影像处理系统；

(3)内定向、相对定向、绝对定向；

(4)几何操作，坐标量测，影像配准；

(5)人工获取数字高成模型原始数据；

(6)人工或自动化获取数字高成模型，包括影像相关功能；

(7)空中三角测量；

(8)半自动化空中三角测量；

(9)数字制图，包括特征提取与更新，属性化及绘图；

(10)序列影像获取与分析；

(11)单像测图，通常是指利用影像特别是正射影像作为背景来进行特征提取与向

量更新，不需要利用数字高成模型确定高程；

(12)正射影像图的生成，包括栅格数据与矢量数据的叠合和正射影像图的绘制；

(13)正射影像图的生成，有时包括影像拼接；

(14)规则数字高程模型的内插，其他产品包括等高线图、断面图、体积的派生及

可视化；

(15)可视化，特别是地形三维显示，即正射影像叠置在数字高程模型上；

(16)遥感功能，主要是多光谱分析；

(17)GIS功能，通常用于栅格数据的分析、叠置和表达；

(18)GPS辅助空中三角测量。

1、摄影测量外业工作的任务是什么？

答：

利用航摄像片进行信息处理，要有一定数量的控制点作为数学基础。

像片解译(判读)及调绘；

对于航摄漏洞以及大面积的云影、阴影、形象不清楚的去的补测工作，也是摄影测量外业工作的任务之一。