摄影测量

摄影测量复习总结

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

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：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：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：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

中心投影作图：

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,κ

?，

ω

，,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,κ

?，

ω

，

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,Zs0,000κω?，， 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

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：

α?δαsin sin 2f r c -=，由上式知：

1．因向径rc 和倾角α恒为正值，当角在0°~180°的I 、II 象限内，sin φ为正值，则δα为负值，即朝向等角点位移；当φ角在180°~360°的III 、IV 象限内，sin φ为负值，则δα为正值，即背向等角点位移。

2．当φ＝0°或180°时，sin φ＝0，则

δα＝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φ＝90°或270°时，sin φ＝±1，即rc 相同的情况下，主纵线上|δα|为最大。

（2）因地形起伏引起的像点位移：????????????--=α?α?δ2sin sin 212sin sin 21Hf h r 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 、φ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 、φ有所不同。

1．当h 为正时，向径rn 增长，δh 为正，位移背向像底点；h 为负时，向径rn 缩短，δh 为负，位移朝向像底点。

2．当时r = 0，则δh = 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α = 0时：

H h r n h =δ。上式是水平像片上因高差引起的像点位移公式，此时像底点n 与

像主点重合。

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：（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）