摄影测量学复习

第一章绪论1.摄影测量：从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。

2.摄影测量的基本问题，就是将中心投影的像片转换为正射投影的地形图。

3.按成像距离的不同，摄影测量可分为航天摄影测量、航空摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量等；按照应用对象的不同，摄影测量可分为地形摄影测量和非地形摄影测量。

4.摄影测量的特点：无需接触物体本身获得被摄物体信息；由二维影像重建三维目标；面采集数据方式；同时提取物体的几何与物理特性。

5.摄影测量的优点：1、时间短、周期快2、节省人力、财力3、不受气候、地形、交通等制约4、影像记录目标信息客观、逼真、丰富；5、适合较大范围的测图任务；6、可测绘动态目标和复杂形态目标；7、影像信息可永久保存、重复量测使用。

6.摄影测量的任务：地形摄影测量的主要任务是测绘各种比例尺的地形图及城镇、农业、林业、地质、交通、工程、资源与规划等部门需要的各种专题图，建立地形数据库，为各种地理信息系统提供三维的基础数据；非地形摄影测量用于工业、建筑、考古、医学、生物、体育、变形观测、事故调查、公安侦破与军事侦察等各方面。

7.摄影测量的技术手段有模拟法、解析法与数字法。

同样摄影测量也经历了模拟摄影测量、解析摄影测量与数字摄影测量三个发展阶段。

8.模拟摄影测量是利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转。

9.解析摄影测量以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。

10.数字摄影测量是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。

11.解析测图仪与模拟测图仪的主要区别在于：前者使用的是数字投影方式；后者使用的是模拟的物理投影方式。

由此导致仪器设计和结构上的不同：前者是由计算机控制的坐标量测系统；后者使用纯光学、机械型的模拟测图装置。

还有操作方式的不同：前者是计算机辅助的人工操作；后者是完全的手工操作。

12.数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于：它处理的原始资料是数字影像或数字化影像，它最终是以计算机视觉代替人的立体观测，因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备；其产品是数字形式的，传统的产品只是该数字产品的模拟输出。

（P8表1-4-1）13.摄影测量工作的第一步是内定向。

第二章单幅影像解析基础14.安装在飞机上对地面能自动地进行连续摄影的摄影机称为航摄机。

摄影时摄影物镜都是固定调焦于无穷远点处，因此，相距是一个不变的定值，几乎等于摄影物镜的焦距。

15.光学摄影相片上，两框标连线交点为相片几何中心，近似为像主点，即航摄机物镜主光轴在相片上的垂足。

且两框标连线成正交，组成框标坐标系，其交点就是坐标系原点。

16.摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点，摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距，一般用字母f表示。

像片主距f和像片主点在框标坐标系中的坐标（x0,y0）称为摄影机的内方位元素，或叫像片的内方位元素。

17.目前生产的航空数码相机大致可以分为以下三种类型：单面阵航空数码相机、多面阵航空数码相机和三线阵航空数码相机。

18.摄影比例尺是指航摄影像上一线段l与相应地面线段L的水平距之比。

（P18表2-1-2）19.相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称为摄影行高；绝对航高是相对于平均海平面的航高，是指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。

20.摄影瞬间摄影机物镜主光轴与铅垂线之间的夹角，或者像片所在平面与水平面的夹角称为像片倾角。

21.相邻摄站间摄影中心的连线称为摄影基线。

22.航空摄影是安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。

23.把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲。

24.同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠，重叠部分与整个像幅长的百分比称为重叠度，一般要求在60%以上；两相邻航带像片之间的影像重叠称为旁向重叠，旁向重叠度要求30%左右。

25.航带弯曲度是指航带两端像片主点之间的直线距离L与偏离该直线最远的像主点到该直线垂距δ比的倒数，一般采用百分数表示。

26.相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角称为像片的旋偏角。

27.用一组假想的直线将物体向几何面投射称为投影。

当投影射线会聚于一点时，称为中心投影；当投影射线相互平行与投影平面成斜交的称为斜投影；相互平行的投影射线与投影平面成正交的称为正射投影。

28.透视变换（中心投影）中的特殊点、线、面及特性（P21-P23很重要）29.透视变换作图（P23-P26可能会有作图题）透视变换作图的基本规则：1、确定迹点。

物面上直线与透视轴的交点。

2、确定合点。

过投影中心作物面上直线的平行线与合线的交点。

3、确定线段端点的中心投影。

迹点、合点连线与物面线段端点、投影中心连线的交点4、确定线段的中心投影。

连接物面线段两端点的中心投影，其连线即为物面上线段的中心投影。

30.像平面坐标系o-xy是影像平面内的直角坐标系，用以表示像点在像平面上的位置。

以像主点为原点，其与航线方向一致的连线为x轴，航线方向为正向。

（与框标坐标系的方向相同）31.像空间坐标系S-xyz是过渡坐标系的一种，用来表示像点在像方空间的位置。

该坐标系以摄站点（或投影中心）S为坐标原点，摄影机的主光轴So为坐标系的z轴，垂直像片向上为正方向，像空间坐标系的x、y轴分别与像平面坐标系的x、y轴平行。

32.像空间辅助坐标系S-XYZ是过渡坐标系的一种，以摄站点（或投影中心）S为坐标原点，以铅垂方向（或设定的某一竖直方向）为Z轴，并取航线方向为X轴。

有利于改正沿航线方向累积的系统误差。

33.摄影测量坐标系A-X P Y P Z P是一种过渡坐标系，用来描述解析摄影测量过程中模型点的坐标。

以地面上某一点A为坐标原点，而它的坐标轴与像空间辅助坐标轴平行。

34.物空间坐标系O-X t Y t Z t是所摄物体所在的空间直角坐标系。

测绘中所用的是地面测量坐标系，为左手坐标系。

它的X t轴指向正北方向，与大地测量中的高斯-克吕格平面坐标系相同，高程则以我国黄海高程系统为基准。

35.摄影测量中常用的坐标系有像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、摄影测量坐标系、地面测量坐标系和地面摄影测量坐标系。

36.确定摄影机的镜头中心相对于影像位置关系的参数，称为影像的内方位元素。

包括以下3湖南科技大学建筑与城乡规划学院 地理信息系统3BY ：落夜个参数：像主点相对于影像中心的位置x 0、y 0以及镜头中心到影像面的垂距f （也称主距）。

37. 确定影像或摄像光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为影像的外方位元素。

包括以下6个参数：其中有3个是线元素，用于描述摄影中心S 相对于物方空间坐标系的位置X S ，Y X ，Z S ；另外3个是角元素，用于描述影像面在摄影瞬间的空中姿态。

俯仰角ω，滚动角φ，航偏角κ。

38. 共线方程表达的是像点、投影中心与地面点之间的关系。

39. 共线方程：为了对航摄像片进行解析处理，必须建立航空影像、地面目标和投影中心的数学模型。

在理想情况下，像点、投影中心、物点位于同一条直线上，我们将以三点共线为基础建立起来的描述这三点共线的数学表达式，称之为共线条件方程式。

如上图所示，S 为摄影中心，在某一规定的物方空间坐标系中其坐标为（X S ,Y S ,Z S ），A 为任一物方空间点，它的物方空间坐标为（X A ,Y A ,Z A ）。

a 为A 在影响上的构像，相应的像空间坐标和像空间辅助坐标分别为（x,y,-f ）和（X,Y ,Z ）。

摄影时S 、A 、a 三点位于一条直线上，那么像点的像空间辅助坐标与物方点物方空间坐标之间有以下关系：X X A −X S =Y Y A −Y S =Z Z A −Z S =1λ则X =1λ(X A −X S )，Y =1λ(Y A −Y S )，Z =1λ(Z A −Z S ) 而像空间坐标与像空间辅助坐标有下列关系：[xy −f ]=[a 1b 1c 1a 2b 2c 2a 3b 3c 3][X Y Z] 将上式展开为x −f =a 1X +b 1Y +c 1Z a 3X +b 3Y +c 3Zy −f =a 2X +b 2Y +c 2Z a 3X +b 3Y +c 3Z再将第一个式子代入上式中，并考虑到像主点的坐标x 0，y 0，得x −x 0=−f a 1(X A −X S )+b 1(Y A −Y S )+c 1(Z A −Z S )a 3(X A −X S )+b 3(Y A −Y S )+c 3(Z A −Z S )y −y 0=−f a 2(X A −X S )+b 2(Y A −Y S )+c 2(Z A −Z S )a 3(X A −X S )+b 3(Y A −Y S )+c 3(Z A −Z S )上式就是常见的共线条件方程式（简称共线方程）。

式中：x，y为像点的像平面坐标；x0，y0，f为影像的内方位元素；X S，Y S，Z S为摄站点的物方空间坐标；X A，Y A，Z A为物方点的物方空间坐标；a i，b i，c i（i=1，2，3）为影像的3个外方位角元素组成的9个方向余弦。

共线条件方程的应用主要有：①求像底点坐标；②单像空间后方交会和多像空间前方交会；③是构成数字投影的基础；④计算模拟航空影像数据；⑤解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型；⑥利用DEM与共线方程制作数字正射影像图；⑦利用DEM与共线方程进行单幅影像测图，等等。

40.有理函数模型（RFM）可以直接建立其像点和空间坐标之间的关系，不需要内外方位元素，回避成像的几何过程，可以广泛的应用于线阵影像的处理中。

在RFM中由光学投影引起的畸变表示为一阶多项式，而像地球曲率、大气折射及镜头畸变等改正，由二阶多项式逼近。

高阶部分的其他未知畸变用三阶多项式模拟。

41.有理函数模型的特性：优点简述如下：1、因为RFM中每一等式右边都是有理数，所以RFM能得到比多项式模型更高的精度。

另一方面，多项式模型次数过高时会产生振荡，而RFM不会振荡；2、众所周知，在像点坐标中加入附加改正参数能提高传感器模型的精度；3、RFM独立于摄影平台和传感器，这是RFM最诱人的特性；4、RFM独立于坐标系统；有理函数的缺点：1、该定位方法无法为影像的局部变形建立模型；2、模型中很多参数没有物理意义，无法对这些参数的作用和影响做出定性的解释和确定；3、解算过程中可能会出现分母过小或者零分母，影响该模型的稳定性；4、有理多项式系数之间也有可能存在相关性，会降低模型的稳定性；5、如果影像的范围过大或者有高频的影像变形，则定位精度无法保证。