2013年摄影测量学复习题

2013年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，在中心投影的情况下，当航摄的飞机姿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情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姿态的参数．像片的方位元素：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姿态参数．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姿态的参数．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：由立体像对中两像片的、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：按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姿态信息．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)的数值时就需进行插，此时称为重采样．影像匹配：利用互相关函数，评价两块影响的相似性以确定同名点．核线相关：沿核线寻找同名像点．像片纠正：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、微分纠正和镶嵌，按地形图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（/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，各像片的主点连线不在一条直线上，而呈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(ϕ、ω、κ)：描述像片的空间姿态．(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．(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似变换参数．√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．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-XYZ (4)摄影测量坐标系A-X p Y p Z p(5)物方空间坐标系O-X t Y t Z t4、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)标示方法的不同(5)表示容的不同(6)几何上的不同5、请写出共线方程式，并回答：若已知像片的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、人造立体视觉必须符合哪几个自然界立体观察的条件？(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．恢复像对方位元素：定向；恢复像对方位元素：相对定向（恢复两像片相对位置）；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：B Y,B Z,,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，κ2．1011、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在的几何关系，恢复两像片摄影时的相对位置和姿态，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、简述数字微分纠正的原理．通过对点元素、线元素、面元素的纠正，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情况。

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，在一般情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，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、阴影与被遮蔽等原因，基于灰度匹配的算法也难以适应．五、论述1.立体像对有哪些特殊的点、线、面？请画图说明．E地平面 P倾斜像片 TT透视轴 W主垂面S摄影中心 o像主点 n像底点 N地底点H航高 f主距 So主光轴c等角点 C地面等角点VV摄影方向线 vv像片主纵线 i主合点J 主遁点 h i h i合线 h o h o主横线 h c h c等比线2.叙述航带网法空三基本原理．把许多立体像对构成的单个模型连接成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理．通过消除航带模型中累积的误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标．3.叙述光束法区域网空三基本原理．以每像片作为平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，建立全区统一的误差方程式，整体求解全区域每像片的外方位元素，以及所有待定的的地面坐标．4.叙述相关系数法影像匹配的过程，并说明其优势．相关系数法是以相关系数作为匹配测度(1)确定目标点(2)确定目标窗口(3)估计搜索窗口(4)求解相关系数(5)获得相关系数最大值的位置(6)获得同名点优点：目标影像的灰度与搜索影像的灰度之间存在线性畸变时，仍能较好的评价它们之间的相似度．5.简述大多数摄影测量软件（如ERDAS、VirtuoZo等）中，数字微分纠正的实际解法．(1)用反算公式计算该纠正单元的4个角点的像点坐标；(2)用双线性插求得纠正单元部的坐标；(3)用灰度双线性插，求得其灰度．6.什么是数字微分纠正？简述线性阵列影像数字微分纠正的常用方法，并指出其原理与航空影像的数字微分纠正有何不同？根据参数与数学地面模型，利用相应的构象方程式，或那一定的数学模型用控制点结算，从原始非正射投影的数字影响中获取正射影像．方法：间接法纠正；直接法纠正；间接法与直接法相结合；多项式纠正；基于有理多项模型的高分辨率遥感影响纠正．不同：(1)每条影像的外方位元素已知 (2)行中心投影(3)行间正射投影7.叙述GPS辅助空中三角测量的基本原理，并说明其优点．利用装在飞机和设在地面的一个或多个基站上的至少两台GPS接收机同时而连续地观察GPS卫星信号，通过GPS 载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测量引入摄影测量区域网平差中，采用统一的数学模型和算法来确定整体点位并对其质量进行评价．优点：节省像片野外测量工作量、缩短航测成图周期、降低生产成本、提高生产效率．遥感的基础及其重要性体现答：遥感的基础是地物发射或反射电磁波的性质不同。