第七章、模拟法立体测图和 解析法立体测图
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立体测图
影像增强
特征提取
（
2）模式识别软件主要包括：
特征识别与定位，包括框标的 识别与定位， 影像匹配（同名点、线与面的 识别） 目标识别
（
3 ） 解析摄影测量软件主要包括：
定向参数计算; 空中三角测量解算
核线关系解算;坐标计算与变换
数值内插; 数字微分纠正
投影变换
3、Aerodata Int.Surveys公司（比利时）： 将激光扫描仪、航空相机、像片扫描仪集成起来， 完成航测。地面1m格网的高程精度0。2m。 4、OSAKA公司（日）： 推出SE-11X新型相机，特点：陶瓷材料真空板压 平；8个框标；专门电路抗噪；与GPS兼容；数据 记录上下个51位。可用于地面摄影和航空摄影。 5、WEHRLI公司（美）： 推出高精度像片扫描仪，特点：精度4 um；灰阶 4096（12bit)；光照稳定；WINDOWS NT环境； 基本分辨率10 um(2540dpi), 通过内插可有15、25、 30um分辨率。
2）类型： 解析测图仪： Opton C—100 ; Wild BC2 Zeiss：P系列， Kern：DSR系列 Wild &Prime：System-9 Jx-1,3系列解析测图仪 解析正射投影仪： Zeiss: Z-2, Wild : OR-1型， 为起伏地区制作正射影像图。
国际上具代表性的全数字摄影测量系统
1 、 Leica 公司的 Helava 扫描仪 DSW300 （量测分 辨 率 为 1um ， 扫 描 速 度 35mm/s ， 像 元 尺 寸 875um ） ， 工 作 站 DPW770 ； （ 全 色 SPOT ， Landsat） 2 、 Intergraph 公 司 的 扫 描 仪 AS1 与 工 作 站 Intergraphstation；（SPOT） 3、Zeiss 的扫描仪SCA1（分辨率1um，像元大小 7.5-120um, 扫描速度 1 兆像素 / 秒），工作站 PHODIS； 4 、 Vision International 公 司 的 工 作 站 Microsoft； 5、武测的VirtuoZo；（SPOT,近景影像） 6、Vaxel的扫描仪Vaxe400；
第七章、模拟法立体测图和 解析法立体测图
4）模型存贮与恢复 可将每个所确定的立体模型的各个参数以及有关数据存 储起来，以后需要时，可再精确恢复原来的模型，对 于解析空中三角测量而言，这个可以省去再一次相对 定向和绝对定向的操作。 5）模型点观察 在输入了像片坐标或者地面坐标后，能自动驱动到指 定的观察点位。 6）数字地面模型（DTM） 7）空中三角测量
（2）解析法立体测图 解析测图仪是由一台精密立体坐标量测仪、一台电子计 算机、数控绘图桌、相应的接口设备以及软件系统组 成的测图系统。其基本组成部分如图1所示。接口设 备有编码器和伺服系统。
解析法立体测图的几个主要步骤 （1）内定向 在解析测图仪上像片是任意安放在像片架上的。像片 坐标与像片架坐标间的关系依靠内定向软件来建立， 通过量测四个（或8个）框标点的像片架坐标，其像 片坐标认为是理论值。用最小二乘法解算就可求出内 定向元素。
（1）相对定向 两相邻像片任意放置在投影器上．恢复内方位元素以 后，光线经投影物镜投影到承影面上成像。这时，同 名光线不相交，即与承影面的两个交点不重合，这个 不重合其实就是存在左右视差和上下视差，当升降测 绘台时，左右视差可以消除，只存在上下视差，因此， 上下视差是衡量同名光线是否相交的标志，或者 说．若同名像点上存在上下视差，就说明没有恢复两 张像片的相对关系，即没有完成相对定向，根据这一 原则，我们可以通过运动投影器，消除同名点上的上 下视差，达到相对定向的目的。
（2）绝对定向
绝对定向的目的在于解求七个参数。 （1）将控制点根据其平面坐标按图比例尺展绘在图纸上，制成 图底。 （2）利用图纸的平移、旋转使其中一个控制点在承影面上的投 影与图纸上的同名控制点重合，并使高程读数与其实际高程值 相等，这就相当于解求了三个偏移参数。 （3）以该点为中心旋转图底，使其与另一控制点的连线与图纸 上同名连线相重合，这就意味着解求了一个旋转角参数。 （4）比较图底上两控制点间的长度与相应模型点投影间的长度， 两者若不相等，则沿投影基线方向移动其中一个投影器改变投 影基线的长度，直到两模型点的投影正好与图底上相应控制点 重合。这一操作相当于解求比例尺因子。 （5）最后将模型置平，这就解求了另外两个旋转角参数。
《摄影测量》模拟法立体测图
型的平移、旋转和缩放将立体模型纳入地面测量坐
标系。
N1
N2
1、准备工作
将像对范围内的四个地面控制点，按测图比
例尺按其坐标展绘在图纸上，制成图底。
N3
N4
§ 4-3模拟法立体测图
1、定向过程
（1）. 模型平移
将图底安放在承影面上，移动图底，是其中一个控 制点与相应模型点投影重合------解决了 X , Y
左右视差：P
上下视差：Q X
§ 4-3模拟法立体测图
左右视差是承影面与模型点的空间位置不吻合造成 的，可以通过升降承影面，改变高度加以消除；
上下视差是由于两像片相对位置没有恢复到摄影时的 相对位置所导致的------上下视差是衡量同名光线是 否相交的标志（相对定向是否完成的标志）。
通过运动投影器，同名点的上下视差随着发生变 化，当诸多同名点的上下视差为零，相对定向即 告完成。通过微动投影器的定向螺旋，消除承影面上同名
（4）. 安置高程
任取一点为高程起点，调整高程起始读数，使该点 的高程读数等于实测高程------解求 Z
§ 4-3模拟法立体测图
（5.） 模型置平
用测标分别立体切准模型点 N2, N3 ，读出相应的高 tan h'12 h12
程读数，计算出相对于N1的高差 h12 , h13
求出地面点实测的高差
绝对定向的实质-------利用一定数量的地面控制 点反求7个绝对定向元素（？？？）（解析法）。控 制点数？？？？
§ 4-3模拟法立体测图
（三）、绝对定向模拟立体测图仪完成这一工作
是根据展有一定数量的控制点的图底与所建模型上
对应点在承影面上正射投影位置的差异，即控制点
实地高差与相应模型点间高差的不符情况，通过模
04 双像立体测图基础与05解析基础
立体像对的相对定向Relative orientation
相对定向的含义是 ,恢复摄影瞬间立体 像对左右像片之间的 相对空间方位。 确定两个像片的相 对空间方位需要5个 参数
单独法相 对定向
Φ1 ，k1 ，Φ2 ，k2 ，w2 Bx , By , Φ2 ，k2 ，w2 连续法相 对定向
立体像对的绝对定向 Absolute orientation
X a1 Y a 2 Z a3
b1 b2 b3
c1 X X s X X s c2 Y Ys R 1 Y Ys Z Z Z Z c3 s s
偏导数 1
二、几种典型的模拟法立体测图仪
（参考：朱肇光编 测绘出版社《摄影测量学》第七章）
1、B8S模拟测图仪
B8S为机械投影模拟立体测图仪，利 用精密机械仪器模拟外业航空摄影时航 片的相对位置，在室内建立立体模型， 用控制点来解算其它地物点坐标值，是 70年代为主流的摄影测量测图仪器。
生产厂家：德国WILD厂，规格：23×23cm
绝对定向也称大地定向,是指确定立体 模型或由多个立体模型构成的区域的绝对 方位,也就是确定立体模型相对地面的关 系。 绝对定向参数为7个 Xs、Ys、Zs、、、、b
§4-4 模拟法立体测图
一、模拟法立体测图原理
模拟法立体测图是利用光学投影或 机械投影方式，恢复摄影瞬间像对的内 方位元素和像对的外方位元素，形成与 实地相似的光学立体模型，从而实现摄 影过程的几何反转。
x x x x x x X s Ys Z s x 0 x X s Ys Z s y y y y y y X s Ys Z s y 0 y X s Ys Z s
自动检测技术(王化祥)(二版) 第7章 三维绘图基础
7.棱锥体 启用“棱锥体”命令有三种方法。 （1）“绘图”→“建模”→“棱锥体”菜 单命令； （2）单击“建模”工具栏中“棱锥体”按 钮 （3）输入命令：PYRAMID。 启用“棱锥体”命令后，命令行提示如下： 命令：pyramid 4个侧面 外切 指定底面的中心点或„边（E）/侧面（S）‟： 指定底面半径或„内接（I）‟： 选项说明 中心点：输入底面中心的坐标，此选项为系统默认选项。然后指定底面的半径 和高度。 【例】绘制一个直径为100、 高为120的棱锥体。 命令： cone（选择圆锥体命令） 指定棱锥底面的中心点<0,0,0>：↙ （选择坐标原点为棱锥体的中心点） 指定底面半径或„内接（I）‟：50↙ （输入棱锥体底面的半径） 指定高度或„两点（2P）/轴端点（A） /顶面半径（T）‟：120↙（输入高度）
绘制基本的三维实体 三维实体是三维图形中最重要的部分，用户可以对三维实体进行打孔、挖槽、倒角 等编辑操作，从而形成更复杂、更具有实际意义的物体。 1. 长方体 选择“视图”→“三维视图”→“西南等轴测”菜单命令，将绘图环境转化为三维 绘图空间。启用“长方体”命令有三种方法。 （1）“绘图”→“建模”→“长方体”菜单命令； （2）单击“建模”工具栏中“长方体”按钮 启用“长方体”命令后，命令行提示如下： 命令： box 指定第一个角点或〔中心点（C）〕：（指定一个角点或输入C选择中心点） 指定其他角点或〔立方体（C）/长度（L）〕：（指定第二点或输入选项） 选项说明 ①指定第一个角点：确定长方体第一顶点的位置。 ②中心点（C）：定义长方体的中心点，并根据该中心点和一个角点绘制长方体。 ③立方体（C）：绘制立方体，选择该项命令后即可根据提示输入立方体的边长。 ④长度（L）：要求输入长、宽、高的值。 【例】绘制一个长、宽、高分别为60、40、50的长方体。 命令： box（选择长方体命令） 指定第一个角点或〔中心点（C）〕<0,0,0>：↙（选择坐标原点 ; 为长方体的第一个角点） 指定其他角点或〔立方体（C）/长度（L）〕：60，40，50↙ （输入第二点坐标）
摄影测量学复习资料
一、名词解释1、中心投影：投影射线会聚于一点的投影称为中心投影。
2、外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中空间位置和姿态的参数。
3、同名核线：核面与两像片面的交线为同名核线。
4、绝对定向：借助已知的地面控制点，对相对定向建立的模型进行旋转、平移与缩放，使其纳入到地面摄影测量坐标系中。
5、像片纠正：将原始的航摄像片经过投影变换，使变换后得到的影像相当于水平像片的构像，并改化至图比例尺；或应用数学关系式进行解算从原始非正射的数字影像获取数字正射影像。
6、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。
7、内方位元素：确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数。
8、相对定向：确定一个立体像对两像片之间相对位置。
9、核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关。
二、填空题1、摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。
2、美国快鸟(Quick bird)卫星影像的全色分辨率为61cm。
3、航向重叠度一般要求的取值范围为30％～40％，旁向重叠度一般要求的取值范围为30％～40％。
4、摄影测量常用的坐标系统有：像平面直角坐标系、像空间直角坐标系、像空间辅助坐标系、地面摄影测量坐标系、地面测量坐标系。
5、模拟法立体测图,解析法立体测图,数字化立体测图包含的基本过程都是内定向、相对定向、绝对定向和测图。
6、相对定向建立的标志是：同名光线对对相交。
7、绝对定向元素有7个, 求解它至少需要2个平高控制点和1个高程控制点。
8、数字影像内定向的目的是：确定扫描坐标系与像平面坐标系之间的关系。
9、光束法区域网平差的的平差单元是：单个光束。
三、判断题1、航摄像片上任何一点都存在像点位移。
（√）2、航摄像片上的影像比例尺处处相等。
（ × ）3、主垂线与像片面的交点称为像底点。
（ √ ）4、地面测量坐标系是左手系。
（ √ ）5、立体像对的相对定向元素有5个。
（ √ ）6、利用单张像片能求出地面点坐标。
(完整word版)航空摄影测量
航空摄影测量一．前言及单张相片的航测解析1．摄影测量学：利用各种非接触型的传感器，获取模拟的或数字的影象,然后解析和数字化提取所需要的信息，在空间信息系统里数字的加以存储，管理，分析和表达,再通过可视化和符号化形成产品2．摄影比例尺：航摄相片上的一段线的长度l，与实际地面上的相应线段长度L的比，1/m=l/L ，此时视相片为水平，地面取平均高程。
也等于摄象机主距f和平均地面高H的比，即1/m=f/H 3．空中摄影测量采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄象机的铅垂线垂直于地面，偏离垂线夹角应小于3度,夹角称相片斜角4．航向重叠：同航向要求重叠度60%。
旁向重叠：相邻航带间重叠度要求24%。
5．航摄影象是地物上的各点通过航摄机的物镜投射到相片上的一点,称为中心投影。
6．摄影测量的几何处理任务是通过相片上像点的位置确定相应地面点的空间位置，这就需要坐标转换来确定地面点.描述像点位置的坐标系为相方坐标系，描述地面点位置的坐标系为物方坐标系。
7．用摄影测量的方法研究地物的几何和物理信息时，必须建立该物体与相片之间的数学关系，首先需要确定的是摄影瞬间摄影中心与相片在地面坐标系中的位置和姿态。
内方位元素：表示摄影中心与相片之间相关位置的参数外方位元素:表示摄影中心和相片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
8．像点偏移:地面点在相片上的投影因相片倾斜或地面不平而移位或多边形形变.二．双像解析摄影测量1．人造立体视觉需要满足的条件:两张相片必须是两个位置对同一景物摄取的相对。
每只眼睛只能观察一张相片。
两相片上的同名景物连线必须与眼基线大致平行。
两相片的比例尺相近（差别<15％），否则需要用zoom模块进行调节。
2．用解析的方法处理立体相对（定向—恢复地面目标的空间坐标)，常用方法：①利用相片的空间后方交会与前方交会来解求地面目标的空间坐标(绝对坐标）②利用相对的内在几何关系，进行相对定向，建立与地面相似的立体模型，计算出模型点的空间坐标，再通过绝对定向，将模型进行平移，旋转，缩放，以纳入到规定的地面坐标系中，解析出地面目标的绝对空间坐标。
模拟法,立体,测图
4）模型存贮与恢复 可将每个所确定的立体模型的各个参数以及有关数据存 储起来，以后需要时，可再精确恢复原来的模型，对 于解析空中三角测量而言，这个可以省去再一次相对 定向和绝对定向的操作。 5）模型点观察 在输入了像片坐标或者地面坐标后，能自动驱动到指 定的观察点位。 6）数字地面模型（DTM） 7）空中三角测量
1、解析测图仪的结构
三、解析测图仪
解析测图仪是由精密立体坐标量测仪（带伺服系统）、计算机、 数控绘图仪、接口设备及相应软件组成的立体测图系统。 2.解析测图仪的优点（与模拟测图仪相比较） （1）、精度高 光机部分简单、结构稳定；改正系统误差、平差偶然误差；像点量 测精度达1～3μ m （2）、功能强 作业不受摄影方式及仪器活动范围限制；可处理各类航片或卫片资 料；可完成多种测绘工作；取得多种测绘成果 （3）、效率高 解析定向；机助测 立体坐标量测仪 图（4）、可产生数 字测绘产品，便于 成果进入GIS管理 作业员 应用 机计 算
（2）绝对定向
绝对定向的目的在于解求七个参数。 1）将控制点根据其平面坐标按图比例尺展绘在图纸上，制成图 底。 2）利用图纸的平移、旋转使其中一个控制点在承影面上的投影 与图纸上的同名控制点重合，并使高程读数与其实际高程值 相等，这就相当于解求了三个偏移参数。 3）以该点为中心旋转图底，使其与另一控制点的连线与图纸上 同名连线相重合，这就意味着解求了一个旋转角参数。 4）比较图底上两控制点间的长度与相应模型点投影间的长度， 两者若不相等，则沿投影基线方向移动其中一个投影器改变 投影基线的长度，直到两模型点的投影正好与图底上相应控 制点重合。这一操作相当于解求比例尺因子。 5）最后将模型置平，这就解求了另外两个旋转角参数。
2、模拟法立体测图过程 模拟立体测图仍是通过相对定向和绝对定向两个步骤 来恢复投影光束的方位，恢复像片的内方位元素之后， 利用投影器的运动使同名光线对对相交，完成相对定 向，建立相对立体模型。然后仍借助机械螺旋的运 动．将相对立体模型进行平移、旋转、缩放，纳入到 地面测量坐标系中，并规划为规定的比例尺，这就是 绝对定向。
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(2)相对定向 解析法立体测图系统能自动依次驱动车架到达通常的 六个标准点位,作业员每次只需消除观察点处的上下 视差,用按钮将它们记入计算机.全部点位观测完毕 后,计算机就用最小二乘法解算定向方程,并显示出 定向参数和点位的余差,由作业员判定是否需要重测. (3)绝对定向 用户预先输入地面控制点坐标值.操作过程中立体 切准控制点,记入控制点观测的模型坐标,然后按最 小二乘法解算定向方程,输出定向参数和余差.
(1)相对定向 ) 两相邻像片任意放置在投影器上.恢复内方位元素以 后,光线经投影物镜投影到承影面上成像.这时,同 名光线不相交,即与承影面的两个交点不重合,这个 不重合其实就是存在左右视差和上下视差,当升降测 绘台时,左右视差可以消除,只存在上下视差,因此, 上下视差是衡量同名光线是否相交的标志,或者 说.若同名像点上存在上下视差,就说明没有恢复两 张像片的相对关系,即没有完成相对定向,根据这一 原则,我们可以通过运动投影器,消除同名点上的上 下视差,达到相对定向的目的.
模拟法立体测图过程 模拟立体测图仍是通过相对定向和绝对定向两个步骤 来恢复投影光束的方位,恢复像片的内方位元素之后, 利用投影器的运动使同名光线对对相交,完成相对定 向,建立相对立体模型.然后仍借助机械螺旋的运 动.将相对立体模型进行平移,旋转,缩放,纳入到 地面测量坐标系中,并规划为规定的比例尺,这就是 绝对定向.
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第七章 模拟法立体测图和解析 法立体测图
立体测图方法概述 模拟法立体测图 解析法立体测图 数字化测图
模拟法立体测图
这是一种经典的摄影测量制图方法.它是利用两个投影器,将 航摄的透明底片,装在投影器中,再用灯光照射,用与立体电 影相似的原理,重建地面立体模型.在测绘承影面上,用一个 量测用的测绘台进行测图.这种方法曾经是测图的重要方法. 由于它是用立体型的航测仪器,模拟摄影过程的反转,所以称 为模拟摄影测量.这种方法所用的仪器类型很多,70年代后, 由于电子技术的发展,这类仪器已被解析测图仪代替.这种仪 器测绘的地形图都是线划产品,用于建立地理基础信息库时, 还需将地图进行数字化,增加了工作量.因此,目前这类仪器 都在进行技术改造,增加计算机与接口设备,甩计算机输助测 日,提高测囹效率,并使产品具有线划与数字两种形式.可直 接进入地理信息库.
模拟法立体测图原理
地面点反射出的光线,通过摄影物镜记录在感光材料上,经 摄影处理得到摄影底片.地面点A, M, C, D等发出的光线,通 过相邻两摄影机物镜S1和S2,分别构像在左右像片上重叠范 围内,成为两个摄影光束.两摄影站S1和S2的距离是空间摄 影基线B.光线AS1和AS2, CS1和CS2等都是相应的同名光 线.且同名光线对对相交.根据摄影过程的可逆性,将底片 P1与P2装回到与摄影机相同的两个投影镜箱内,保持两投影 机的方位与摄影时方位相同;但物镜间的距离缩小;此时投 影基线为SS'2=b.在投影器上,用聚光灯照明,则两投影器 光束中所有同名光线仍对对相交,构成空间的交点,所有这 些交点的集合,构成与地面相似的光学立体模型这个过程称 为摄影过程的几何反转.这就是模拟法立体测图的原理.
(2)绝对定向 )
绝对定向的目的在于解求七个参数. 绝对定向的目的在于解求七个参数. (1)将控制点根据其平面坐标按图比例尺展绘在图纸上,制成 图底. (2)利用图纸的平移,旋转使其中一个控制点在承影面上的投 影与图纸上的同名控制点重合,并使高程读数与其实际高程值 相等,这就相当于解求了三个偏移参数. (3)以该点为中心旋转图底,使其与另一控制点的连线与图纸 上同名连线相重合,这就意味着解求了一个旋转角参数. (4)比较图底上两控制点间的长度与相应模型点投影间的长度, 两者若不相等,则沿投影基线方向移动其中一个投影器改变投 影基线的长度,直到两模型点的投影正好与图底上相应控制点 重合.这一操作相当于解求比例尺因子. (5)最后将模型置平,这就解求了另外两个旋转角参数.
(4)模型存贮与恢复
可将每个所确定的立体模型的各个参数以及有关数据存 储起来,以后需要时,可再精确恢复原来的模型,对 于解析空中三角测量而言,这个可以省去再一次相对 定向和绝对定向的操作. (5)模型点观察 在输入了像片坐标或者地面坐标后,能自动驱动到指 定的观察点位. (6)数字地面模型(DTM) (7)空中三角测量
(2)解析法立体测图 ) 解析测图仪是由一台精密立体坐标量测仪,一台电子计 算机,数控绘图桌,相应的接口设备以及软件系统组 成的测图系统.其基本组成部分如图1所示.接口设 备有编码器和伺服系统.
解析法立体测图的几个主要步骤 (1)内定向 在解析测图仪上像片是任意安放在像片架上的.像片 坐标与像片架坐标间的关系依靠内定向软件来建立, 通过量测四个(或8个)框标点的像片架坐标,其像 片坐标认为是理论值.用最小二乘法解算就可求出内 定向元素.