摄影测量基础知识
5摄影测量解析基础(后方交会+前方交会)
内定向通常采用多项式变换公式。假设框标在以像主点为原点的像平
面坐标系中的理论坐标为（x，y），在量测坐标系（车架坐标系、扫描 坐标系）的量测坐标为（I，J），则常用的多项式变换公式有：
线性正形变换公式
x a 0 a1I a 2 J y a3 a 2I a1J x a 0 a1I a 2 J y a3 a 2I a1J x a0 a1I a2 J a3IJ y b0 b1I b2 J b3IJ
S (XS、YS、ZS)
c b Z
a
C B
Y
A
X
2、空间后方交会基本关系式 ——共线方程式
a1 X X S b1 Y YS c1 Z Z S xf a3 X X S b3 Y YS c3 Z Z S
a2 X X S b2 Y YS c2 Z Z S yf a3 X X S b3 Y YS c3 Z Z S
0 h1 v1 ( X B dX B ) HA 0 0 h2 v 2 ( X B dX B ) ( X C dX C ) 0 ( X C dX C ) HA h3 v 3 h v 0 0 ( X C dX C ) ( X D dX D ) 4 4 0 h5 v 5 ( X D dX D ) H A
路线长度 Si / km
h1 A h3
B h2
1
2 3 4 5
5.835
3.782 9.640 7.384 2.270
3.5
2.7 4.0 3.0 2.5
C h5
Байду номын сангаасD h4
摄影测量坐标系ppt课件
像 片 外 方 位Z 角 元 素
D
像片倾角
Z zy Y
x s
o
Y
X
像片旋角
v
N
方位角
A
X
§3.6 像点的空间直角坐标变换 与中心投影构像方程
一
像
点 x x'cos y'sin 的 y x'sin y'cos
y y’
a x’
平 面
o
x
坐 标
x
y
cos sin
sin x
cos
y
变
X A
YA
Z A
Xs Ys Zs
X x a1 a2 a3 x
Y
Z
R y f
bc11
b2 c2
b3 c3
y f
x f a1 ( X A X s ) b1 (YA Ys ) c1 (Z A Z s ) a3 ( X A X s ) b3 (YA Ys ) c3 (Z A Z s )
cos
0
0 sin cos sin 0 cos 0
0 1
a1 a2 a3
b1
b2
b3
c1 c2 c3
2、以X 轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换
a1 coscos a2 cossin a3 sin b1 cossin sin sin cos b2 coscos sin sin sin b3 sin cos c1 sin sin cossin cos c2 sin cos cossin sin c3 coscos
正交变换矩阵的特点
a2 1
a22
a32
1
b2 1
b2 2
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
第二章 摄影测量解析基础(二)改
上同色镜片
像对的立体观察
（二）重叠影式
（叠影影像）观察
立体
光闸法
在两投影光路中各
安装一个光闸（一
个打开一个关闭）
观测者两眼分别带
上与投影器光闸的
光闸眼镜。
光闸启闭频率
>10Hz
像对的立体观察
（二）重叠影式
（叠影影像）观察
立体
偏光振法
在两投影光路中安
装两块偏振平面互
用摄影机摄得同一景物的两张像片，这
两张像片称为立体像对。
这种观察立体像对得到地面景物立
体影像的立体感觉称为人造立体视觉。
按照立体视觉原理，我们只要在一
基线的两端用摄影机获取同一地物的一
个像对，观察中就能重现物体的空间景
观，测绘物体的三维坐标。这是摄影测
量进行三维坐标测量的理论基础。
观察人造立体的条件
5、摄影测量中用哪两种测标来观测立
体模型？
6、量测像点坐标的仪器有哪些？
二、双像解析摄影测量原理与方法
学习目的
什么是双像解析摄影测量？
双像解析摄影测量与单张航摄像片解
析的区别？
双像解析摄影测量的方法有哪些？
双像解析摄影测量
双像解析摄影测量的方法；
立体像对的空间前方交会相关知识；
点投影系数是地面点在左右像片构像的
s1
航高与该点的像空间辅助坐标Z的比值，
点投影系数定义
Z1
一般情况下，不同点有不同点投影系数
X
X
Y
Z
1Z -Z
A s1
X
X
Y
摄影测量学基础第3章 单张像片的解析基础
• 此 外 ： 航向、旁向重叠度小于最低要求时,称航摄 漏洞,需要在航测外业做补救。当摄区地面起伏较 大时,还要增大重叠度,才能保证像片立体量测与拼 接。
• 应当指出,随着航空数码相机的应用,已有航向重叠 度大于80%、旁向重叠度在40%~360%的大重叠度 航空摄影测量出现;利用三线阵传感器摄影,还可具 有100%的重叠度。
3、中心投影 [Central Projection]
所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做 中心投影。投影光线会聚的点S称为投影中心。
负片位置： 正片位置：
投影中心
－摄站
投影中心位于物体和投影平面之间。 投影中心位于物体和投影平面同侧。
S
S
S
§3.2 中心投影
4、中心投影主要特性 [Main Features of Central Projection]
投射线互相平行的
投射线垂直于投影平面的
投影，叫做平行投影。 平行投影称为正射投影。
§3.2 中心投影
2、平行投影与正射投影
[Parallel Projection & Orthographic Projection ]
AB
D C
地形图 a0 b0 c0 d0
地形图在局部范围内是地面的正射投影！
§3.2 中心投影
受技术和自然条件限制，飞机往往不能按预定航线飞行 而产生航线弯曲，造成漏摄或旁向重叠过小。一般要求航 摄最大偏距与全航线长之比不大于3%。
5、像片旋角
相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的 夹角称为像片旋角。
有像片旋角k会使重叠度受到影响，一般要求不超过60， 最大不超过80。
航线方向
航线方向
航空摄影测量的基本知识课件
02
传感器校准与质量控制
03
大气条件观测与选择合适的时间窗口
新技术与新方法
无人机与航空摄影测量 激光雷达技术 合成孔径雷达技术
智能化与自动化
自动化数据处理
随着计算机技术的发展，航空摄 影测量数据的自动化处理成为可 能，包括自动定位、自动匹配、 自动拼接等，大大提高了数据处
理效率和精度。
智能化目标识别
数据处理与分析
影像匹配与拼接
三维模型构建
测量分析
结果输出与应用
成果输出
应用领域
广泛应用于城市规划、土地调查、灾 害监测等领域。
精度分析
像片控制点测量精度
01
空中三角测量精度
02
数字高程模型（DEM）精度
03
误差来源
摄影平台稳定性误差 摄影传感器误差 大气条件影响误差
误差控制与纠正
01
严格控制摄影平台稳定性
航空摄影的分辨率高，能够清晰 地捕捉地物的细节和特征，为后 续的测量和地图制作提供基础数
据。
航空摄影技术广泛应用于城市规 划、土地调查、资源监测等领域。
测量技术
测量技术是利用航空摄影获取的 影像信息，通过一定的算法和技 术手段，对地物的位置、形状、
大小等进行量测的技术。
测量技术包括像片纠正、像片控 制测量、空中三角测量等，能够 快速准确地获取地物的三维坐标
通过人工智能和机器学习等技术， 实现对航空影像中各类目标的自 动识别和分类，为后续的数据分 析和应用提供便利。
自动化建模技术
利用自动化建模软件和算法，根 据航空摄影测量数据快速构建三 维模型，为城市规划、建筑设计 和景观分析等领域提供可视化支
持。
多源数据融合与综合应用
航空摄影测量技术的基本原理及操作步骤
航空摄影测量技术的基本原理及操作步骤航空摄影测量技术是利用航空摄影测量设备，通过飞行器在空中进行航拍，结合摄影测量原理和相关测量手段，对地面物体进行测量、测图和分析的一种技术。
其基本原理和操作步骤是航空摄影测量工作者必须掌握的重要知识。
一、航空摄影测量的基本原理航空摄影测量的基本原理包括航空摄影原理、摄影测量原理和测图原理。
1.航空摄影原理:航空摄影原理是指在航空器上安装相机，通过摄影机进行航空摄影，获取地面物体的图像信息。
其中包括飞行高度、航向角、倾角、焦距等要素的测量和控制。
2.摄影测量原理:摄影测量原理是指通过对航空摄影图像的几何解析，获得地面物体的位置、形状和尺寸等相关信息。
其中包括像空间和物空间的几何关系、立体视觉原理、影像纠正等。
3.测图原理:测图原理是指通过对航空摄影图像的解译和分析，生成具有地理空间坐标的地图产品。
其中包括地物解译、地物提取、三维建模等。
二、航空摄影测量的操作步骤航空摄影测量包括任务规划、飞行前准备、航空摄影、航空制图等多个步骤。
1.任务规划:在进行航空摄影测量之前，需要进行任务规划，确定摄影区域、飞行高度、航线计划、地面控制点等。
这一步是整个航空摄影测量的基础。
2.飞行前准备:飞行前准备包括协调飞行任务、组织资源、准备测量设备和器材等。
确保航空摄影测量工作的顺利进行。
3.航空摄影:在航空器上安装好相机后，根据任务规划进行航飞。
在飞行过程中，航空摄影仪器会自动拍摄照片，记录地面物体的图像。
4.航空制图:航空制图是利用航空摄影图像进行解译和分析，生成地图产品的过程。
该步骤包括密集块的测绘、地物特征的解译、地物提取、地理信息系统构建等。
三、航空摄影测量的应用领域航空摄影测量技术在各个领域有广泛的应用，如城市规划、土地调查、资源调查、环境监测、灾害评估等。
1.城市规划:航空摄影测量可以为城市规划提供大规模的高分辨率影像资料，用于调查测量、地形分析、地物分类等。
可以帮助规划师更好地进行城市规划设计。
掌握摄影测量技术的关键要点
掌握摄影测量技术的关键要点摄影测量技术是一种将摄影和测量相结合的技术，它通过摄影设备和测量仪器来获取地面特征的信息并进行测量。
这项技术的应用非常广泛，包括地理信息系统（GIS）、遥感、测绘、建筑工程等领域。
掌握摄影测量技术的关键要点对于从事相关工作的人员来说至关重要，下面将介绍一些关键要点。
首先是摄影测量技术的基础知识。
要掌握摄影测量技术，首先需要了解摄影测量的基本原理和相关的数学知识。
摄影测量的基本原理是利用影像与测量数据之间的几何关系来获取地面特征的信息。
这涉及到像点、像片、光束法平差等概念，需要对这些概念进行深入的理解和掌握。
此外，还需要掌握一些数学知识，如三角函数、矩阵运算等，以便能够进行坐标转换和数据处理。
其次是摄影测量技术的仪器和设备。
摄影测量技术需要使用一系列的仪器和设备，如航空相机、测量仪器等。
对于摄影测量工作人员来说，熟悉并掌握这些仪器和设备的使用方法是至关重要的。
只有熟悉了这些仪器和设备，才能正确地进行测量工作，并保证测量结果的准确性。
此外，还需要定期对这些设备进行维护和校准，以保证其性能和精度。
第三是影像处理和数据分析。
摄影测量技术的核心是对影像进行处理和分析，以获取地面特征的信息。
对于从事摄影测量工作的人员来说，需要掌握一些影像处理软件和数据分析方法。
影像处理软件能够对影像进行校正、配准、融合等处理，从而提高影像的质量和精度。
而数据分析方法可以对影像进行特征提取、分类、测量等操作，从而获得地面特征的信息。
掌握这些软件和方法，能够更好地分析影像数据，提取出有用的信息。
最后是实地测量和调查。
虽然摄影测量技术是通过影像获取地面特征的信息，但在进行摄影测量工作之前，实地测量和调查是必不可少的。
在摄影测量之前，需要对测量区域进行实地测量和调查，获取一些基础数据，如控制点坐标、地形高程等。
这些数据对于摄影测量的准确性和可靠性至关重要。
因此，对实地测量和调查的技术和方法也需要有一定的了解和掌握。
第3章 摄影测量基础知识
以测绘地形为目的的空中 摄影多采用竖直投影方式， 即航摄仪在曝光瞬间物镜 主光轴与地面垂直，通常 规定像片倾角小于2-3度。
竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似 与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于3度， 夹角为像片倾角。
A为像片倾角 A 摄影机主光轴 铅垂线
竖直航空摄影包括：
面积航空摄影：主要用于测绘地形图，或进 行大面积资源调查 条状地块航空摄影：主要用于公路、铁路、 输电线路定线和江、河流域的规划与治理工程， 一般是有一条或几条航带。 独立地块航空摄影：主要用于大型工程建设 矿山勘探部门，只拍摄少数几张具有一定重叠 度的像片。
1:4000—1:6000
1:8000—1:12000
1:15000—1:20000 （23cm×23cm） 1:10000—1:25000 1:25000—1:35000 （23cm×23cm）
1:1000
1:2000 1:5000
中比例尺
1:10000
小比例尺
1:20000—1:30000
1:35000—1:55000
例尺发生变化，如果相邻两像片的比例尺相差太大，则
会影响像对的立体观察，甚至于无法在仪器上进行作业。
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四、空中摄影质量的评定
（1）负片上影像是否清晰、框标影像是否齐全、像幅 四周指示器件的影像（如水准气泡等）是否清晰可辨； （2）由于太阳高度角的影响，地物阴影长度是否超过 摄影规范的规定，地物阴暗和明亮部分的细部能否辨 认清楚； （3）航摄负片上是否存在云影、划痕、乳剂层脱落等 现象； （4）负片上的黑度是否符合要求，影像反差等不得大 于规范要求； （5）航带的直线性、航带间的平行性、像片影像的重 叠度、航高差和摄影比例尺等等都要检查评定，并不 得超出规定的技术指标。
摄影测量学复习总结
《摄影测量学》基础知识梳理1、摄影测量学的主要任务：①测制各种比例尺的地形图和专题图；②建立地形数据库；③为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据；2、摄影测量是利用光学摄影机摄影的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科和技术3、摄影测量的优点：①影像记录目标信息客观、逼真、丰富；②测绘作业无需接触目标本身，不受现场条件限制；③可测绘动态目标和复杂形态目标；④影像信息可永久保存、重复量测使用；4、按用途分类：地形摄影测量、非地形摄影测量5、按平台分类：航天/航空/地面/显微/水下+摄影测量6、按影像信息处理的技术手段分类：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量7、摄影机的两大组成部分：镜箱（物镜）、暗箱8、摄影物镜：相机上由单个凸透镜或凹凸透镜组合（等效透镜）成的精密光学成像系统9、折射平面将空间分为两部分，物体所在的空间称为物方空间，影像所在的空间称为像方空间；两侧与主光轴的交点为物方主点和像方主点10、D 为物距，d 为像距，f 为焦距：fd 11D 1=+11、有效孔径与物镜焦距f 之比的倒数即为光圈号数，光圈号数越小，能通过的光线越多，反之12、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，即H=Et13、景深：指被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。
光圈号数越大，景深越大；光圈号数越小，景深越小14、快门是控制曝光时间的重要机件，快门从打开到关闭所经历的时间称为曝光时间，或称快门速度15、航空摄影机按摄影机主距的长度可分为短焦距（<150mm ）、中焦距（150～300mm ）和长焦距（>300mm ）摄影机。
航空摄影机的像幅均采用正方形。
短焦距航空摄影机的像幅多为18×18cm ，中焦距的多为23×23cm ，长焦距的多为23×23cm 或30×30cm16、框标：设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上（像片上）建立 像方坐标系17、量测用摄影机的特征:①像距是一个固定的已知值，几乎等于摄影机物镜的焦距；②承片框上具有框标；③内方位元素是已知的；18、像主点（o ）：像片主光轴与像平面的焦点19、摄影机（像片）主距：像主点与物镜后节点之间的距离20、航摄仪的三大主要部件：镜头、框标平面、底片21、摄影比例尺是指航摄设计中的像片比例尺，像片比例尺是由摄影机的主距和摄影的高度来计算的。
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1:5000 中比例尺地形图：1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10
基
小比例尺地形图：1:20万、1:50万、1:100
中比例尺地形由国家测绘部门负责测绘，目前均
础
用航空摄影测量方法成图。小比例尺地形图一般
知
由中比例尺图缩小编绘而成。我国把上述中、小 两种比例尺地形图规定为基本比例尺地形图，亦
识
称“国家基本图”。
摄 影 测 量 基 础 知 识
不同比例尺地形图的用途
⑴ 1:5千、 1:1万、 1:2.5万地形图——内容详细、精确， 主要用于工程设计、勘察设计、城市规划、农林生产建设等。 ⑵1:5万、 1:10万地形图——内容较详细、精确，主要供规划设 计、勘察选线、地形研究、资源调查等。 ⑶1:25万、 1:50万地形图——内容较概括，每幅图包括实地面 积较大，主要供区域规划、总体设计、道路选线、资源普查等。 ⑷ 1:100万地形图——内容相对概括，主要供国家、省区市总体 规划、产业布局、资源开发、开发建设等。 ⑸ 小于1:100万地形图——概括性强，主要用于一般性参考、文 化教育、战略方针确定、中远程导弹发射等。
知
☆ 复合产品
识
☆ 专题地图
摄影测量的相机 摄
影
Leica RC 10,20,30
测 量
像片大小 23cm X 23 cm
基
4～8个框标
础
彩色,黑白影像,彩红外
知
识
摄影测量的数字相机 摄
影
Ultracam （UCD）
测 量
象素大小 9um
基
CCD面阵 11500X7500
础
焦距 104um
知
影像 12 BIT
摄影测量基础知识
2010年5月18日
测绘的定义 摄
影
测
测绘是测量和地图制图的简称。测量 就是获取反映地球形状、地球重力场、地球
量
上自然和社会要素的位置、形状、空间关系、 区域空间结构的数据。地图制图是将这些数
基
据经处理、分析或综合后加以表达和利用的
础
一种形式。
知
识
摄影测量 摄
影 测
摄影测量是利用光学摄影机摄影 的像片,研究和确定被摄定物体的形
识
摄影测量的数字相机 摄
影
DMC （Z/1 Imaging ）
测 量
象素大小 12 um
基
CCD面阵 13824X7680
础
焦距 120 mm
知
影像 12bit
识
摄影测量的数字相机 摄
影
ADS40 （Leica ）
测 量
■ 3线阵CCD
基
■ 7个波段
础
■ 5CM的地面分辩率
知
■ 3合1的感应器，黑白，彩色，假彩色
量
状、大小、位置、性质和相互关系的
基
一门科学和技术。
础
知
识
测量的分类 摄
影
测
§ 地形测量
量
§ 地籍测量
基
§ 航空摄影测量
础
§ 工程测量
知 识
§ 海洋大地测量
地形测量 摄
影
地形测量【topographic survey】指的是
测
测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形
量
在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一 定比例缩小，用符号和注记绘制
识
■ 完善的多光谱滤波器RBG全色联合记录
传统相机和数字相机 摄 影 测 量 基 础 知 识
地图表示 摄 影 测 量 基 础 知 识
地图表示 摄 影 测 量 基 础 知 识
地图表示 摄 影 测 量 基 础 知 识
术语&概念 摄
影
矢量线化图(DLG)
测
量
基
础
知
识
术语&概念 摄 影 正射影像图(DOM,OrthoPhoto) 测 量 基 础 知 识
基
成地形图的工作
础
知
识
地籍测量 摄
影
地籍测量是土地管理工作的重要基础，它
测
是以地籍调查为依据，以测量技术为手段，从控
量
制到碎部，精确测出各类土地的位置与大小、境 界、权属界址点的坐标与宗地面积以及地籍图，
基
以满足土地管理部门以及其它国民经济建设部门 的需要。
础
知
识
航空摄影测量 摄
影
航空摄影测量【aerial photogrammetry】
基
精密导航、海洋资源开发、海洋划界、海面和海
底各项工程设计和施工，以及研究海底地壳动态
础
和潮汐变化等提供各种数据。
知
识
比例尺 摄
影
图上距离与实际距离的比叫做比例尺
测
量
基
础
知
识
国内项目比例尺划分 摄
影
地形图按比例尺可分为大、中、小三种图。
测
大比例尺地形图：1:500、1:1000、1:2000、
量
道迩作业国外项目的几种比例尺项目
摄
影
1、1:500
测
2、1:1000
量
3、1:2500 4、1：5000
基
5、1：10000
础
知
识
全数字摄影测量工作站 摄 影 测 量 基 础 知 识
摄影测量的流程 摄
影
☆ 计划准备
测 量
☆ 航空摄影
基
☆ (冲洗,晒印)
础
☆ 外业测量 (控制点, 像片调绘)
知
☆ 空中三角测量加密
基
施工、安装、竣工、监测以及营运管理等一系列
工程工序服务的。可以这样说，没有测量工作为
础
工程建设提供数据和图纸，并及时与之配合和进
知
行指挥，任何工程建设都无法进展和完成。
识
海洋大地测量 摄
影
地在海面和海底，以及利用人造卫星在海
测
洋上进行的大地测量工作。主要包括在海洋范围
量
内布设大地控制网、海面和水下定位、测定海面 地形和海洋大地水准面等。海洋大地测量为船舰
术语&概念 摄 影 数字地面模型(DTM) 测 量 基 础 知 识
术语&概念 摄 影 复合产品 (DLG+DOM) 测 量 基 础 知 识
术语&概念 摄 影 复合产品 (三维渲染图) 测 量 基 础 知 识
术语&概念 摄 影 立体像对(常规像片) 测 量 基 础 知 识
术语&概念 摄 影 立体像对(数字相机) 测 量 基 础 知 识
测
指的是在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，
量
结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤， 绘制出地形图的作业。
基
础
知
识
工程测量 摄
影
在测绘界，人们把工程建设中的所有测绘
测
工作统称为工程测量。实际上它包括在工程建设
量
勘测、设计、施工和管理阶段所进行的各种测量 工作。它是直接为各项建设项目的勘测、设计、
术语&概念 摄 影 重叠度 测 量 基 础 知 识
术语&概念 摄
影 定向
测 量
1, 内定向 (像片和相机的关系)
识
☆ 自动匹配计算, 立体量测 ,人工编辑
☆ 产品输出
摄影测量内业流程 摄
影
■ 内定向
测
■ 相对定向
量
■ 绝对定向
基
础
■ 核线影像
知
■ 自动匹配、编辑、立体测图
识品 摄
影
☆ 数字线化图 DLG
测 量
☆ 数字地形模型 DTM
基
☆ 数字栅格地图 DRG
础
☆ 数字正射影像图 DOM