航空摄影测量基础及应用
航空摄影测量基础及应英文版
4） Digital orthophoto map(DOM)
The digital orthophoto map is processed through digital elevation modeling using digital differentiation correction and tiling to obtain orthophoto. Orthography has the advantages of high accuracy, rich information, and fast acquisition, and can be used for map analysis and background control information. There are high-definition and planar coordinate systems available for point location queries, distance queries, and area statistics.
3 Oblique photogrammetry 4 Characteristics and Applications of Aerial Surveying
1 Introduction to Photogrammetry
The International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS) defined photogrammetry and remote sensing as follows in 1988: Photogrammetry and remote sensing are a process of recording, measuring, and interpreting images and their digital expressions obtained by non-contact sensor systems to obtain reliable information about natural objects and the environment Classification of Photogrammetry: Aerospace Photogrammetry, Aerial Photogrammetry, Low Altitude Photogrammetry, Close Range Photogrammetry
无人机航测技术与应用课件：航空摄影测量基础
航摄像片的特点
当像片倾斜、地面起伏时，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称像点位移
航摄像片与地形图的区别 1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为中心投影
AC B
c ab
c ba S
B
A
C
2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起
伏引起的像点位移
s
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 4共线方程
X
Y
Z1
X A X s YA Ys Z A Zs
X
Y
Z
1
X A
YA ZA
Xs Ys Zs
X x a1 a2 a3 x
Y Z
R y f
bc11
b2 c2
b3 c3
y f
5.2双像解析摄影测量
y
RT
Y
a2
b2
c2
Y
f Z a3 b3 c3Z
其中R是一个正交矩阵，它由9个方向余弦构成
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 3空间直角坐标系的旋转变换
a1 a2 a3 cos Xx cos Xy cos Xz
R b1
b2
b3
c
osYx
cosYy
航空摄影测量在城市三维建模中的应用
航空摄影测量在城市三维建模中的应用摘要：城市三维建模是现代城市规划与管理领域中不可或缺的重要工具，而航空摄影测量技术的应用为这一领域注入了全新的活力与可能性。
通过航空器搭载先进摄影测量仪器，能够以前所未有的精度和广度获取城市地理信息。
这不仅洞察了城市的空间结构，还为规划者提供了直观的三维视角。
本文将探讨航空摄影测量技术在城市三维建模中的关键作用，剖析其在解决城市规划和管理难题中的潜力。
关键词：航空摄影测量；城市；三维建模引言航空摄影测量在城市三维建模中的应用是一门蓬勃发展的科学，为城市规划、管理与发展提供了新的视角和技术支持。
随着航空技术的不断进步，航空摄影测量在获取高精度、大范围地理信息方面展现出独特优势。
通过对摄影测量原理和先进技术的研究将了解如何利用这一技术手段，实现对城市空间的全面、精准把握，为现代城市发展提供更为智能、科学的支持。
1城市三维建模的背景和重要性随着城市化的加速推进，城市规模扩大，空间结构变得更加复杂，传统的二维规划和建模方法逐渐难以满足对城市空间全面了解的需求，城市三维建模技术的崛起填补了这一空白，使城市空间的多维信息得以准确获取和表达。
城市三维建模的重要性在于它为城市规划提供了更为直观、全面的视角，传统规划主要依赖于平面图纸，难以真实还原城市的垂直维度，而三维建模技术通过以立体方式展现城市使规划者、政府和公众能够更清晰地理解城市的空间结构，从而更好地进行城市规划和决策。
此外，通过将城市各个要素以三维形式呈现让城市管理者可以更精准地监测和分析城市的运行状况，从而制定更科学的城市管理策略，这种技术手段的引入有利于提高城市的运行效率，优化资源分配，实现智慧城市的目标[1]。
2航空摄影测量技术分析航空摄影测量技术是一门借助航空器进行高空拍摄和测量的先进技术，广泛应用于地理信息获取、测绘制图、城市规划等领域，通过使用先进的摄影测量仪器和航空器，这一技术能够实现对大范围地理区域的高精度数据获取，为各种应用领域提供了强大支持。
(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。
无人机航空摄影测量之单张像片解析基础介绍课件
发展现状及趋势
技术进步：无人机技术不断发展，性能不断提高
应用领域：无人机航空摄影测量广泛应用于测绘、环境监测、城市规划等领域
法规政策：各国政府对无人机航空摄影测量的监管政潜力巨大，未来发展前景广阔
成果应用：地形测量成果可用于规划、设计、施工等环节，为工程建设提供依据
某城市规划案例
01
城市概况：某市位于中国东部沿海地区，人口约500万，经济发达，交通便利。
02
规划需求：某市需要进行城市规划，包括土地利用、交通规划、环境保护等方面。
03
无人机航空摄影测量：使用无人机进行航空摄影测量，获取高分辨率影像数据。
4
技术挑战及应对策略
技术挑战：无人机飞行控制、图像处理、数据传输等
应对策略：采用先进的无人机控制系统、图像处理算法和数据传输技术
技术挑战：无人机续航能力、图像质量、数据处理速度等
应对策略：提高无人机续航能力、优化图像采集和处理算法、提高数据处理速度
技术挑战：无人机安全、隐私保护、法规限制等
应对策略：加强无人机安全防护、保护用户隐私、遵守相关法规限制
04
数据处理：对影像数据进行处理，生成数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）等。
05
应用：利用无人机航空摄影测量数据，进行城市规划设计，包括道路规划、建筑布局、绿化规划等。
06
成果：某市城市规划方案得到了政府和市民的认可，为城市的可持续发展提供了有力支持。
某工程勘察案例
项目背景：某地区需要进行工程勘察，以确定地质条件、地下水状况等
03
特征提取：通过图像处理算法提取像片中的地物特征
04
无人机航空摄影测量：立体像对解析基础
互补色法：一般采用红、 绿两种颜色。如果我们将 左影像表示为红颜色，右 影像表示为绿色，并将其 叠合在一起，如右图。当 人们带上一个由红、绿颜 色组成的眼睛时，就可以 看出立体。这是由于红色 影像（左影像）只能通过 红色滤光片到达左眼，绿 色影像（右影像）只能通 过绿色滤色片到达左眼， 从而达到“分像”进行立 体观察的目的
双像解析摄影测量的方法：
➢ 单张像片的空间后方交会与立体像对的前方交 会方式求地面点的三维坐标
➢ 用解析相对定向和绝对定向方法求解地面点的三 维坐标
➢ 光束法求解地面点的三维坐标
立体像对中的点、线、面
同名光线(AS1,AS2) 同名像点(a1,a2) 摄影基线(S1S2)
P1
ao1 1 n1
o2 n2 a2
w2
v2 u2
A(U,V,W)
模型点坐标：
U A N1u1 bu N2u2 VA N1v1 bv N2v2 WA N1w1 bw N2w2
u1 x1
v1
R1
y1
,
w1 f
u2 x2
v2
R2
y2
w2 f
N1
bu w2 u1w2
bwu2 u2w1
W1
V2
V1
U2
s1
w1 v1 u1
U1
其中常数项为：
F0 w1u2 u1w2
N1v1 N2v2
Bv
Q
N1v1
N2v2
常数项的几何意义：
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。
无人机在航空摄影测量领域的应用
无人机在航空摄影测量领域的应用
无人机在航空摄影测量领域的应用非常广泛，以下是具体的一些应用：
1. 基础测绘：无人机可以用于地形测绘、地籍测绘、房产测绘等基础测绘工作。
通过搭载高精度的相机和传感器，无人机能够获取高分辨率的航空影像，为地形测量、地籍调查和房产测量等提供准确的数据支持。
2. 土地资源调查监测：无人机可以用于土地资源调查和监测，包括土地利用现状调查、土地资源动态监测等。
通过无人机航拍获取的高分辨率影像，可以对土地利用情况进行实时监测和分析，为土地资源管理和规划提供决策支持。
3. 土地利用动态监测：无人机可以用于土地利用动态监测，包括土地利用变化监测、土地资源开发利用监测等。
通过定期或不定期的无人机航拍，可以及时发现土地利用变化情况，为土地资源管理和规划提供实时数据支持。
4. 数字城市建设和应急救灾测绘数据获取：无人机可以用于数字城市建设和应急救灾测绘数据获取，包括城市规划、城市设计、城市管理、应急救援等。
通过无人机航拍获取的高分辨率影像和数据，可以为数字城市建设和应急救灾提供准确的数据支持，提高城市管理和应急救援的效率和准确性。
5. 国土监察和资源开发：无人机可以用于国土监察和资源开发，包
括矿产资源调查、地质环境监测、国土资源管理等方面。
通过无人机航拍获取的高分辨率影像和数据，可以对矿产资源、地质环境进行实时监测和分析，为国土资源管理和规划提供决策支持。
总之，无人机在航空摄影测量领域的应用非常广泛，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，尤其在小区域和飞行困难地区具有明显优势。
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叫做高程异常。
3 共线方程：
在摄影测量学中，按照投影中心、像点和相应的地面点的理想共线关系建立的数 学模型，称为共线条件方程
内方位元素: X0 Y0 f 外方位元素: XS YS ZS
Ψωҡ
3航航测测生产生流产程 流程
工作区实地踏勘， 选择起降场地并适合架设基站
空三成果
特征点线 采集
特征数据 构TIN
内插 DEM
质量
否
检查
DEM成果
DLG 编辑
4） DOM制作
传统正射：经过数字高程模型(DEM)采用数字微分纠正、镶 嵌得到正射影像。
影像资料
空三成果
高程模型
正射纠正 影像匀色 影像镶嵌
DOM
质量 检查
真正射影像：
是利用数字表面模型DSM，采用数字微分纠正技术， 改正原始影像的几何变形，保证影像上每点都是完全
常用的高程系统有大地高系统、正高系统 和正常高系统
大地高系统H：以参考椭球面为基准面的
高程系统，也称为椭球高。
正高系统Hg：以大地水准面为基准面的
高程系统
正常高系统Hr：是以似大地水准面为基
准的高程系统。 我国采用的是正常高系统，主要有1956年 黄海高程系统和1985国家高程基准 工程建设主要采用的是1985高程基准
2）UTM:等角横轴割圆柱投影
将北纬84度至南纬80度之间按经度分为60个带,每带6度.从西经 180度起算
3）地方独立坐标系：基于限制变形，以及方便实用科学的目的，
在许多城市和工程测量中，常常会建立适合本地区的地方独立坐标 系。
4）坐标系转换：
同一椭球下的坐标转换是严密的。不同椭球下的坐标转换是不严密 的。坐标转换方法：
垂直视角。
下图反映了传统正射影像与真正射影像之间的主要区 别。 ( a) 传统正射影像中有建筑物倾斜效果 ( b) 真正射影像中没有任何建筑物倾斜效果
传统正射影像
真正射
5） DLG制作
航摄资料
空三成果
立体模型
正射影像
地物采集
调绘成果
数据更新
质量
否
检查
DLG成果
6356863
1:298.3
克拉索夫斯基椭球，参心坐 标系
6356752
1/298.2572221 01
地球质量中心
坐标系的表达形式： 1 空间大地坐标系：B L H 2 空间直角坐标系: X Y Z 3 投影平面直角坐标系:x y h
1）高斯克吕格投影：等角横切圆柱投影 3度分带、6度分带
一般以中央经线投影为纵轴ｘ，赤道投影为横轴Ｙ，两轴交点几位 各带的坐标原点。为避免出现负值，在投影中将坐标轴西移５００ 公里当起始轴。为区别某一坐标高斯平面直角坐标系系统属于那一 带，通常在横轴坐标前加上带号。 如(4231898,21689666)，其中21即为带号
无人机航摄方案设计(智航线)
地面控制部分
空中摄影部分
地面控制点 布设方案
基准站布设 基准站联测
数
系统连接
据
航摄系统
系统检测获取ຫໍສະໝຸດ 机载GPS观测野外量测
地面监控（智飞行）
航摄飞行
数据下载
差分GPS处理
影像质检（智检图）
数 据 影像预处理（智理图） 处 理
影像拼图（智拼图）
成果质量检查 和精度评定
整理上交所有的数据和资料
航天 低空
航空 近景
航空摄影测量定义：
应用从飞机上对地表面所摄得的像片为基础，根据几何特征 和物理特征进行量测和分析，从而确定地面上物体的形状， 大小，空间位置及相互关系。
航空摄影测量的任务：
4D产品：DOM （数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、 DRG（数字栅格地图）、DLG（数字线划地图） 三维模型
航空摄影测量基础及应用
深圳飞马机器人科技有限公司
主要内容
1 摄影测量简介 2 测量基础理论 3 航测生产流程 4 基于倾斜摄影测量的应用 5 无人机航测特点及应用 6 无人机管家介绍
1 摄影测量简介
国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）在1988年对摄影测量与遥感下的定义为： “摄影测量与遥感乃是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译的过程获得自然物体和 环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术” 摄影测量分类：可从不同角度对摄影测量学进行分类； 按距离远近分为：航天摄影测量、航空摄影测量、低空摄影测量、近景摄影测量
坐标系名称 WGS1984
Xian 1980 Beijing 1954
CGC2000
长半轴m 6378137
6378140 6378245
6378137
短半轴m
扁率
备注
6356752
1:298.257563
美国GPS采用的地心坐标系， wgs84椭球
6356755
1:298.257
1975国际椭球，参心坐标系
七参数（三维，ｘｙｚ平移，ｘｙｚ旋转，尺度变化ｋ），需要
在一个地区需要三个以上的已知点。 7参数是根据3个或以上控制点在2个空间直角坐标系中的坐标计算 得到。
四参数（只考虑平面）： X平移，Y平移，旋转角度a，尺度变
化K。4参数是根据3个或以上控制点在2个空间直角坐标系中的坐 标计算得到
2 高程参照系统
作业流程：
航空影像
相机参数
POS文件
初始构网 控制点量 测与调整
平差解算
空三成果
控制资料
质量 检查
3） DSM匹配
特征匹配
采用密集、逐点匹配算法
多视匹配
多视立体匹配，获取不同角度匹配点云效 果，提高匹配效果与质量。
作业流程：
航摄资料
粗DEM 匹配
特征采集
DEM 编辑 否 质量 检查
DEM成果
立体模型
1） 数据获取
✓ 航向重叠度＞65%，旁向重叠度＞35% ✓ 无航摄漏洞 ✓ 。。。 外业控制点的采集原则 选取目视特征点位 均匀分布于测区内 位于重叠区内
2） 空三
利用少量地面控制点来计算一个测 区中所有影像的外方位元素和所有 加密点的地面坐标。 恢复原始影像的位置（和姿态）
高精度差分POS: 辅助光束法区域网平差技术，可大幅减 少像控点的使用量，从而实现无人机的 高精度测绘。
2 测量基础理论
1 地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统 定义坐标系的要素：原点位置、尺度与坐标轴指向，
还包括一些天文，物理，地球等参数，若采用大地坐标 形式，还需要椭球元素。
坐标系分为两大类：地心坐标系和参心坐标系
参心坐标系：1954年北京坐标系，1980年国家大地坐标系， 地心坐标系：WGS84世界大地坐标系，CGCS2000国家大地坐标系。