《摄影测量学》期末复习资料

《摄影测量学》期末复习资料

1.摄影测量学：是利用光学摄影机获取的相片，经过处理以获得被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科

2.数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字或数字化影像进行处理，自动或半自动提取被摄对象用数字方式表达的几何信息与物理信息，从而获得各种形式的数字产品

3.像片主距：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距

4.像主点：摄影机主光轴与像平面的交点

5.航摄比例尺：航摄影像上一线段i与相应地面线段l的水平距之比

6.航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于某一基准面的高度

7.相对航高：摄影机物镜相对于某一基准面的高度

8.绝对航高：相对于平均海平面的航高，指摄影机物镜在摄影瞬间的真实海拔高度

9.航向重叠度：重叠部分与整个像幅长的百分比（航线相邻的两个像片的重叠度）

10.旁向重叠度：旁向重叠部分与整个像幅长的百分比（相邻航线像片的重叠度）

11.航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度的百分比

12.像片旋偏角：一张像片上相邻主点连线与同方向标框连线的夹角

13.内方位元素：摄影物镜后节点与像片之间相互位置的参数

14.外方位元素：确定影响或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数

15.共线方程：

16.像点位移：像片倾斜、地形起伏时，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

17.影像内定向：利用平面相思变换等公式，将所测量的影像架坐标或仪器坐标（像点坐标）变换为以影像上像主点为原点的像坐标系的坐标的变换方法

18.单向空间后方交会：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点，利用共线条

件方程求解像片外方位元素，从而确定摄影瞬间被摄物体和航摄像片的关系

19.立体像对：同一航带内具有一定重叠度的相邻的两张像片

20.摄影基线：立体像对两个摄影站之间的连线

21.同名光线：同一地面点发出的两条光线

22.同名像点：同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心在左右像片上构成的像点

23.核线：核面与像片面的交线

24.同名核线：核面与左右像片面的交线为同名核线

25.核面：摄影基线与同一地面点发出的两条光线组成的面

26.主核面：过像主点的核面

27.垂核面：过左右像底点的核面

28.空间前方交会：根据同名光线对应相交的关系，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中坐标的方法

29.相对定向：利用立体像对中摄影时存在的同名光线对应相交的几何关系，通过测量像点坐标，解求两像片的相对方位元素的过程

30.相对定向元素（相对方位元素）：描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数

31.绝对定向：借助于物空间坐标为已知的控制点来确定空间辅助坐标系与实际物空间坐标系之间的变换关系

32.空中三角测量：使用摄影测量解析法和待定点坐标确定区域内所有影像的外方位元素

33.像片纠正：为了清除像片和正射影像图的差异，需要将竖直摄影的像片消除像片倾斜引起的像点位移和限制或消除地形起伏引起的投影差，并将影像归化成图比例尺的过程

1.摄影测量的技术手段：

a.模拟法

b.解析法

c.数字法

2.摄影测量学的三个发展阶段：

a.模拟摄影测量

b.解析摄影测量

c.数字摄影测量

3.摄影测量的分类：

a.按距离远近：航天、航空、地面、近景、显微摄影测量

b.按用途：地形摄影测量、非地形摄影测量

c.按处理手段（三个发展阶段）：模拟、解析、数字摄影测量

4.摄影测量对航空摄影的要求：

a.像片倾斜角度不大于3度

b.航高国家规定不能超过5%，同一航带内的最大航高与最小航高之差不能大于30m，摄影区域内的实际航高与设计航高之差不能大于50m

c.像片重叠度：航向重叠度不能小于60%，旁向重叠度不能小于30%

d.航线弯曲度不能大于3%

e.像片旋偏角：一般要求旋偏角小于6度，个别最大不能大于8度，且不能有连续三片超过6度

5.摄影测量常用的坐标系：

a.框标坐标系

b.像平面直角坐标系

c.像空间直角坐标系

d.像空间辅助直角坐标系

e.地面摄影测量坐标系

f.摄影测量坐标系 j.地面测量坐标系

6.共线方程的主要应用有：

a.单向空间后方交会和多像空间前方交会

b.解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型

c.构成数字投影的基础

d.计算模拟影像数据

e.利用数字高程模型与共线方程制作正射影像

f.利用数字高程模型与共享方程进行单幅影像测图

7.引起像点位移的因素（像点位移的分类）：

a.像片倾斜引起的像点位移

b.地形起伏引起的像点位移

8.因地形起伏引起的像点位移的规律:

a.地形起伏引起的像点位移是地面点相对于所取基准面的高差引起的，数值不同，基准面上的点无地形起伏像点位移

b.地形起伏像点位移以误差值表示，表现在像底点为辐射中心的方向线上

c.地形起伏像点位移的符号与该点的高差符号相同，改正时相反

d.摄影比例尺不变时，适当采用长焦距摄影机，可增大航高H，减少此变形

e.水平像片上存在由地形起伏引起的像点位移

f.像底点引出的辐射线上不会存在地形起伏引起的方向偏差

9.4D产品:

DEM数字高程模型 DOM数字正射影像 DLG数字线划图 DRG数字栅格图

10.空间后方交会流程：

a.获取已知数据

b.量测控制点像点坐标并进行必要的误差改正

c.确定未知数初值

d.计算旋转矩阵R

e.逐点计算像点坐标近似值，利用未知数的近似值按照共线方程计算控制点像点坐标的近似值

f.逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式

g.计算法方程的系数阵与常数项，组成法方程式

h.解求外方位元素改正数

i.检查迭代是否收敛

11.航摄像片上有没有统一的构像比例尺:

构像比例尺处处不一致，像点位移同样引起像片比例尺的变化及图形的变形，且由于像底点不在等比线上，所以综合考虑像片倾斜和地形起伏的影响，像片上任意一点都存在像点位移且位移大小随点位的不同而不同，由此导致一张像片上不同点位的比例尺不相等

12.求物点三维坐标的方法:

a.单张像片的空间后方交会和立体像对的空间前方交会

b.相对定向与绝对定向方法

c.光束法

13.连续相对定向和单独相对定向的异同：

各自的定向元素不同、空间辅助坐标系不同

a.单独相对定向：采用了两幅影像的角元素运动实现相对定向

b.连续相对定向：以左影像为基础，采用右影像的直线运动和角运动实现相对定向

在多个连续模型的处理过程中多采用连续相对定向元素

14.光束法思想（一步定向法）：

以共线方程为基础，未知点、控制点同时列误差方程，将像片外方位元素和待定点坐标在平差过程中整体求解

15.空中三角测量的分类:

a.按数学模型分为：航带法、独立模型法、光束法

b.按平差范围分为：单模型法、单航带法、区域网法

16.引起像片误差的物理因素:

摄影机物镜畸变、感光材料变形、大气折光、地球曲率

17.航带法空中三角测量的主要工作流程：

a.像点坐标的测量和系统误差的改正

b.像对的相对定向

c.模型连接以及航带网的的构成

d.航带模型的绝对定向

e.航带模型的非线性改正

18.航带区域网法基本思想：

按照单航带法构成自由航带网利用能航带的控制点及上一航带的公共点进行三维空间相似变换，将整区各航线纳入统一的坐标系中同时解求个航带非线性变形改正系数，计算各加密点坐标

19.独立模型法区域网空中三角测量基本思想：

把一个单元模型视为刚体，利用各单元模型彼此间的公共点连成一个区域，在连接过程中，每个单元模型只能做平移、缩放、旋转，即空间相似变换

在变换中要使模型间公共点的坐标尽可能一致，控制点的摄影坐标与地面摄影坐标尽可能一致，同时观测值改正数的平方和最小，在满足这些条件的情况下，按最小二乘原理求待定点地面摄影坐标

20.光束法区域网空中三角测量基本思想：

以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素

21.数字微分纠正的基本原理方法：

正解法数字微分纠正、反解法数字微分纠正

遥感：遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，

通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术

主动遥感：由探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号

被动遥感：通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式

电磁波：当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播这就是电磁波。

电磁波谱：按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成了电磁波谱。

绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。

黑体的性质：黑体是个假设的理想的辐射体,它既是完全的吸收体,又是完全的辐射体

绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。

辐照度(I):又称辐射照度,被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。

辐射出射度 (M) :辐射源物体表面单位面积上的辐射通量。

大气吸收：吸收作用使辐射能量转化为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，甚至这些波段的电磁波完全不能通过天气。

大气散射：辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称散射。

瑞利散射:当大气中的粒子的直径比波长小得多时发生的散射。

米氏散射:当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。

无选择性散射:当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。

地物的反射波谱指：地物反射率随波长的变化规律。

大气窗口：通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口

大气校正：入射到传感器的电磁波能量除了地物本身的辐射以外还有大气引起的散射光，消除这些影响的处理过程称为大气校正

摄影成像（航空摄影）：利用安装在飞机（气球）上的航摄仪器，按照预定的计划从空中向地面摄影，取得航空影片作业的全部过程

中心投影：所有投影光线聚焦于一点

垂直投影：所有投影光线相互平行且垂直于投影面

像点位移定义：在中心投影的像片上，地形的起伏除了引起像片比例尺发生变化外，还会引起平面上的点位在像片位置上的移动，这种现象称为像点位移

扫描成像的概念：依靠探测元件和扫瞄镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像

微波遥感概念：通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。

空间分辨率：像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。（是指遥感影像上一个像元所对应的地面实际面积的大小）

波谱分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。

辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。（描述亮暗程度的范围）时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。

数字图像：能够被计算机储存、处理和使用的影像。

图像增强：是指对图像试探性加工改造，使目标地物信息突出，易于识别

目的①提高清晰度②提高可分辨性

图像融合：多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合

匹配技术。该方法更好地发挥了不同遥感数据源的优势互补，弥补了某一遥感数据的不足之处，提高空间分辨率和光谱分辨率，提高了遥感数据的可应用性。

目视解译：又称目视判读或目视判译，它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

遥感影像地图：是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。

遥感数字图像：以数字形式表示的遥感影像

监督分类：监督分类包括利用训练区样本建立判别函数的学习过程和把待分像元代入判别函数进行判别的过程

非监督分类：是在没有先验类别(训练场地)作为样本的前提下，即事先不知道类别特征，主要根据像元间的相似度的大小进行归类合并 (将相似度大的像元归为一类)的方法

高光谱遥感：高光谱遥感是高光谱分辨率遥感简称。它是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获得许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术

3S：遥感系统RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS

遥感系统的5个组成部分（重点信息的接收）

（1）被测目标的信息特征

（2）信息的获取

（3）信息的传输与记录

（4）信息的处理

（5）信息的应用

遥感的分类：

按遥感平台分（按高度）：地面遥感、航空遥感、航天遥感。

按照探测波段分类：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感

按照工作方式分类：主动遥感、被动遥感

按遥感对象分为：宇宙遥感、对地遥感

遥感的特点：（优缺点）

1、大面积同步观测（宏观性、直观性）

2、时效性

3、数据的综合性和可比性

4、经济型。具有很高的经济效益和社会效益

5、局限性。（1）遥感技术所利用的电磁波还很有限仅仅是其中的几个波段范围。（2）已经被

利用的电磁波波谱段对许多地物的某些特征还不能准确反映，还需要发展高光谱分辨率遥感以及遥感以外的其他手段配合

电磁波的性质：

是横波、在真空以光速传播、满足λ*f=c和E=h*f、电磁波具有波粒二象性

大气散射分类：

瑞利散射、米氏散射、无选择性散射

为何晴朗的天空呈蓝色?日出或日落时天空呈现红色 ?微波为什么可穿透云、雾、雨?

蓝色波长短,散射强度大,因此蓝光向四面八方散开,使整个天空蔚蓝.在日出或日落时天空呈现红色,因为太阳高度角小,阳光斜射向地面,通过的大气比阳光直射要厚得多,在经过长的传播中，蓝光波长最短,几乎被散射殆尽,波长次短的绿光散射强长居其次,大部分被散射掉了，只剩下波长最长的红光,散射最弱,透过大气最多,加上剩余的极少量绿光,最后合成橘红色. 微波波长相对于雨、雾粒子直径大得多，属于瑞丽散射，散射强度与波长四次方成反比，微波波长长，其散射强长小，具有最小散射，最大透射，具有穿透云雾能力.

大气窗口的光谱段主要有：

0.3～1.3μm，即紫外、可见光、近红外波段。是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器

扫描成像的常用波段，如Landsat卫星的TM1～4波段，SPOT卫星的HRV波段。

1.5～1.8μm和

2.0～

3.5μm，即近、中红外波段。如TM的5，7波段等。

3.5～5.5μm，即中红外波段。如NOAA卫星的传感器。

8～14μm，即远红外波段。适于夜间成像。

0.8～2.5cm，即微波波段。微波穿云透雾能力强。

地球辐射的分段特性

物体的反射分为三种：

镜面反射、漫反射、实际物体反射。

地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主

.航天遥感平台三大卫星系列：

气象卫星系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列

航天遥感特点：

1.观察范围大

2.效率高

3.成本低

4.实时动态监测

5.空间分辨力不及航空遥感。

中心投影与垂直投影两者区别：

1.投影距离的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，并有同一比例尺。中心投影

则受投影距离影响，像片比例尺与平台高度H和焦距f有关。

2.投影面倾斜的影响：当投影面倾斜的时候，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，而中

心投影像片上各点的相对位置和形状不在保持原样。

3.地形起伏的的影响：垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离

成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量越大，产生投影误差。

像点位移影响因素：

与地面高差h成正比，与像主点距离r成正比，与摄影高度成反比。

航空遥感特点:

优点:

1 航空遥感空间分辨率高、信息量大

2 航空遥感灵活，可用于一些专题遥感研究

3 航空遥感作为实验性技术系统，是各种星载遥感仪器的检验者

4 信息获取方便

缺点:

受天气等条件限制大，观测范围受限制，数据的周期性和连续性不如航天遥感。

遥感图像的特征：空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率。

地物的空间关系有哪些？

方位关系（位置关系和方向关系）、包含关系、相邻关系、相交关系、相贯关系。

遥感影像变形原因：

1、遥感平台位置和运动状态的影响（航高、航速、俯仰、翻滚、偏航）

2、地形起伏的影响

3、地球表面曲率的影响

4、大气折射的影响

5、地球自转的影响

求点亮度值的方法：

1、最近邻法

2、双线性内插法

3、三次卷积内插法

控制点的选取要求：

1、数目确定。控制点数目的最低限是按未知系数的多少来确定的

2、控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处等

3、特征变化大的区域应多选取些

4、图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推。

5、尽可能满幅均匀选取

图像增强的五种方法：

1.对比度变换（单个像元）：通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元的对比度从而图像质量的图像处理方法。分为线性变换和非线性变换

2.空间滤波：①图像卷积运算②平滑：均值平滑，中值滤波③锐化：罗伯特梯度，索伯尔梯度，拉普拉斯算法，定向检测

3.彩色变换：①单波段彩色变换②多波段彩色变换③HLS变换

4.图像运算：分为差值运算、比值运算。

5.多光谱变换：K-L变换（处理所有图像）、K-T变换（只适用于MSS,TM,ETM）

目视地物识别特征：

色调、颜色、阴影、形状、纹理、大小、位置、图型、相关布局

遥感扫描影像特征：

1、宏观综合性概括性强

2、信息量丰富

3、动态观测

微波影像的解译标志：

①极化表示电磁辐射电场向量的振动方向，或者电场向量随时间变化时的空间取向。

②复介电常数是描述物体表面电性能的复数常数

目视解译方法（五种）：

1.直接判读法。直接判读标志包括：色彩、色调、大小、形状、阴影、纹理、图案等

2.对比分析法。包括同类地物对比分析法、空间对比分析法、和时相动态对比法

3.信息复合法

4.综合推理法

5.地理相关分析法。

目视解译步骤（五步）：

1.目视解译准备工作阶段。

2.初步解译与判读区的野外考察。

3.室内详细判读。

4.野外验证与补判

5.目视解译成果的转绘与制图

遥感图像目视判读成果，一般以专题图或遥感影像图的形式表现出来。

计算机辅助八个流程：

1.遥感影像信息选取与数字化

2.地理基础底图的选取与数字化

3.遥感影像几何纠正与图像处理

4.遥感影像镶嵌与地理基础底图拼接

5.地理基础底图与遥感影像复合

6.符号注记图层生成

7.影像地图图面配置 8.遥感影像地图制作与印刷

监督分类对训练场地的选取具有一定要求

(1) 训练场地所包含的样本在种类上要与待分区域的类别一致。

(2) 训练样本应在各类目标地物面积较大的中心选取，这样才具有代表性。

(3)如果采用最大似然法，分类要求冬变量正态分布，因此训练样本应尽量满足这一要求，训练样本的个数至少要n+1个 (n是特征空间的维数)

(4)训练样本的数目应能够提供各类足够的信息和克服各种偶然因素的影响。

监督分类方法：

①最小距离法：分为最近邻域分类法和最小距离判别法

②多级切割分类法

③特征曲线窗口法

④最大似然比类法

非监督区域方法：采用聚类分析

①K均值算法

②动态聚类法

二者的区别：分类过程中是否有类别的分类和合并

黑体的性质：

①在任.何温度下，完全吸收任何波长的外来辐射而无任何反射的物体。

②吸收比为1的物体。

③在任何温度下，对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体

大气校正中直方图最小值去除法的基本思想是什么？

最小值去除法的基本思想在于一幅图像中总可以找到某种或某几种地物，其辐射亮度或尺射率接近0,例如,地形起伏地区山的阴影处,反射率极低的深海水体处等,这时在图像甲对应位置

的像元亮度值应为0。实测表明,这些位置上的像元亮度不为零。这个值就应该是大气散射导致的程辐射度值。

分析RS、GIS、和GPS分别在3S技术中的作用

（1）地理信息系统（GIS）作用：①地理数据采集功能②地理数据管理功能③空间分析与属性分析功能

（2）全球定位系统GPS：①GIS数据库的数据源②利用遥感数字影像获取地面高程，更新GIS 中高程数据

（3）遥感RS作用：①精确地定位能力②准确定时与测速能力③提供导航功能

水资源遥感调查的任务是：①地表水体的河流、湖泊、水库等调查与制图；②水资源量评价，包括流域水资源及过境水资源的水体面积量算、水资源总量估测；③水环境遥感调查，包括水体泥沙估算、叶绿素含量估算、水体污染解译及水质评价等；

植被遥感的主要内容有：植被遥感原理、基于林业应用的植被遥感、基于农业应用的植被遥感、植被多光谱遥感与植被指数信息提取、植被指数与生物物理以及地表生态环境的关联研究、全球植被覆盖遥感监测与生物多样性监测等。

土地资源遥感的任务：①选择土地资源遥感调查的最佳图像与实用方法与技术流程②建立土地利用现状图，基于土地利用和土地覆盖分类体系对土地利用现状进行全面的详细解译分类及制图③构建土地利用覆盖变化的空间数据库，求④土地遥感动态监测成果要满足土地执法检查需求

城市遥感的任务：城市规划、建设和管理，诸如城市土地利用现状、城市演变、城市及区域的自然状况、城市人口及其分布情况、城市道路与交通状况、城市热岛、城市通讯、城市发展

空间限制因素等

分析健康植物的反射光谱曲线

健康植物的波谱曲线有明显的特点，在可见光的0.55μm附近有一个反射率为10%-20%的小反射峰。在0.45μm和0.65μm附近有两个明显的吸收谷。在0.7-0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高。在近红外波段0.8-1.3μm之间形成一个高的，反射率可达40%或更大的反射峰。在1.45μm，1.95μm和2.6-2.7μm处有三个吸收谷

监督分类和非监督分类比较：

根本区别在于是否利用训练场地来获取先验的类别知识。

监督分类的关键是选择训练场地。

监督分类法优点：简单实用，运算量小。

缺点：受训练场地个数和训练场典型性的影响较大。受环境影响较大，随机性大。训练场地要有代表性，样本数目要能够满足分类要求。

非监督分类法优点：事先不需要对研究区了解，减少人为因素影响，减少时间，降低成本。不需要更多的先验知识，据地物的光谱统计特性进行分类。

缺点：运算量大。当两地物类型对应的光谱特征差异很小时，分类效果不如监督分类效果好。非监督分类方法步骤：

（1）建立特征空间；

（2）预分类别数>特征波段数+1（注意：初始类别数可远大于期望类别数，进行试分）；（3）搜索特征空间中多维直方图的极大值；

（4）按预分类别数系统自动归并极大值，并确定方差范围；

（5）分类，得到初步结果。

监督分类步骤：

（1）根据地表已知地物类别选择有代表性的典型训练区，确定图像类别的训练区及其边界。

（2）对已知训练区的已知地物样本的光谱特征或已知地物所有像元各波段的数值（亮度值）进行统计，提取各地物类别的数值特征。

（3）选择和确定分类的方法，确定分类判别函数。

（4）确定分类参数和类内边界阈值。

（5）图像分类处理。

（6）分类后的检验。

（7）利用已调整好的“分类器”将图像全部未知像元进行分类，输出分类结果。