摄影测量学教学大纲

《摄影测量学》课程教学大纲

适用专业测绘工程

学时48

学分

预修课程测量学、控制测量学、测量平差、计算机程序设计

制订日期２００4年9月

一、编写说明

(一) 本课程的性质、地位和作用

该课程属于技术性、实用性特强的测绘工程专业的一门专业课。摄影测量技术作为现代测绘技术体系的重要分支，是一门在多种学科基础上发展起来的新的综合探测技术。

其目的是讲述摄影测量的基本原理与方法，利用摄影测量这一技术手段测制各种基本图件的过程与步骤，以及了解国内外最新发展动态。了解测绘科学中大地、航测、制图三者的关系与联系，并掌握与大地测量有密切关系的摄影测量和遥感有关部分。在数字测图普及时期，摄影测量技术作为快速、精确、经济、实用的外业数据采集最佳方法应用越来越广，越来越深入，在各生产单位正逐步得到推广。也是进行“数字城市”建设的基础地理信息数据采集的重要手段和方法，在推进测绘成果数字化、集约化、信息化和智能化发挥着重要作用。通过本课程的讲授，让学生们深刻理解测绘的深邃内涵，进一步增强适应社会发展的能力，更好地为生产、生活服务。为学生参加摄影测量生产、规划设计和科研打好基础。

(二) 本大纲制订的依据

测绘科学和相关学科的迅猛发展，导致“数字测图”已成为国民经济各行业对测绘产品需求的首选。而摄影测量无疑是数字测图外业数据采集最佳方法，在各级生产部门正逐步得到普及和推广，作为培养新型复合测绘专门人才的高校，旨在对摄影测量的理论、技术、工艺进行系统全面的阐述，同时对其国内外发展动态进行介绍。近年来实验室建设有了很大进展，实验与实习条件大大改善，现有软硬件环境基本可以满足摄影测量实验与实习要求。因此，本大纲制订始终以测绘技术的发展、市场需求、人才培养计划和实验室条件为依据。

(三)大纲内容选编原则和要求

考虑本课程的性质、特点以及实际情况，在教学内容选编时遵循以下原则：

1．以摄影测量的基本概念、基本原理、基本理论和基本方法为重点，来构架学生的知识体系；

2．以实验室的软硬件环境为依托，以培养学生实践和创新能力为核心来开展理论教学与实践教学；

3．内容选编上力求系统、科学与实用，摒弃陈旧、过时的课程内容；

要求学生掌握摄影测量的基本概念、基本原理和基本方法，熟练掌握全数字化摄影测量系统软件的操作与应用，具备数字测图、综合探测和数据处理的实践能力。

(四)实践环节

《摄影测量学》是一门理论性、实践性极强而又非常抽象难理解的课程，对先期储备知识要求很高。为了帮助学生更好的掌握有关知识，增强学生的实践创新能力，结合实际情况，具体安排了如下实验：

1.摄影、摄影处理和像片晒印；

2.立体观察和立体量测；

3.解析测图仪与解析测图；

4.摄影测量的像片调绘与补测；

5.全数字化测图系统（VirtuoZo）的操作与使用；

二、教学时数分配表

三、教学内容纲要

第一章绪论

一、教学基本要求

⒈掌握摄影测量学的定义、任务及分类；

⒉了解摄影测量学发展的三个阶段，掌握数字摄影测量的概念及内容；

⒊了解摄影测量学与其它学科的关系。

二、教学内容

第一节影测量学的定义及任务

要点：掌握摄影测量学的概念及其主要特点。

⒈△摄影测量学，主要研究任务，分类；

⒉○摄影测量学的主要特点。

第二节摄影测量学发展的三个阶段

要点：了解摄影测量学的三个发展阶段。

1.模拟法摄影测量发展历程；

2.△解析法摄影测量发展过程；

3.△○数字法摄影测量概念及研究内容。

第三节摄影测量学与测绘学科的关系

要点：了解摄影测量学与其他测绘分支的关系。

1.与大地测量学的关系；

2.与地图制图学的关系；

3.与工程测量学的关系；

4.与地籍测量学的关系

5.与海洋、军事测绘的关系。

第二章摄影的基本知识与影像误差处理

一、教学基本要求

⒈了解摄影原理、摄影机、摄影处理、像片晒印、彩色摄影

⒉掌握航空摄影与摄影处理对摄影的基本要求、像片影像的误差及处理；

二、教学内容

第一节摄影原理与摄影机

要点：了解摄影原理、摄影机的基本组成。

1.摄影原理；

2.摄影机的组成及简介；

第二节摄影处理与像片晒印

要点：掌握摄影处理的过程。

⒈△摄影处理的一般过程；

⒉像片的晒印。

第三节航空摄影与摄影测量对摄影的基本要求

要点：掌握摄影测量对空中摄影的基本原则与要求。

⒈航空摄影的概况；

2.摄影比例尺的选择原则；

3. △○摄影测量对空中摄影的基本要求；

4.空中摄影质量评定。

第四节像片影像的误差及处理

要点：了解像片影像的误差来源及处理方法。

⒈摄影机物镜畸变对像片影像的影响；

2.摄影感光材料变形的影响；

3.大气折光的影响；

4.地球曲率对像点坐标的影响。

第五节彩色摄影与其它摄影

要点：了解彩色摄影与其它摄影。

⒈色的基本知识；

2.色的形成；

3.多层彩色感光材料与摄影处理；

4.红外片和假彩色片。

第三章单张航摄像片解析

一、教学基本要求

⒈了解中心投影的基本知识；

⒉掌握摄影测量中常用的坐标系，航摄像片的内外方位元素，像点在不同坐标系中的变

换，中心投影的构像方程，像点位移，方向偏差，及航摄像片的构像比例尺，单张像片的空间后方交会。

二、教学内容

第一节中心投影的基本知识

要点：掌握中心投影的基本知识。

1.△中心投影和正射投影；

2.航摄像片是摄区地面的中心投影；

3.中心投影的正片位置和负片位置；

4.△○透视变换中的一些重要点线面及特性；

第二节摄影测量中常用的坐标系

要点：掌握摄影测量中常用的坐标系。

1.△像平面上的直角坐标系；

2.△○像空间直角坐标系；

3.△○像空间辅助坐标系；

4.△○摄影测量坐标系；

5.△地面测量坐标系；

6.△地面摄影测量坐标系要点：

第三节航摄像片的内、外方位元素

要点：理解航摄像片的内、外方位元素。

1.△像片（摄影机）的内方位元素；

2. △○像片（摄影机）的外方位元素

第四节像点在不同坐标系中的变换

要点：掌握像点的空间坐标变换。

1.△像点的平面坐标变换；

2. △○像点的空间坐标变换；

3.构成旋转矩阵的几种方法。

第五节中心投影的构像方程

要点：掌握一般地区的构像方程。

1.△○一般地区的构像方程；

2.平坦地区的构像方程；

3.水平像片与倾斜像片的坐标关系式。

第六节像点位移、方向偏差及航摄像片的构像比例尺

要点：理解像点位移、方向偏差及航摄像片的构像比例尺。

⒈△○地面水平时像片倾斜引起的像点位移及方向偏差；

⒉△○像片水平时地形起伏引起的投影差、像点位移及方向偏差；

3.航摄像片的构像比例尺

第七节单张像片的空间后方交会

要点：理解单张像片的空间后方交会。

1.△○空间后方交会的基本公式；

2.空间后方交会计算中的误差方程与法方程；

3. △○空间后方交会的具体计算过程；

4.空间后方交会的精度。

第四章立体观察和立体量测

一、教学基本要求

⒈了解人眼的立体视觉、人造立体视觉，像对的立体量测，像点坐标量测仪器；

⒉掌握像对的立体量测；

二、教学内容

第一节人眼的立体视觉

要点：了解人眼的分辨能力与观察能力。

1.人眼观察物体的远近；

2.人眼的分辨能力与观察能力；

第二节人造立体视觉

要点：理解观察人造立体的条件。

1.人造立体视觉得产生；

2.△观察人造立体的条件；

3. △立体效应的转换。

第三节像对的立体观察

要点：了解用立体镜观察立体。

1.用立体镜观察立体；

2.重叠影式观察立体。

第四节像对的立体量测

要点：了解像对的立体量测。

1.双测标量测法；

2.单测标量测法。

第五节像点坐标量测仪器

要点：了解像点坐标量测仪器。

1.HCZ-1型立体坐标量测仪；

2.精密立体坐标量测仪。

第五章双像解析摄影测量

一、教学基本要求

⒈掌握双像解析摄影测量的方法；

⒉理解立体像对的空间前方交会公式；

⒊掌握空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法；

4.掌握解析相对定向及模型坐标计算，模型的绝对定向；

5.了解单模型光束法整体求解。

二、教学内容

第一节双像解析摄影测量的方法

要点：掌握双像解析处理立体像对的方法。

1. △双像解析摄影测量的概念；

2. △双像解析处理立体像对的方法。

第二节立体像对的空间前方交会公式

要点：掌握立体像对的空间前方交会公式推导。

1.△○立体像对的空间前方交会公式推导。

第三节空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法要点：掌握空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法的一般过程。

1. △○空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法的一般过程。

第四节解析相对定向及模型坐标计算

要点：掌握连续法相对定向。

⒈△立体像对的共面条件方程；

⒉△○连续法相对定向；

3.单独法像对的相对定向；

4.模型点坐标的计算；

第五节模型的绝对定向

要点：掌握绝对定向元素的解求。

1. △解析绝对定向的基本公式；

2. △○绝对定向元素的解求。

第六节单模型光束法整体解求

要点：了解单模型光束法整体解求的一般过程。

1.单模型光束法整体解求的一般过程。

第六章解析空中三角测量

一、教学基本要求

⒈了解解析空中三角测量的分类，光束法空中三角测量，独立模型法空中三角测量；

⒉掌握单航带航带法解析空中三角测量，航带法区域网空中三角测量；

二、教学内容

第一节解析空中三角测量的分类

要点：了解解析空中三角测量的分类。

1.解析空中三角测量的分类。

第二节单航带航带法解析空中三角测量

要点：掌握单航带航带法解析空中三角测量。

⒈△单航带航带法解析空中三角测量的主要解算过程。

⒉△○立体模型的模型点坐标计算。

3. △自由航带网的构成；

4.△航带网的绝对定向；

5.△航带网的非线性变形改正；

6.△加密点的地面坐标计算。

第七章模拟法立体测图

一、教学基本要求

⒈掌握模拟法立体测图的基本原理；

⒉掌握立体像对的方位元素；

3.掌握模拟法测图的相对定向方法；

4.掌握模型的绝对定向；

5.了解地形原图的绘制。

二、教学内容

第一节模拟法立体测图的基本原理

要点：理解像对的摄影过程几何反转。

⒈像对的获取；

2. △○像对的摄影过程几何反转；

第二节立体像对的方位元素

要点：掌握立体像对的方位元素的求解。

1.像对的方位元素；

2.△立体像对的相对定向元素；

3.△立体模型的绝对定向元素。

第三节模拟法测图的相对定向方法

要点：掌握模拟法相对定向的基本思想。

1.△○模拟法相对定向的基本思想；

2.模拟法相对定向的方程式；

3.△○相对定向的方法与步骤；

第四节模型的绝对定向

要点：理解定向过程。

1.准备工作；

2.△定向过程；

第五节地形原图的绘制

要点：了解地形原图的绘制。

1.地物的测绘；

2.高程注记点的绘制；

3.地貌的测绘；

4.接边；

5.检查；

6.清绘、整饰。

第八章立体测图仪

一、教学基本要求

⒈了解立体测图仪的分类，模拟测图仪的类型与结构，我国常用的几种主要模拟测图仪；

⒉掌握解析测图仪的基本原理，解析测图仪的硬件与软件，机助测图系统；

3.了解几种主要解析测图仪。

二、教学内容

第一节立体测图仪的分类

要点：了解立体测图仪的分类。

1.模拟测图仪；

2.△解析测图仪；

3.△机助测图系统。

第二节模拟测图仪的类型与结构

要点：了解模拟测图仪的主要结构。

⒈模拟测图仪的类型。

⒉△模拟测图仪的主要结构。

第三节我国常见的几种主要模拟测图仪

要点：了解我国常见的几种主要模拟测图仪。

1.多倍投影测图仪；

2.△立体测图仪。

第四节解析测图仪的基本原理

要点：了解解析测图仪的原理。

1.解析测图仪的组成；

2.解析测图仪的优点；

3.△解析测图仪的原理；

4.解析测图仪的发展。

第五节解析测图仪的硬件与软件

要点：了解解析测图仪的软件。

1.△解析测图仪的硬件；

2.△解析测图仪的软件。

第六节主要解析测图仪简介

要点：了解几种解析测图仪。

第七节机助测图系统

要点：了解机助立体测图仪系统。

1.△机助立体测图仪系统；

2.△机助立体坐标量测仪系统；

3.机助单片坐标量测仪系统；

第九章数字地面模型

一、教学基本要求

⒈了解数字地面模型的基本概念，等高线的绘制，数字高程模型的应用；

⒉掌握图形在计算机中的表示，数字地面模型数据的获取与预处理，数字图形数据处理

的基本算法，曲线的内插与逼近，数字测图编辑中的一些基本算法；

二、教学内容

第一节概述

要点：掌握数字地面模型的概念。

1.△○数字地面模型的概念及应用

第二节图形在计算机中的表示

要点：掌握图形在计算机中的两种基本表示方法。

⒈△空间数据的基本特征；

⒉△空间数据的类型和表示方法；

3. △○图形在计算机中的两种基本表示方法

第三节数字地面模型数据的获取与预处理

要点：掌握数字地面模型的数据获取得一般方法。

1.△数字地面模型的数据获取得一般方法；

2.高程数据点的密度；

3.高程数据的预处理。

第四节数字图形数据处理的基本算法

要点：了解数字图形数据处理的基本算法。

1.△垂直条件；

2.△平行条件；

第五节数字曲面高程模型的内插

要点：掌握几种数字曲面高程模型的内插方法。

1.△线性内插；

2.△双线性内插；

3.样条函数内插。

4.移动拟合法；

5.有限元内插；

第六节曲线的内插与逼近

要点：掌握曲线的多项式内插。

1. △曲线参数方程的描述；

2. △○曲线的多项式内插；

3. △组合多项式；

4.阿克曼内插法；

5.曲线的平行线绘制方法；

6.折线逼近曲线

第七节等高线的绘制

要点：了解等高线的绘制。

1.如何内插格网边上等高线点并进行排队；

2.等高线的补插与光滑；

3.搜索等高线怎样顾及地形特征线；

第八节数字测图编辑中的一些基本算法

要点：掌握数字测图编辑中的一些基本算法。

1.△结点的附合；

2.△删除弧段上的一段；

3.修改线段上的点；

4.平面图形的复制和移位；

5.面状地物填充；

第九节数字高程模型的应用

要点：了解数字高程模型的应用。

1.在公路、铁路选线设计方面的应用；

2.地面坡度的计算与分类；

3.由数字高程模型求真实的地表面积；

4.数字高程模型用于制作正射影像图；

5.挖方和填方量计算；

6.绘制透视立体图。

第十章像片纠正与正射投影技术

一、教学基本要求

⒈掌握像片纠正的概念与分类，微分纠正，数字纠正；

⒉了解平坦地区的像片纠正，起伏较小地区的像片纠正与投影转绘，数控微分纠正制作

正射影像图；

二、教学内容

第一节像片纠正的概念与分类

要点：掌握像片纠正的原理。

1.△航摄像片与像片平面图的区别；

2.△○像片纠正的原理；

3.像片纠正的分类。

第二节平坦地区的像片纠正

要点：了解像片纠正的几何条件和光学条件。

⒈透视旋转定律；

2.像片纠正的几何条件；

3.像片纠正的光学条件；

4.△○几何条件与光学条件相结合；

5.纠正仪。

第三节起伏较小地区的像片纠正与投影转绘

要点：理解起伏较小地区的像片纠正与投影转绘。

1. 分带纠正；

2. △投影转绘；

第四节微分纠正

要点：掌握间接式光学投影微分纠正。

1. △直接式光学投影微分纠正；

2. △间接式光学投影微分纠正；

3.正射投影仪。

第五节数控微分纠正制作正射影像图

要点：了解数控微分纠正制作正射影像图。

1. △数据采集；

2. 扫描晒印正射像片的作业过程；

3.正射像片的拼接；

第六节数字纠正

要点：掌握数字纠正的方法与过程。

1. △数字影像与影像数字化；

2. △○间接法数字纠正；

3. △直接法数字纠正；

第十一章摄影测量的外业工作

一、教学基本要求

⒈掌握摄影测量外业工作的分类；

⒉了解摄影测量的野外控制测量，摄影测量的像片调绘与补测，像片专业判读。

二、教学内容

第一节摄影测量外业工作的分类

要点：理解摄影测量成图的外业工作。

1.△摄影测量成图的外业工作；

2.像片的专业判读；

第二节摄影测量的野外控制测量

要点：理解像片控制点坐标的测定方法。

⒈像片控制点的选择；

2.像片控制点位置的标定；

3. △像片控制点坐标的测定方法；

第三节摄影测量的像片调绘与补测

要点：了解像片的调绘方法。

1. △像片的判读标志；

2. △像片的调绘方法；

3.新增地物的补测

第四节像片专业判读

要点：理解像片专业判读。

四、考核方法与教材

（一）考核方法与要求

⒈平时成绩：占20％，包括：平时作业，课堂出勤，回答问题。

⒉实验成绩：占20％。

⒊试卷成绩：占60％，以期末考试卷面成绩为准。

⒋综合考核成绩：平时成绩+试卷成绩+实验成绩。

（二）教材与主要参考书

使用教材：1.裴亮，林卉，李伟东等编著，《摄影测量学基础》，教育科学出版社，2004年1月。

2.金为铣、杨先宏、邵鸿潮、崔仁瑜等编著，《摄影测量学》，武汉大学出

版社，2002年1月。

主要参考书：

1.王之卓编著，《摄影测量原理》，1979年测绘出版社。

2.王之卓编著，《摄影测量原理续编》，1986年测绘出版社。

3.李德仁、郑肇葆编著，《解析摄影测量学》，1992年10月测绘出版社。

4.张祖勋、张剑清著，《数字摄影测量学》，2001年6月，武汉大学出版社。

执笔：林卉

审核：吴庆忠

2004年3月20日

《摄影测量学》课程实验教学大纲

适用专业测绘工程

学时10

学分

使用教材

一、实验目的和要求

《摄影测量学》是一门重要的专业主干课程，它具有逻辑性强、实践性强和与其它课程联系紧密等特点。通过本课程实验教学环节，旨在巩固对摄影测量学技术的基础理论、方法和工艺的理解，切实加强学生们实践动手能力，努力提高学生们对这门新技术的认识和把握，全面培养创新能力和探索精神。要求每位学生能熟练掌握实验操作步骤和独立完成各项实验内容，尤其要熟悉全数字摄影测量系统和遥感图像处理系统的使用和操作，具备一定的科研素养和创新能力。

二、实验方式和操作要求

1.实验方式采取演示与实践操作相结合，由老师负责讲解实习内容与步骤，对每一实验的全过程进行示范，然后要求每位学生在老师的指导下独立完成该实验。

2.基本要求：

a.思想上应高度重视。所有实验均有很强的针对性，旨在达到理论与实践相结合，要认真对待。

b.每次实验前均应仔细阅读相应内容，熟悉实验原理、方法与步骤，对可能存在地问题进行思考，以期找到解决办法。

c．实验时认真领会老师的讲解与示范。

d.实验时要认真思考，发现问题应积极探寻解决办法。

e.实验后，应注意总结，再次领悟实验的目的，在此基础上认真撰写实验报告。要求对实验心得与体会要深入挖掘力争在对基础理论的认识和把握上达到更高境界。

三、实验考核方法和要求

1.考核方法：由指导教师给定，主要依据学生在实验中的实验态度、实验操作与实验报告撰写情况等方面。其中预习占10％，实验操作占60％，实验纪律占10％，实验报告占20％。

2.该课程实验属于非独立性设课，实验教学部分占课程总成绩20％，实验成绩按规定登录到期末总成绩单上。

四、实验项目与具体内容

执笔：林卉

审核：吴庆忠 2004年9月20日