数字摄影测量知识点总结

数字摄影测量知识点总结第一章绪论摄影测量和遥感的概念：摄影测量和遥感是一门记录、测量和解释非接触式传感器系统获得的图像及其数字表达，从而获得可靠的自然物体和环境信息的技术、科学和技术。

摄影测量与遥感的主要特点：①在像片上进行量测和解译；② 它不需要接触物体本身，受自然和地理条件的限制较小；③ 可拍摄瞬时动态物体图像；④像片及其它各类影像提供物体的大量几何信息和物理信息摄影测量学的三个发展阶段：① 模拟摄影测量（1851-1970）利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转。

用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态，构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。

② 分析摄影测量学（1950-1980）是一门以计算机为主要手段，通过摄影照片测量和分析计算方法的交叉，研究和确定物体的形状、大小、位置、性质和关系，并提供各种摄影测量产品的科学。

③ 数字摄影测量（1970年至今）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。

摄影测量学三个发展阶段的特点：摄影测量分类：按距离：航空航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量、微距摄影测量。

根据目的：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、数字摄影测量单幅图像摄影测量的理论基础：共线方程和共面条件摄影测量的任务：地形测量场c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。

c建立各种数据库。

C提供地理信息系统和土地信息系统所需的基础数据。

非地形测量领域C生物医学C公共安全检测c古文物、古建筑c建筑物变形监测c军事侦察c矿山工程第二章单张航相机胶片分析航摄机主距：航空摄影机物镜中心至底片面的距离是固定值，常用f表示。

摄影机的主距分为：长焦距(主距≥200mm)中焦距(主距100～200mm)短焦距(主距≤l00mm)对应的像场角分为：恒定角度（低于75°）广角（75°~100°）超广角（高于100°）摄影比例尺：是指航摄像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距l之比。

由于摄影像片有倾角，地形有起伏，所以摄影比例尺在像片上处处不相等。

我们通常所说的摄影比例尺是将摄影照片作为水平照片，并取地面的平均高度。

此时，照片上的线段L与地面上相应线段的水平距离L之比称为摄影比例尺1/m，即1lf??mlh式中，f为航空相机的主要距离，H为平均高程平面的空中高度，称为空中高度。

空中摄影要按航摄计划要求进行。

在整个摄区，飞机要按规定的航高和设计的方向呈直线飞行，并保持各航线的相互平行。

－摄影比例尺-照片重叠：同一路线上相邻照片之间的图像重叠称为标题重叠，重叠部分占整个图像长度的百分比称为重叠，一般要求大于60%。

相邻线路的重叠为横向重叠，保证横向重叠的程度持在24%以上。

保证像片立体量测与拼接。

-空间摄影基线：当控制照片重叠时，飞机被视为匀速移动，并在一定的空间距离拍摄照片。

摄影站之间的距离称为空间摄影基线B路线曲率：路线曲率是指距离直线最远的图像主点的垂直距离与导航带两端图像主点之间的直线距离之比，通常以百分比表示。

路线的弯曲将影响航向重叠和侧面重叠的一致性。

如果弯曲过大，可能会产生航空摄影漏洞，甚至影响摄影测量操作。

因此，路线的曲率一般不应超过3%；－像片旋角：像片上相邻像主点连线与同方向框标连线间的夹角称为像片旋角;-摄影倾斜：航空摄影采用垂直摄影，即摄影时，相机的主轴与地面大致垂直，与铅垂线的夹角应小于3度，称为摄影倾斜。

航摄像片上特殊的点、线：让地面为e，照片为p（即图像平面）。

直线TT上两个平面的交点称为轨迹，即透视轴，平面的夹角是照片的倾角。

摄影中心：通过航空相机的物镜，从地面上的各个点发射的光投射到底片的感光层上，形成图像。

这些光线会聚在物镜的中心，称为摄影中心。

中心投影图像主点：通过摄影中心s，垂直于图像平面P的直线称为主光轴，其与图像平面P的交点o称为图像主点。

这就是所谓的航空相机的主距离F。

像底点：通过摄影中心s作地平面e的铅垂线sn，称为主垂线，主垂线sn与像平面p的交点n称为像底点，与地面e的交点n称为地底点。

sn称为摄影航高h。

等角点：主光轴soo与主垂线snn所夹的角a，称为像片倾斜角。

a角的二等分线与像片交点c称为等角点。

与e面的交点c称为等角点的共轭点。

主垂直线：使平面w穿过主垂直线SNN和主光轴soo。

该平面称为主垂直面，它不仅垂直于图像平面P，而且垂直于地面E。

主垂直面W和图像平面P之间的交线VV称为主纵线。

主垂直面W和地面e之间的交线V0称为摄影方向线。

摄影测量常用的坐标系：图像空间坐标系（描述图像点的位置）-图像平面坐标系像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置，通常采用右手坐标系,x,y轴的选择按需要而定，在解析和数字摄影测量中，常根据框标来确定像平面坐标系，称为像框标坐标系。

在摄影测量的解析计算中，像点坐标应采用以像点为原点的像平面坐标系中的坐标。

因此，当图像的主要点与框架标记的连接线的交点不重合时，框架标记的坐标系必须转换为图像的主要点。

当图像主点在图像帧坐标系中的坐标为（x0，Y0）时，测量的图像点坐标x，y转换为图像平面坐标系中的坐标，以图像主点为原点为（x-x0，y-Y0）图像空间坐标系为了便于进行空间坐标的变换需要建立起描述像点在像空间位置的坐标系，即像空间坐标系。

以摄影中心s为坐标原点，x，y轴与像平面坐标系的x，y轴平行，z轴与主光轴重合，形成像空间右手直角坐标系s-xyz。

像点坐标表示为（x,y,-f）。

图像空间坐标系取决于图像的空间位置，而每个图像的图像空间坐标系并不统一。

――像空间辅助坐标系该坐标系的原点是摄影中心s，坐标轴系的选择取决于需要。

通常有三种选择方法。

首先，以垂直方向为Z轴，以航向为x轴，形成右侧直角坐标系，如图（a）所示。

其二是以每条航线内第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系，见图(b)。

其三是以每个像片对的左片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为x轴，以摄影基线及左片主光轴构成的面作为xz平面，构成右手直角坐标系，如图(c)。

用s-xyz表示。

物体空间坐标系（描述地面点的位置）-摄影测量坐标系将像空间辅助坐标系s-xyz沿着z轴反方向平移至地面点p，得到的坐标系p-xpypzp称为摄影测量坐标系。

由于它与像空间辅助坐标系平行，因此很容易由像点的像空间辅助坐标求得相应的地面点的摄影测量坐标。

――地面测量坐标系地面测量坐标系通常指地图投影坐标系，即国家测绘中使用的高斯-克鲁格3°区或6°区投影的平面直角坐标系和高程系。

由二者组成的空间直角坐标系为左手坐标系，由t-xtytzt表示。

通过摄影测量获得的地面点坐标最终以地面摄影测量坐标系的形式提供给用户由于摄影测量坐标系采用的是右手系，而地面测量坐标系采用的是左手系，这给由摄影测量坐标到地面测量坐标的转换带来了困难，为此，在摄影测量坐标系与地面测量坐标系之间建立一种过渡性的坐标系，称为地面摄影测量坐标系，用d-xtpytpztp表示，其坐标原点在测区内的某一地面点上，xtp轴与xp轴方向大致一致，但为水平，ztp轴铅垂。

构成右手直角坐标系。

摄影测量中，首先将摄影测量坐标转换成地面摄影测量坐标，最后再转换成地面测量坐标。

航空摄影的内部和外部定向要素：确定航空摄影瞬间摄影中心与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态，描述这些位置和姿态的参数称为像片的方位元素。

-内方位元素：一个参数，指示摄影中心和照片之间的相关位置包括三个参数，即摄影中心s到像片的垂距(主距)f及像主点o在像框标坐标系中的坐标x0，y0。

内方位元素一般视为已知。

――外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态参数。

一张像片的外方位元素包括六个参数，其中有三个是直线元素，用于描述摄影中心的空间坐标值，另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。

--三线元素XS、ys、ZS摄影中心s在地面空间坐标系中的坐标，通常选用地面摄影测量坐标系――三个角元素以Y轴为主轴的J-w-k系统以x轴为主轴的w‘-j’-k‘系统以z轴为主轴的a-a-ku系统空间直角坐标变换：像点空间直角坐标的旋转变换是指像空间辅助坐标与像空间坐标之间的变换。

共线方程：它是摄影测量中最基本、最重要的公式。

十、fa1（xa？xs）？b1（是吗）？c1（za？zs）？a3（xa？xs）？b3（是吗）？c3（za？zs）a（x？xs）？b2（是吗）？c2（za？zs）？Yf2aa3（xa？xs）？b3（是吗）？c3（za？zs）？？式中：x，y为以像主点为原点的像点坐标；Xa、Ya和Za是相应接地点的坐标；f为像片主距，影像的内方位元素(x0，y0)，f；xs，ys，zs为摄影中心s的物方空间坐标；AI，Bi，CI（I=1，2，3）是由图像的三个外部方位元素组成的九向余弦共线方程的逆公式：a1x?a2y?a3f?c1x?c2y?c3fb1x?b2y?b3f?ya?ys?(za?zs)c1x?c2y?c3f??xa?xs?(za?zs)已知像点坐标及像片的内外方位元素，还不能计算地面点的三维坐标，只有同时知道地只有当地面点的高程为0时，才能确定地面点的平面位置。

因此，在摄影测量处理中，有必要使用立体图像来确定地面点的三维坐标。

共线条件方程的应用：① 单像空间后方交会和多像空间后方交会；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 计算模拟图像数据（用已知的图像内外方向元素和目标点坐标计算图像点坐标）；⑤ 利用数字高程模型（DEM）和共线方程制作正射影像；⑥ 利用DEM和共线方程进行单幅影像填图等。

航摄像片是中心投影，它的特点是摄影光线均交于同一点s;。