摄影测量学
摄影测量学教案
摄影测量学教案摄影测量学教案一课题：摄影测量学基础教学目标：1. 让学生理解摄影测量学的基本概念和原理。
2. 使学生掌握摄影测量的主要流程和方法。
3. 培养学生对摄影测量技术的应用能力和创新思维。
教学重点&难点：重点：摄影测量的基本原理、像片的获取与处理。
难点：立体像对的解析与应用。
教学方法：问题导向式探究学习教学过程：教师：同学们，我们今天来开始学习一门很有意思的学科——摄影测量学。
首先，大家思考一下，什么是摄影测量学呢？（引导学生思考和讨论）学生：（自由发言）教师：好，那我们来看看摄影测量学的定义。
摄影测量学是通过摄影手段获取物体的影像，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门科学。
（展示相关图片和实例）现在大家对摄影测量学有了初步的认识吧。
那我们来探究一下摄影测量的主要流程有哪些。
（提出问题）学生：（分组讨论）教师：大家讨论得很热烈，我们一起来总结一下。
摄影测量主要包括像片的获取、像片的定向、立体观测与量测、摄影测量解算等步骤。
（结合实例详细讲解每个步骤）接下来我们重点学习像片的获取。
像片是摄影测量的基础，那像片是怎么获取的呢？（引导学生思考）学生：用相机拍照。
教师：对，但不仅仅是这么简单哦。
获取高质量的像片需要考虑很多因素，比如相机的选择、拍摄角度、拍摄距离等等。
（详细讲解像片获取的要点和注意事项）然后我们来探讨一下立体像对。
同学们看这两组像片，它们有什么特点呢？（展示立体像对）学生：它们看起来很相似，但又不完全一样。
教师：非常好，这就是立体像对。
它们是从不同角度拍摄同一物体的像片对，通过对立体像对的解析，我们可以获取物体的三维信息。
（深入讲解立体像对的解析方法和应用）教材分析：本部分内容主要介绍了摄影测量学的基础知识和基本流程，为后续深入学习打下基础。
通过问题导向的探究学习，让学生主动思考和探索，加深对知识的理解和掌握。
作业设计：让学生寻找生活中可以用摄影测量技术解决的问题，并提出解决方案。
摄影测量学的概念
摄影测量学：基本概念、设备、图像处理与测量技术及应用摄影测量学：基本概念、设备、图像处理与测量技术及应用一、摄影测量基本概念摄影测量学是一门通过摄影手段获取目标物体的图像，并通过对这些图像的分析、处理和解析，以获取目标物体的形状、大小、位置以及空间几何关系等信息的学科。
摄影测量学在科学、工程、建筑、医学等多个领域有着广泛的应用。
二、摄影系统与设备摄影测量学的研究和应用，需要借助专业的摄影系统和设备。
这些设备包括相机、镜头、三脚架、灯光、反射镜等。
其中，相机是核心设备，它能够捕捉到目标物体的图像。
镜头的选择也会影响图像的清晰度和细节。
三脚架用于稳定相机，防止抖动，提高拍摄质量。
灯光和反射镜等设备则用于创造合适的拍摄条件，以便更好地捕捉目标物体的细节。
三、图像获取与处理获取目标物体的图像是摄影测量的第一步。
这一步需要确保相机和镜头的正确设置，以获取高质量的图像。
在获取图像后，需要进行一系列的处理和解析，包括图像增强、去噪、特征提取等步骤，以便更好地提取出目标物体的信息。
四、目标物体几何形状的测量与描述通过摄影测量，我们可以获取目标物体的几何形状信息。
例如，我们可以通过图像处理技术，测量出目标物体的长度、宽度、高度等尺寸。
此外，我们还可以获取到目标物体的形状信息，如表面曲率、角度等信息。
五、目标物体的位置与姿态测量除了几何形状的测量，摄影测量还可以获取目标物体的位置和姿态信息。
通过分析多张图像中目标物体的相对位置和角度，我们可以推算出目标物体的空间位置和姿态。
这种信息对于理解目标物体的运动和动力学特征具有重要的意义。
六、摄影测量技术在各个领域的应用摄影测量技术在各个领域都有广泛的应用。
例如，在建筑领域，摄影测量被用于获取建筑物的三维模型和空间信息；在医学领域，摄影测量被用于获取人体结构和器官的三维模型；在地理信息系统领域，摄影测量被用于获取地物的三维信息和空间关系；在安全监控领域，摄影测量被用于获取目标的运动轨迹和行为分析等。
摄影测量学
二、摄影测量学摄影测量学基本概念与原理1.摄影测量学的定义摄影测量【photogrammetry】指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。
传统摄影测量学定义：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形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
摄影测量学是测绘学的分支学科，它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。
摄影测量学要解决的两大问题是几何定位和影像解译。
几何定位就是确定被摄物体的大小、形状和空间位置。
几何定位的基本原理源于测量学的前方交会方法，它是根据两个已知的摄影站点和两条已知的摄影方向线，交会出构成这两条摄影光线的待定地面点的三维坐标。
影像解译就是确定影像对应地物的性质。
简史19世纪50年代，摄影技术一经问世，便应用于测量。
当时采用地面摄取的成对像片使用同名射线逐点交会的方式进行测量，称为交会摄影测量。
那时摄影机物镜的视场角仅有30°，一个像对所能测绘的面积很小，是地面摄影测量的初始形式。
20世纪初，物镜的视场角有所扩大，并发明了立体观测法，摄影测量进入了新的发展阶段。
1901年德国的普尔弗里希(C.Pulfrich)制成了立体坐标量测仪，1911年德国蔡司光学仪器厂制造出了由奥地利的奥雷尔(E.von Orel)设计的地面立体测图仪，从此便形成了比较完备的地面立体摄影测量。
19世纪末至第一次世界大战之前，很多学者进行了空中摄影的试验,理论和设备方面都有了初步的发展。
例如，德国的S.芬斯特瓦尔德在理论上使用投影几何原理，解析地处理空间后方交会,根据3个地面控制点解算空间摄影站点的坐标；提出了像片核线的定义以及像对的相对定向和绝对定向的概念。
奥地利的山甫鲁(T.Scheim-pflug)首先提出像片纠正、双像投影测图和辐射三角测量的概念，并于1900年研制出八物镜航空摄影机。
《摄影测量学》课程笔记
《摄影测量学》课程笔记第一章绪论一、摄影测量学的基本概念1. 定义摄影测量学是一种通过分析摄影图像来获取地球表面及其物体空间位置、形状和大小等信息的科学技术。
它结合了光学、数学、计算机科学和地理信息科学等多个领域的知识，为地图制作、资源管理、环境监测和工程建设等领域提供精确的数据。
2. 分类- 地面摄影测量：使用地面上的摄影设备进行的摄影测量，适用于小范围或精细的测量工作。
- 航空摄影测量：利用飞行器（如飞机、无人机）搭载摄影设备进行的摄影测量，适用于大范围的地形测绘。
- 卫星摄影测量：通过卫星搭载的传感器获取地球表面信息，适用于全球或大区域的环境监测和资源调查。
3. 应用领域- 地图制作：制作各种比例尺的地形图、城市规划图和专题地图。
- 土地调查：进行土地分类、土地权属界定和土地使用规划。
- 城市规划：辅助城市设计和基础设施规划。
- 环境监测：监测环境变化，如森林覆盖、水资源和污染状况。
- 灾害评估：评估自然灾害的影响范围和损失。
- 军事侦察：获取敌对地区的地理信息。
二、摄影测量学的发展历程1. 早期摄影测量（19世纪中叶-20世纪初）- 1839年，法国人达盖尔发明了银版照相法，这是摄影技术的起源。
- 1851年，瑞士工程师普雷斯特勒使用摄影方法绘制了第一张地形图。
- 1859年，法国人布洛克发明了立体测图仪，使得通过摄影图像进行三维测量成为可能。
2. 现代摄影测量（20世纪初-20世纪末）- 20世纪初，德国人奥佩尔提出了像片纠正和像片定向的理论，为摄影测量学的理论基础做出了贡献。
- 1930年代，随着航空技术的发展，航空摄影测量开始广泛应用。
- 1950年代，电子计算机的出现为摄影测量数据的处理提供了新的工具。
- 1960年代，数字摄影测量开始发展，利用计算机技术进行图像处理和分析。
3. 空间摄影测量（20世纪末-至今）- 1970年代，卫星遥感技术开始应用于摄影测量，提供了全球范围内的地理信息。
摄影测量学、
摄影测量学、
摄影测量学是一门研究利用摄影技术进行测量的学科。
它是测绘学的重要分支之一，也是现代测绘技术中不可或缺的一部分。
摄影测量学的应用范围非常广泛，包括地图制图、城市规划、土地利用、环境监测、资源调查等领域。
摄影测量学的基本原理是利用摄影机拍摄地面物体的影像，通过对影像进行测量和分析，得出地面物体的位置、形状、大小等信息。
摄影测量学的核心技术是影像测量，它包括影像定向、影像测量、三维重建等方面。
影像定向是指确定影像与地面坐标系之间的关系，影像测量是指利用影像进行测量，三维重建是指根据影像数据生成三维模型。
摄影测量学的应用非常广泛。
在地图制图方面，摄影测量学可以利用航空摄影和卫星遥感技术获取大范围的地形数据，制作出高精度的地图。
在城市规划方面，摄影测量学可以利用无人机等技术获取城市建筑物的三维模型，为城市规划提供重要的数据支持。
在土地利用和环境监测方面，摄影测量学可以利用遥感技术获取土地利用和环境变化的信息，为资源管理和环境保护提供重要的数据支持。
摄影测量学是一门非常重要的学科，它为现代测绘技术的发展做出了重要贡献。
随着科技的不断进步，摄影测量学的应用范围将会越来越广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
摄影测量学
名词解释：1、摄影测量学（P 1）：对研究的物体进行测量，量测和翻译所获得的影像，获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。
简答：1、摄影测量学的特点（P 1）：一、不必直接量测物体二、主要工作在室内进行很少受气候、地理等条件的限制三、对静止、动态的物体都可以测量，信息丰富、形象直观四、可以进行立体量测五、智能化、自动化，适用于大范围的地形测绘，成图块、效率高六、产品形式多样，可以产生纸质地图、数字线规划图（DLG）、数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）等地图产品2、摄影测量学的分类（P 2）：1、根据摄影机所处位置不同：地面摄影测量、航空摄影测量、航天摄影测量2、根据应用领域不同：地形测量、非地形测量3、根据技术处理手段的不同：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量名词解释：1、物距、像距（P 6）：某一物点A到物方主平面H的距离D称为物距；其成像点a到像方主平面H ’的距离d 称为像距。
★成像公式：1 / D + 1 / d = 1 / f2、光圈（P 7）；由于物镜边缘部分的投射光线会引起较大的影响模糊和变形，为限制物镜边缘光线的进入，控制和调节进入物镜的光亮，而在摄像机镜头设置的一个工具，由一组金属片组成3、有效孔径、相对孔径（P 7）：平行光束经物镜折射后通过光圈，此时的光束直径称为有效孔径，用δ表示；有效孔径与物镜焦距之比，称为相对孔径：δ/ f4、光圈号数（P 7）相对孔径的倒数（即f /δ）称光圈号数，用k 表示5、景深（P 8）：被摄影景物中能产生较为清晰影响的最近点至最远点距离（纵深距离），远景点的物距称为远景距离，进景点的物距称为近景距离，景深即为远景距离与近景距离之差6、超焦点距离（P 9）：能刚好使无穷远处的景物构像清晰的调焦距离称为超焦点距离，即对光与无穷远时景深的进景点距离7、曝光时间（P 9）：快门从打开到关闭所经历的时间，又称快门速度。
摄影时感光材料单位面积上取得的曝光量H 等于照度E 与曝光时间t 的乘积8、框标（P 10）机械框标：框标的记号位于框架每一条边的中点（对边框标连线为坐标轴光学框标：框标记号在框架的角上（两对角框标线交点为原点，坐标轴平行于同一条边上的两框标的连线）简答：1、物镜相关性质（P 6）：物镜的主平面（图2-1-2）：（平行的入射光线与（折射光线的延长线）的焦点）组成的平面，分像方主平面和物方主平面物镜的主点（图2-1-2）：主平面与主光轴的交点，分像方主点和物方主点物镜的节点（图2-1-3）：若主光轴外一点A发出的所有入射光线，经折射后总有一对共轭光线，其出射光线与其入射光线平行，那么这两条光线与主光轴的两个交点分别成为前（物方）节点和后（像方）节点。
摄影测量学基础知识点
摄影测量学基础知识点一、摄影测量学的基本概念。
1. 摄影测量学定义。
- 摄影测量学是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。
简单来说，就是利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置的学科。
2. 摄影测量的分类。
- 按距离远近分。
- 航天摄影测量：利用航天器（卫星、航天飞机等）上的摄影机对地球表面进行摄影，获取大面积的影像数据，主要用于地形测绘、资源调查、环境监测等全球性或大区域的项目。
- 航空摄影测量：通过飞机等航空飞行器上的航空摄影机对地面进行摄影，是地形测绘、城市规划等中常用的测量手段，它可以获取较高分辨率的影像，覆盖范围相对航天摄影测量小，但精度较高。
- 地面摄影测量：将摄影机安置在地面上，对目标物进行摄影测量。
常用于近景摄影测量，如建筑变形监测、文物保护中的三维建模等。
- 按用途分。
- 地形摄影测量：主要目的是测绘地形图，获取地面的地形地貌信息，包括等高线、地物位置等。
- 非地形摄影测量：用于测定物体的外形、大小和运动状态等，在工业制造（如汽车外形检测）、生物医学（如人体骨骼测量）等领域有广泛应用。
3. 摄影测量的发展历程。
- 早期的摄影测量主要基于模拟摄影测量仪器，如立体测图仪等。
通过光学机械的方法，将摄影像片进行模拟处理，实现地形测绘等功能。
- 随着计算机技术的发展，进入解析摄影测量阶段。
通过建立数学模型，利用计算机解算像片上像点的坐标，提高了测量的精度和效率。
- 现在，数字摄影测量成为主流。
它以数字影像为基础，利用计算机视觉、图像处理等技术，实现自动化、智能化的摄影测量处理，如数字高程模型（DEM）生成、正射影像图制作等。
二、摄影测量的基本原理。
1. 中心投影原理。
- 摄影测量中，摄影机的镜头相当于一个中心投影的投影中心。
地面上的点在像片上的成像过程是中心投影。
- 设地面点A，摄影中心S，像点a，在中心投影下，A点发出的光线通过镜头S 后，在像平面上成像为a点。
摄影测量学知识点
第一章绪论1、传统摄影测量学：利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
2、中国大百科全书-----研究利用摄影或遥感手段获取被测物体的信息（影象或数字式），进行分析和处理，以确定被测物体的形状、大小和位置，并判断其性质的一门学科。
3、国际ISPRS ------摄影测量与遥感乃是对非接触传感器系统获得的影象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。
4、摄影测量：本书概念：P15、摄影测量与数字摄影测量的关系摄影测量学-----是影象信息获取、处理、分析和表达的信息科学。
内容:获取被研究物体的影像，单张和多张像片处理的理论、方法、设备和技术，以及将所测得的成果如何用图形、图像或数字表示。
摄影测量的特点⏹1、在影像上量测，无需接触物体本身，因此很少受自然地理等条件的限制。
⏹2、影象是客观事物的真实反映，信息丰富，可选择需要的物体影象进行量测、处理、研究,从影象上获得最新最全面的几何或物理信息。
⏹3、摄影测量大部分工作在内业进行，有利于自动化、数字化、智能化，工作效率高。
摄影测量分类按距离远近按用途按处理手段航天摄影测量地形摄影测量模拟摄影测量航空摄影测量非地形摄影测量解析摄影测量近景摄影测量数字摄影测量显微摄影测量摄影测量：任务▪ 1.地形测量领域各种比例尺的地形图、专题图、特种地图▪正射影像地图、景观图，建立各种数据库，提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据▪ 2.非地形测量领域生物医学，公安侦破，古文物、古建筑，建筑物变形监测摄影测量学的三个发展阶段⏹模拟摄影测量阶段(1851-1970)⏹解析摄影测量阶段(1950-1980)⏹数字摄影测量阶段(1970-现在）1. 摄影测量、遥感与地理信息系统的结合⏹由于数字测图、全数字化摄影测量和遥感图像处理技术的发展需要有一个数据库或空间信息系统来存贮、管理数据，并与其它非图形的专题信息相结合，进行分析、决策。
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常用坐标轴系的定义
难点及处理方法
像方坐标轴系的定义及关系
授课方式
讲授
教学内容
内容回顾
像方坐标系
物方坐标系
小结
时间分配
5分钟
60分钟
30分钟
5分钟
主要教学方法与
手段
多媒体+板书
课后作业
1．像方的三个坐标系是什么？分别是如何定义的？
2．像方坐标系之间有什么关系？
3．物方坐标系有哪些？
参考资料
《摄影测量学》（第二版）王佩军武汉大学出版社，2010
《基础摄影测量学》（第二版）李德仁测绘出版社，2008
《摄影测量学》张剑清武汉大学出版社，2008
教学后记
上课日期
2014年9月18日
第5讲
章节
第三章摄影测量基础知识
§3-5航摄像片的内、外方位元素
教学目的要求
掌握航摄像片的内、外方位元素的定义、作用；
《摄影测量学》
张剑清
武汉大学出版社，2008
《数字摄影测量学》
张祖勋
武汉大学出版社，1997
授课教师
潘洁晨
职称
讲师
院（部）
土木工程学院
实践教师
潘洁晨
职称
讲师
院（部）
土木工程学院
辅导教师
职称
院（部）
上课日期
2014年9月1日
第1讲
章节
第一章§1-1绪论
§1-2影像信息学的形成与发展
§1-3本书的主要内容和安排
2．内方位元素有哪些？
3．外方位元素有几个？试述一种外方位元素角元素的定义方式。
参考资料
《摄影测量学》（第二版）王佩军武汉大学出版社，2010
《基础摄影测量学》（第二版）李德仁测绘出版社，2008
《摄影测量学》张剑清武汉大学出版社，2008
教学后记
上课日期
2014年9月22日
第6讲
章节
第三章摄影测量基础知识
授课方式
讲授
教学内容
内容回顾
像点平面、空间坐标变换
旋转矩阵的构成方法
共线方程的推导过程
航摄像片的像点位移
小结
时间分配
5分钟
30分钟
5分钟
45分钟
10分钟
5分钟
主要教学方法与
手段
多媒体+板书
课后作业
1．试推导共线方程，它在摄影测量中有何应用？
2．共线方程有多少个数据？分别是什么？
3．什么是航摄像片的像点位移，有哪些因素引起？
总学时数
48
周学时
3
学分数
3
学时分配
课堂讲授46学时；实践教学2学时；辅导学时
起至时间
第1周至第16周
（教材名称）
（作者）
(出版社及出版时间)
（参考书）（注：可列多种）
（作者）
(出版社及出版时间)
《摄影测量学》（第二版）
王佩军
武汉大学出版社，2010
《基础摄影测量学》（第二版）
李德仁
测绘出版社，2008
手段
多媒体+板书
课后作业
1．航空摄影机按焦距如何分类？
2．举例目前应用的数字航空摄影机有哪些。
3．什么是遥感？有什么特点？
参考资料
《摄影测量学》（第二版）王佩军武汉大学出版社，2010
《基础摄影测量学》（第二版）李德仁测绘出版社，2008
《摄影测量学》张剑清武汉大学出版社，2008
教学后记
上课日期
2014年9月8日
手段
多媒体+板书
课后作业
1．什么是摄影测量学？
2．摄影测量学的发展阶段有哪些？
3．什么是影像信息学？
参考资料
《摄影测量学》（第二版）王佩军武汉大学出版社，2010
《基础摄影测量学》（第二版）李德仁测绘出版社，2008
《摄影测量学》张剑清武汉大学出版社，2008
教学后记
上课日期
2014年9月4日
第2讲
授课方式
讲授
教学内容
内容回顾
航空摄影
中心投影的基本知识
航摄像片上特殊的点、线、面及特性
小结
时间分配
5分钟
40分钟
10分钟
40分钟
5分钟
主要教学方法与
手段
多媒体+板书
课后作业
1．什么是摄影比例尺？
2．什么是绝对航高？什么是相对航高？
3．如何判断摄影像片的好坏？
4．航摄像片上有哪些特殊的点、线、面？
参考资料
掌握外方位元素的定义过程；
掌握外方位元素在摄影测量中的应用
重点及处理方法
像片内、外方位元素的含义
三种角元素的表达方式
难点及处理方法
三种角元素的表示方法
授课方式
讲授
教学内容
内容回顾
像片的内方位元素
像片的外方位元素
小结
时间分配
5分钟
20分钟
70分钟
5分钟
主要教学方法与
手段
多媒体+板书
课后作业
1．什么是像片的方位元素？什么是内方位元素？什么是外方位元素？
教学目的要求
掌握摄影测量学的定义、任务和发展；
了解影像信息学的形成与发展；
了解本书的主要内容和安排
重点及处理方法
摄影测量学的定义、任务和发展
难点及处理方法
授课方式
讲授
教学内容
1.1摄影测量学的定义、任务
1.2摄影测量学的发展
1.3影像信息学
1.4本课程学习要点
时间分配
30分钟
45分钟
20分钟
5分钟
主要教学方法与
章节
第二章§2-1航空影像获取
§2-2遥感影像
教学目的要求
掌握航空影像获取的基本概念；
了解遥感与遥感影像
重点及处理方法
航空影像的获取
难点及处理方法
量测相机的特点
授课方式
讲授
教学内容
内容回顾
航空摄影机的结构
量测用相机的特点
遥感的基本概念
遥感影像类型
时间分配
5分钟
45分钟
15分钟
20分钟
15分钟
主要教学方法与
第3讲
章节
第三章摄影测量基础知识
§3-1航空摄影
§3-2中心投影的基本知识
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
教学目的要求
了解航空摄影
了解中心线、面
重点及处理方法
航空摄影的过程
摄影测量对摄影的基本要求
航摄像片上的点、线、面
难点及处理方法
航摄像片上的点、线、面及其性质
《摄影测量学》（第二版）王佩军武汉大学出版社，2010
《基础摄影测量学》（第二版）李德仁测绘出版社，2008
《摄影测量学》张剑清武汉大学出版社，2008
教学后记
上课日期
2014年9月15日
第4讲
章节
第三章摄影测量基础知识
§3-4摄影测量常用的坐标系统
教学目的要求
掌握摄影测量常用的坐标系统的定义；
掌握像方坐标系和物方坐标系之间的关系
教案
2014—2015学年第1学期
授课班级：测绘工程1241、1242
课程名称：摄影测量学
*********
院部名称：土木工程学院
二〇一四年八月十日
课程名称
摄影测量学
课程归属
必修课
课程代码
授课班级
测绘工程1241、1242
授课地点
理论教学4307、1201；实践教学4307；辅导
课程类别
必修课、限选课、公选课（注：三选其一）必修课
§3-6像点的空间直角坐标变换与中心投影构像方程
§3-7航摄像片上的像点位移
教学目的要求
掌握像点的空间直角坐标变换与中心投影共线方程；
掌握航摄像片上的像点位移；
掌握航摄像片与地形图的区别
重点及处理方法
像点空间坐标变换
旋转矩阵的构成方法
中心投影共线方程
难点及处理方法
像点的空间坐标变换
共线条件方程推导过程