摄影测量学的发展状况
胡鹏
中国石油大学（华东）青岛校区，266555
摘要本文主要介绍了摄影测量学的概念及发展状况。随着信息时代的发展，3S 技术的逐渐成熟，数字地球的逐步发展，以及先进的仪器设备制造产业的发展，摄影测量的应用领域也越来越宽.定位技术，空三，DOM制作，影像匹配，自动变换匹配是摄影测量学的核心，围绕着这些方法技术，摄影测量学的发展更加完善。
关键词摄影；测量；数字地球；定位技术；空三；DOM制作；影像匹配；自动变换匹配
The State of The Photographic Surveying
Hu Peng
China University of Petroleum（Qingdao Campus）26555 Abstract This passage is mainly about the concept and development of Photographic Surveying。With the development of information era，the maturity of 3S Technology, the development of the Digital Earth, and the development of the instrument equipment manufacturing industry, the application fields of the Photographic Surveying has become wider and wider. Positioning technology, aerial triangulation, DOM producing, image matching, automation matching are the core of the Photographic Surveying, around with these methods and technology, the development of Photographic Surveying will become more and more complete.
Key words :Photography, Surveying, Digital Earth, Positioning technology, aerial triangulation, DOM producing, image matching, automation matching.
0 引言
随着计算机技术以及数字图像处理、模式识别、计算机视觉和人工智能等相关技术的不断发展,摄影测量与计算机学科相互渗透交叉,摄影测量在经历模拟摄影测量、解析摄影测量两个发展阶段后,现已进入数字摄影测量阶段,这对整个摄影测量的教学、科研、
生产都产生了极其深远的影响。从测绘学科而言,传统的摄影测量已发展为新兴的信息产业;从摄影测量学科而言,经典的摄影测量已发展为摄影测量与计算机视觉。数字摄影测量所使用的设备最终将是计算机加上相应的标准外设,它的产品形式是全数字化的数字产品。随着传感器技术和自动化技术的发展,当代数字摄影测量不仅依然是遥感空间信息获取的重要分支学科,而且其研究及应用范围变得非常广泛。
现代测绘技术, 已向集成化、实时化、动态化、数字化、自动化、智能化方向发展。经典的大地测量平面定位手段逐步被全球卫星定位系统技术所取代;传统的地图测制手段正向数字化测图技术过渡;传统的模拟测绘产品逐步向数字化地理信息产品转变;传
统的测绘“老三仪”,即经纬仪、水准仪、平板仪开始向以为代表的现代测绘技术手段转化, 传统的测绘产业逐步向现代地理信息产业或现代测绘产业转变。尤其3S集成, 满足实时、准时要求的空间信息处理技术的应用, 将大大加快空间信息获取、处理与更新的速度, 为国民经济建设和社会发展以及管理决策提供更广泛、更有效的服务
1 摄影测量学概念及历史
1.1摄影测量学的概念
将三维空间中的景物反映到二维图像上是一个退化过程。摄像测量学就是研究如何通过分析二维图像重建目标的三维信息
1.2摄影测量学的内涵
摄像测量学的内涵主要包括两个方面：一是物体的空间三维特性与成像系统间的成像投影关系，这方面主要是测量学方面的知识；二是从单幅和多幅图像中高精度自动提取、匹配图像目标，这方面主要是计算机视觉方面的知识。随着摄影测量的三角测量理论和计算机视觉多视几何理论的日趋发展成熟，目前摄像测量的研究越来越多地涉及第二个方面，即图像目标的自动、高精度识别定位上。它与常规图像处理的不同在于更注重于目标的提取定位精度。
1.3摄影测量学的发展历史
根据不同特点，特性，以及完成任务的方式不同分为三个阶段：模拟摄影阶段，解析摄影阶段，数字摄影阶段。
1.3.1模拟摄影测量：主要特点，发展过程中，计算技术的落后，工具的不足，最主要
目的，减少外业工作量，在室内建模；以前的武测的测绘专业还开展光学仪器系，是因为；1903德国才思厂生产了第一台立体坐标量测仪，1909年生产了立体测图仪，可以通过光学的方法重建摄影时的模型；1919年罗马制造了双向摄影仪；
1920年海德，制造出了第一台测图仪，第一台比较精密的立体测图仪；1923德国才思厂第一台立体测图仪器；20世纪30年代，立体测图仪，立体坐标量测仪，单摄影器被用于广泛的地形测量，模拟时代最鼎盛时期；60年代末，70年代初，模拟测图仪不再生产；几何反转：通过内业恢复摄影过程中影像的空间姿态；外业：影像，摄影中心，物点
内业：人眼，像片，物点；人眼换成了摄影中心；几何恢复以后，用人眼可以看到摄影时缩小了的实际的地面模型，从而可以室内测得地形图；光学像片，可以是黑白，彩色等影像；像片影像地图，就是正射影像图；经过中心摄影到正射摄影的纠正；注意：利用光学影像（也叫作硬拷贝影像），光学模拟仪器，全人工操作；成果，纸质的模拟成果；解决的基本问题：摄影测量学最基础理论的建立，
各种基本概念，像片的解析关系，奠定摄影测量学的基础；单片测图，只能确定影像上一点在空间的方向，把中心摄影变成垂直摄影，比例尺不确定，只解决平面问题，现在的像片纠正，卫星遥感影像的纠正都是这个范畴；根据所采用仪器的不同，测绘的方法可以分为以下几个方面：分工法测图：把平面和高程分开，为了简化仪器，高程采用勾绘等高线的方法；综合法测图（后期）：在测绘的过程根据所建立的模型，同时测量地物的三维坐标，多贝仪、精密立体坐标测图仪均属于这类；但根据仪器结构的不同可分类好多种，有平面型出有立体型的；仪器：精密坐标量测仪；机械投影，精度的好坏直接由导杆下面的点决定；
1.3.2解析摄影测量：主要是由于计算机的发展所带来的影响；1954年第一台计算机，
1957年USA提出解析测图仪思想；用计算机来计算，产品也是数字的；从而出现解析测图仪，摄影由光学机械方式变成数字摄影方式，产品：模拟方式——模拟+数字的方式；主要研究计算机应用到摄影测量当中去；仪器变成坐标量测仪+计算机；模型建立是虚拟的，在计算机当中，由数值来驱动；记录的像点坐标，立体模型的成果可以自动记录，不是手工记录；产品：纸质容量变形，一次性的，不便于更新（模拟）；影像图仍是纸质的；产品部分数字化；这个阶段中解决的问题，通过计算机高精度定位，解决外方位元素以及像点对应地面点坐标的解算——解析空三，是难点；这个期间出现的两种仪器，测图仪及正射纠正仪；光束法，工作中常用；航带法，原理直接；
1.3.3全数字摄影测量：王之卓院士提出；
2 当前摄影测量学发展状况
由于具有诸多的优点，摄像测量技术已经广泛应用于各种精密测量和运动测量，涉及到航空航天、国防试验、勘察勘测、交通运输、建筑施工、体育运动、照片真伪鉴别等领域[1-3]。这里仅列举笔者所在课题组应用摄像测量技术的几个实例。
2.1火箭待发段箭体倾倒角度实时测量
载人航天飞船发射过程中，在火箭飞离塔架前的待发段，需要实时监测箭体的倾倒角度，如果箭体偏离竖直方向超过某一角度，逃逸飞行器就要点火，承载航天员逃离火箭。“火箭待发段箭体倾倒角度实时测量图像分系统”是载人航天工程的关键安控子系统之一。系统用两台摄像机从不同角度对箭体拍照（图1）。
系统在实时图像上自动提取箭体上的各种标志或箭体的边缘，并交会测量出箭体上几个合作标志的空间位置或箭体中轴线的姿态角度，实时给出箭体倾倒角度，当倾倒角度超过安全范围时就发出警报。该系统已在“神舟”系列载人飞
船发射任务中正式使用。
图1 火箭待发段箭体倾倒角度实时测量图像分系统示意
Fig. 1 Real time videogrammetry system of measuring the
obliquity of a rocket prepared to launch
2.2长距离轨道几何参数检测
铁轨几何参数检测是铁路铺设和养护的重要内容和前提条件。列车的运行速度越来越快，对铁轨几何参数检测的精度和效率要求也就越来越高。如图2 所示，该轨道几何参数检测方法是利用实时变焦摄像机拍摄在铁路轨道上行走的测量小车上的合作标志，通过分析图像，实时测量出钢轨的轨距、高低、超高等参数。该研究首次将摄像测量技术引入铁轨几何参数测量，较国外激光准直度铁轨几何参数系统结构和操作简单、精度高、价格低廉，已在工程上实施。
图2 长距离轨道几何参数检测的摄像测量装置
Fig. 2 Videogrammetry system of measuring the geometry
parameters of long rail
2.3飞船返回舱抛投实验三维运动测量
为了研究载人飞船返回舱返回着陆的运动特性，需要进行大量的抛投实验并测量返回舱的运动参数。原有的采用三维陀螺进行测量的方案每进行一次实验都要更换陀螺，成本很高。而“飞船返回舱抛投三维运动参数摄像测量系统”仅需
用摄像机记录返回舱抛投过程的影像，采用中轴线法、螺旋线法等可以得到高精度返回舱抛落的轨迹和姿态角度。实验场景如图3所示。
图3 飞船返回舱抛投三维运动参数摄像测量实验现场
Fig. 3 Scene of a return capsule's 3D movement
measurement experiment by videogrammetry
2.4交通事故现场复原
通过摄像头，可以对交通路况进行实时监视，通过摄像头采集的信息，可以记录事故发生瞬间的资料，再通过事故发生后的摄影测量方法，结合数字图像处理，即可复原原始信息，并能推断出车辆位置。如图4，图5所示。[4]
（a）甲车
（b）乙车b
图4 事故车辆照片
Fig。4 Accident vehicles
图5 事故车辆的外廓重建
Fig。5 Reconstruction of accident vehicles
2.5摄影测量技术的WebGis应用
以摄影测量技术为例，摄影测量的专业人员只需要知道面对一个特定的应用，要调用网络上的哪些基本模块加以组合实现就可以了，而具体任务模块开发就可以交给分布在不同地方的编程人员负责。专业人员无需考虑诸如算法效率等具体的实现问题，而编程人员不用考虑整个流程。以这种方式开发模块，更增大了模块的可重用性。[5]
图6 有代表性的几种摄影测量软件
（a） Australis,(b)Arpenteur,(c)Iwitness,(d)Photomodeler
3摄影测量学的技术[6]
3.1不依赖地面控制的定位技术
航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制确定影像目标的实地位置(三维
坐标) ,解决影像目标在哪儿是摄影测量与遥感学的主要任务之一。在原有已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态自动测量和稳定装置( POS) ,从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下精度可达到分米级,在卫星遥感条件下,精度可达到5～10 m。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(Lidar) 。根据文献介绍,通过后处理消除DGPS/ INS系统中的各种系统误差, DGPS/ IIN 参数可以达到很高的精度: 位置精度为0105 m,姿态角(φ, ω) 精度为01005 度, 姿态角(κ) 精度为01008度。如果航线很长,那么姿态角(κ)精度会更低,此时至少需要对测区中部分影像进行空中
三角测量才可以消除姿态角(κ)的漂移误差。在这种条件下,精度要求比较高的应用场合就可以直接利用DGPS/ INS辅助系统进行测图和定位。
法国利用设在全球的54个站点,向卫星发射信号,通过测定多普勒频移以精确解
求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1 300 km的TOPEX卫星的高度,精度达到±3 cm。用来测定SPOT4卫星的轨道, 3个坐标方向达到±5 m精度,对于SPOT5未来可达到±1 m精度。若忽略SPOTS传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全的需求。
3.2航空空三，近景空三，推扫式空三
航空空三在DGPS/ INS的辅助下,只需要使用1个控制点对系统误差进行自检校, DGPS/ INS直接定位的精度就可以大大提高,使用DGPS/ INS辅助的空三,即使没有控制点也可以达到较高的精度,而且可以很好的消除上下视差; DGPS/ INS辅助的空三中使用控制点对系统误差进行自检校,可以较好的补偿各种系统误差,可以达到最
高的精度,特别是对高程精度提高很大。通过V IDEO重建真实场景是现在计算机视觉界的一个热点问题,其核心问题的各个景影像的链接问题,实际就是空三测量。要解决没有内方位,控制参数条件很少情况下的空三测量问题,也是一个调整。随着推扫式遥感影像的分辨率越来越高,线阵推扫式的空三也被提到研究日程,其研究的
热点是线阵推扫的物理模型,解算方式等。流行的算法有有理系数,仿射变化,物理模型等等。
3.3无DEM支持的DOM制作
为解决DEM数据获取的难题,针对卫星遥感影像的特点和地形类别的差异,需要
一套无需DEM支持的卫星遥感正射影像制作方法,该方法仅需地形图扫描纠正形成的数字栅格地图(DRG)的支持并能获得符合精度要求的遥感正射影像。平坦区域遥感正射影像制作。由于地形起伏的影响很小甚至可以忽略不计,以地形图扫描纠正形成的DRG为基准,较高分辨率的全色卫星遥感影像直接与DRG进行整体图形图像配准,或利用常规地面控制点选取方法建立多项式变换函数,对高分辨率全色影像进行整体几何纠正并进行必要的纹理增强处理。在此基础上,以纠正后的全色卫星影像为基准,利用影像到影像的配准技术对TM等较低分辨率的多光谱影像进行纠正,并对纠正后的全色影像和多光谱影像进行融合处理形成兼具色彩与纹理特征的融合影像,通过影像镶嵌与图幅裁切、注记与图外整饰等处理,形成平坦区域的遥感正射影像图。中等起伏区域遥感正射影像制作。根据DRG范围对较高分辨率卫星影像进行图幅粗裁切,通过DRG与影像配准技术对裁切影像进行整体定向。然后在DRG与整体定向后的卫星影像透明叠加环境下,以DRG为基准进行局部区域配准调整,逐
步迭代纠正获得纠正后的全色卫星影像,对纠正后的全色影像进行纹理增强处理,并按平坦区域正射影像制作后续相同技术获得中等起伏区域的遥感正射影像。高山起伏区域遥感正射影像制作。以地形图为基准对较高分辨率全色影像进行图幅粗裁切后,利用DRG与裁切影像配准技术获得4个同名点进行全色影像的整体定向。在此基础上,通过DRG与整体定向后影像透明叠加量测部分同名地物点的偏差值,获得因地形起伏或影像倾斜等引起的像点位移(偏差值)初始文件,通过逐点迭代纠正获得纠正后的全色影像,对纠正后的全色影像进行纹理增强处理,并按平坦区域正射影像制作后续处理相同技术获得高山起伏区域的遥感正射影像。
3.4匹配理论与实践
影像与影像之间的精确配准、影像的定位、影像的精确纠正:这包括由各种不同几何参数的传感器获得的影像之间、不同的几何分辨率影像之间、不同时相影像之间、不同光谱范围的影像之间、光学影像与雷达影像之间、原始影像与已经地学编码的影像(如正射影像)之间的配准的理论以及各种配准方法。DEM与DEM 之间、影像与DEM 之间的配准, 随着全国1∶1 000 000、1∶250 000、1∶50 000的DEM库的建成,DEM已经成为一个国家的最基础的地理空间信息之一。在国际,不少发达国家已经将DEM作为一个信息的“商品”,它必将被应用于国防与国民经济建设的各个方面。
研究新、老DEM之间、或新的图像与已有的DEM之间的配准,显得非常重要。在军事上,巡航导弹就需要解决由激光扫描所实测的DEM与已有地形图所对应的DEM之间的配准,作为巡航导弹制导的手段之一。
影像与GIS的矢量数据(或地图)的配准,传统的地图均以矢量信息为基础,矢量数据也是GIS最主要的数据类型。深入研究影像与GIS的矢量数据(或地图)进行精确地自动(或半自动)配准是至关重要的,它是解决GIS数据更新、知识提取、地学从定性分析到定量分析的一项重要的基础性研究,并具有非常巨大的实际应用价值。
3.5自动变换检测问题
所谓变化检测就是根据不同时间的观测来确定一个物体的状态变化或确定现象的变化过程。一个有效的检测方法和流程可以很好地指导人们的工作,提供及时可靠的信息,并可有效地进行现有的数据库的更新。目前变化检测技术已被广泛用于土地使用的变化分析,农作物估产,灾害监测,城区变化以及其他环境的变化检测中。概括说来,利用遥感(包括航测)进行变化检测大致需要下述步骤: 1)对不同时相图像进行配准; 2)对图像进行辐射校正; 3)进行变化检测(包括变化区域确定和识别变化类型)对图像进行几何纠正、大气纠正和地形纠正后,便可以利用纠正后的图像探测不同时期发生的变化。现存的变化检测方法存在着以下的问题,现有的方法很少提供或者根本没有提供地物究竟发生了什么变化的信息。在许多变化检测的方法中,需要确定阈值,而阈值往往由人们的经验所决定。因为还没有一个完备的理论来指导人们如何选定阈值;大多的方法是半自动的,需要人工干预;许多的方法没有考虑检测的两幅或多幅影像之间的相互关系。这样就造成在检测中往往将两幅影像所有的像素都拿来做比较运算。这其实是不必要的。因为,通常情况下有很多的地物其实没有发生变化,可以在检测之前将这些像素滤除掉;绝大多数的分类方法对数据的统计分布要求比较严格,方法在实施时,需要知道数据的统计模型;大多的方法在检测出变化的像素后,把这结果作为是肯定( deterministic) 。如果配准的过程中精度稍差,那么检测结果将受到很大的影响。应通过一定的手段,对检测后的结果进一步分析,去除这些影响。现在很多研究者将不确定性理论和模糊理论引入变化检测。
4国内摄影测量的不足
国内涉及摄影测量和计算机视觉方面的文献很多，但明确介绍摄像测量的文献很少。中国在这方面的研究，尤其是产品化方面的工作还很不够。在国际有关摄像测量的产品博览会上，各种知识产权的应用产品林林种种，但是中国具有自主知识产权的应用产品却相对甚少。
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摄影测量学 第一章绪论 1、基础地理信息类型传统的 4D 数 据 DLG－Digital Line Graphic，数字线 化图 DEM －Digital Elevation Model，数字高程模 型 DOM － Digital Orthophoto Map，数字正 射影像 DRG － Digital Raster Graphic，数 字栅格地图 2、传统的摄影测量学 是利用光学摄影机获取的像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系的一门科学技术。 3、摄影测量与遥感 是对非接触传感器系统获得的影像进行记录、量测、分析和表达，从而获得地球及其环境和其它物体的可靠信息的一门工艺、科学和技术。 4、摄影测量是影像信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。 5、摄影测量的任务： （1）地形测量领域：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 ；建立各种数据库；提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据 （2）非地形测量领域生物医学、公安侦破、交通事故、勘察古文物、古建筑建筑物、变形监测、工业摄影测量、环境监测 6、摄影测量的特点 ?无需接触物体本身获得被摄物体信息 ?由二维影象获取对象的空间三维信息 ?面采集数据方式，信息丰富逼真 ?同时提取物体的几何与物理信息 7、摄影测量学的三个发展阶段 （1）模拟摄影测量阶段(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）解析摄影测量阶段(1950-1980) 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 （3）数字摄影测量阶段(1970-现在）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 8、摄影测量三个发展阶段的特点
4D 产品是指DEM、DLG、DRG、DOM。 摄影测量学:是利用光学摄影机摄取照片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状大小位置和相互关系的一门科学技术摄影测量按远近分为航天摄影测量、航空摄影测量，地面摄影测量，近景摄影测量，显微镜摄影测量。 摄影测量按用途口J分为地形摄影测量、非地形摄影测量。 摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。 2.由于立体像对选取的像空间辅助坐标系的不同分为连续邃戒与里独像对 摄影机的主距：航空摄影物镜中心至底片面的距离是固定值1?摄影比例尺：严格讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段为J与地向上相应线段的水干距L之比。摄影像片的影像比例尺处处均不相等 3?摄影航高：摄影机的物镜中心至该面的距离 2?绝对航高:摄影物镜相对于平均海平而的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 3?相对航高：摄影物镜相对于某一基准面或某一点的高度 2 ?制定航摄计划： 1.确定摄区范围； 2.选择航摄仪； 3.确定航摄仪的比例尺；4,确定摄影航高；5,需要像片数，F1期等。 5.摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离称为摄影基线。 2?摄影资料的基本要求：1.影像的色调，2.像片的重叠，3.像片倾角，4.航线弯曲，5,像片旋角 2?像片倾角：空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，它偏离铅垂线的夹角应小于3D,夹角称为像片倾角。 3?航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠，一般要求在60%以上。目的：保 证像片立体量测与拼接 4?旁向重叠：相邻航线的重叠称为旁向重叠，重叠度要求在24%以上 5?中心投影：投影光线会聚与一点 7?像主点：摄影机主光轴在框标平面上的垂足 &像底点：主垂线与像片面的交点 2 ?摄影测量常用的坐标系统有哪些? 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 3.对于一张航摄像片其内外方位元素为内外方位元素均为常数， 8?内方位元素：内方位元素是表示摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数。即摄影中心 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兀。,儿 9?外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置与姿态的参数称为外方位元素， 外方位角元素：确定像空间坐标系的三轴在地面坐标系中的方向。 14 ?像点在像空间直角坐标系与像空间辅助坐标系的变换关系： U X坷a2 a3X V=R y—久b2伏y W-f°1 C2°3-f 13?同名像点：同名光线在左右相片上的构像 14 ?摄影基线：同一航线内相邻两摄站的连线 15?核线：核面与像片的交线，核线会聚于核点 16?核面：摄影基线与地而点所作平而 17.同名像点：地面上一点在相邻两张像片上的构像
一、名词解释 1摄影测量学 2航向重叠 3单像空间后方交会 4相对航高 5解析空中三角测量 6外方位元素 7核面 8绝对定向元素 二、问答题 1.写出中心投影的共线方程式并说明式中各参数的含义。 2.指出采用“后方交会+前方交会”和“相对定向+绝对定向”两种方法计算地面点坐标的基本步骤。 3.简述利用光束法（一步定向法）求解物点坐标的基本思想。 4.简述解析绝对定向的基本过程。 5.简述相对定向的基本过程。
6.试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。 二、填空 1摄影测量的基本问题，就是将_________转换为__________。 2人眼产生天然立体视觉的原因是由于_________的存在。 3相对定向完成的标志是__________。 三、简答题 1两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。 2倾斜位移的特性。 3单航带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？怎样进行？ 4独立模型法区域网平差基本思想。 5何谓正形变换？有何特点？ 四、论述题 1空间后方交会的计算步骤。 2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，
采用光束法区域网平差。 （1）写出整体平差的误差方程式的一般式。（2）将像片进行合理编号，并计算带宽，内存容量。 （3）请画出改化法方程系数阵结构简图。 参考答案： 一、 1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信 息，从几何方面和物理方面加以 分析研究，从而对所摄影的对象 本质提供各种资料的一门学科。2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。 3知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。
摄影测量学 第一章 1、摄影测量的定义、任务？ 定义：摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统，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可靠信息的工艺，科学与技术。其中摄影测量侧重于提取几何信息，遥感侧重于物理信息。任务：（1）测绘各种比例尺地形图。（2）建立数字地面模型（地形数据库）。 2、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所得的构象信息，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。 3、解决的基本问题：几何定位和影像解译。 4、摄影测量的三个发展阶段及其特点。 1、航摄仪物镜的焦距与其主距有什么不同？ 焦距：自物方主点S1到物方焦点F1的距离称为光学系的物方焦距f1；自像方主点S2到像方焦点F2的距离称为镜头的像方焦距f2。 主距：像主点和摄影机物镜后节点之间的距离称为摄影机主距。 2、量测摄影机与非量测摄影机的区别？ （1）量测摄影机的主距是一个固定的已知值 （2）量测摄影机的承片框上具有框标，即固定不变的承片框上，四个边的中点各安置一个机械标志；框标，其目的是建立像片的直角，框标坐标系。 （3）量测摄影机的内方位元素是已知值。 3、航向重叠：摄影时飞机沿相邻影像之间必须保持一定的重叠度。一般P=50%~65%；P值最小不能小于53%。 旁向重叠：完成一条航线的摄影后，飞机进入另一条航线进行测量摄影，相邻航线影像之间也必须有一定的重叠。一般q=30%~40%，最小不得小于15%。 4、B与近景C之间这一段间隔内的所有景物，在像面上仍可获得清晰的图像，此时，近景 与远景之间的纵深度称为景深。 5、超焦点距离：当物镜向无限远物体对光时，不仅远处的物体构象清晰，而且在离开物镜 不小于某一距离H的所有物体，其构象都很清晰，这个距离H就称为超焦点距离。 第三章 1、航摄像片上特殊的点、线、面。 （1）像主点：摄影中心S在像片平面上的投影点。 （2）像底点：主垂线与像片面P的交点n称为像底点。 （3）等角点：倾角α的平分线与像片面交于点C称C点为等角点。 （4）主纵线：主垂面W与像平面P的交线称为主纵线W。 （5）等比线：过像主点平行于合线的直线称为等比线。 2、摄影测量常用的坐标系统，它们是如何定义的？ （1）像平面坐标系：是以该像片的像主点为坐标原点的坐标系，用来表示像点在像片面上的位置，在实际应用中，常采用框标连线的交点为坐标原点，称为框标平面坐标系。X、y轴的方向按需要而定，常取与航线方向一致的连线为x轴，航线方向为正。 （2）像空间坐标系：以摄影中心S为坐标原点，X轴和Y轴分别与像平面直角坐标系的X轴和Y轴平行，Z轴与主光轴重合，向上为正，像点的像空间坐标系表示为（x、y、-f）。 （3）像空间辅助坐标系：其坐标原点是摄影中心S坐标轴依情况而定，通常有三种方法：a、以每一条航线的第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系。 b、取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ，这样同一像点a在像空间坐标系中的坐标为x、y、z=（-f），而在像空间辅助坐标系中的坐标为u、v、w。 c、以每个像片对的左片摄影中
摄影测量学的发展状况Last revision on 21 December 2020
摄影测量学的发展状况 胡鹏 中国石油大学（华东）青岛校区，266555 摘要本文主要介绍了摄影测量学的概念及发展状况。随着信息时代的发展，3S技术的逐渐成熟，数字地球的逐步发展，以及先进的仪器设备制造产业的发展，摄影测量的应用领域也越来越宽.定位技术，空三，DOM制作，影像匹配，自动变换匹配是摄影测量学的核心，围绕着这些方法技术，摄影测量学的发展更加完善。 关键词摄影；测量；数字地球；定位技术；空三；DOM制作；影像匹配；自动变换匹配 The State of The Photographic Surveying Hu Peng China University of Petroleum（Qingdao Campus）26555 Abstract This passage is mainly about the concept and development of Photographic Surveying。With the development of information era，the maturity of 3S Technology, the development of the Digital Earth, and the development of the instrument equipment manufacturing industry, the application fields of the Photographic Surveying has become wider and wider. Positioning technology, aerial triangulation, DOM producing, image matching, automation matching are the core of the Photographic Surveying, around with these methods and technology, the development of Photographic Surveying will become more and more complete. Key words :Photography, Surveying, Digital Earth, Positioning technology, aerial triangulation, DOM producing, image matching, automation matching. 0 引言 随着计算机技术以及数字图像处理、模式识别、计算机视觉和人工智能等相关技术的不断发展,摄影测量与计算机学科相互渗透交叉,摄影测量在经历模拟摄影测量、解析摄影测量两个发展阶段后,现已进入数字摄影测量阶段,这对整个摄影测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。从测绘学科而言,传统的摄影测量已发展为新兴的信息产业;从摄影测量学科而言,经典的摄影测量已发展为摄影测量与计算机视觉。数字摄影测量所使用的设备最终将是计算机加上相应的标准外设,它的产品形式是全数字化的数字产品。随着传感器技术和自动化技术的发展,当代数字摄影测量不仅依然是遥感空间信息获取的重要分支学科,而且其研究及应用范围变得非常广泛。 现代测绘技术, 已向集成化、实时化、动态化、数字化、自动化、智能化方向发展。经典的大地测量平面定位手段逐步被全球卫星定位系统技术所取代;传统的地图测制手段正向数字化测图技术过渡;传统的模拟测绘产品逐步向数字化地理信息产品转变;传统的测绘“老三仪”,即经纬仪、水准仪、平板仪开始向以为代表的现代测绘技术手段转化, 传统的测绘产业逐步向现代地理信息产业或现代测绘产业转变。尤其3S集成, 满足实时、准时要求的空间信息处理技术的应用, 将大大加快空间信息获取、处理与更新的速度, 为国民经济建设和社会发展以及管理决策提供更广泛、更有效的服务
1空中三角测量：利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法。 2像点位移：由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当航摄的飞行姿态出现较大倾斜即像片有倾斜，地面有起伏时，便会导致地面点在航摄像片上构像相对于在理想情况下的构像，产生了位置的差异，这一差异称为像点位移。 3摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点间的空间距离。 4航向重叠：同一条航线上，相邻两张像片应有一定范围的影像重叠，称为航向重叠。 5旁向重叠：相邻航线相邻两像片的重叠度 6同名核线：同一核面与左右影像相交形成的两条核线，其中核面指物方点与摄影基线所确定的平面。 7像片的内方位元素：表示摄影中心与像片之间相互位置的参数，f,x0,y0 8像片的外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。 9相对定向：根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型。即确定一个立体像对两像片的相对位置。 10绝对定向元素：描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数。 11单像空间后方交会：利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影像上对应三个像点的影像坐标，根据共线条件方程，反求该像片的外方位元素。 12空间前方交会：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法，称为空间前方交会。 13同名像点：同名光线在左右相片上的构像 1、4D 产品是指 DEM 、DLG 、DRG 、DOM 。 2、摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量。 3、摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。 4、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。 5、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。 6、像点坐标的系统误差改正主要包括底片变形改正，摄影机物镜畸变差改正，大气折光改正和地球曲率改正。 7、共线方程表达的是像点、投影中心与地面点之间关系。 8、立体摄影测量基础是共面条件方程。 9、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。 10、航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。 11、地图是地面的正射投影，像片是地面的中心投影。 12、在像空间坐标系中，像点的z 坐标值都为-f 。 13、一张像片的外方位元素包括：三个直线元素(Xs 、Ys 、Zs ）：描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素(?、ω、κ) ) ：描述像片的空间姿态。 14、相对定向的理论基础、目的、标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交。 15、双像解析摄影测量的任务是利用解析计算方法处理立体像对，获取地面点的三维空间信息。 16、在摄影测量中，一个立体像对的同名像点在各自的像平面坐标系的x 、y 坐标之差，分别称为左右视差、上下视差。 17、解析法相对定向的理论基础是同名光线对对相交于核面内。 18、解析绝对定向需要量测 2 个平高和 1 个高程以上的控制点，一般是在模型四个角布设四个控制点。 19、解析空中三角测量按数学模型分为航带法、独立模型法、光束法。 20、像底点上不存在投影差，但存在倾斜误差。倾斜航片上等比线上点的倾斜误差等于零。 21、立体模型空间相对定向时，连续像对的相对定向元素为 ，单独像对的相对定向元素为 。 22、某像点的像平面坐标为(x,y)，摄影仪主距为f ，则该点在像空间坐标系中的坐标为(x ，y ，-f )。 23、摄影测量采用的五种常用坐标系中，地面测量坐标系是左手系。 24、恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是共面条件方程。 222 v w b b φωκ、、、、22211ωκ?κ?、、、、
摄影测量学习题 一、名词解释： 1、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。 2、光圈号数 ：相对孔径的倒数 3、景深 ：远景与近景之间的纵深距离称为景深 4、超焦点距离：当物镜向无限远物体对光时，不仅远处的物体构象清晰，而且在离开物镜 不小于某一距离H 的所有物体，其构象都很清晰，这个距离H 就称为超焦点距离或称为无限远起点 5、视场： 将物镜对光于无穷远，在焦面上会看到一个照度不均匀的明亮圆。这个直径为 ab 的明亮圆的范围称为视场 6、视场角 ：物镜的像方主点与视场直径所张的角2α。 7、像场 ：在视场面积内能获得清晰影像的区域 8、像场角； 物镜的像方主点与像场直径所张的角2β。 像主点：摄影机轴在框标平面上的垂足。 11、航向重叠 ：沿飞行方向上相邻像片所摄地面的重叠区。 12、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠 主光轴 ：通过诸透镜光轴的轴 主点： 主平面与光轴的交点 13、摄影基线 ：相邻像片摄影站(投影中心)之间的空间连线。 15、内方位元素 确定物镜后节点和像片面相对位置的数据。 16、外方位元素 确定摄影摄影机或像片的空间位置和姿态的参数 焦点 平行光轴的投射光线经物镜后产生折射，该折射线与光轴的交点。 17、像片倾角 航摄仪光轴与通过物镜中心的铅垂线所夹的角称为像片的倾斜角 19、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之间的夹角称为像片的旋 偏角 20、倾斜误差 因像片倾斜引起的像点位移 节点 投射光线与成像光线与光轴的交角u 和u ′相等时，投射光线与成像光线与光轴的交点。 21、投影差 因地形起伏引起的像点位移 22、摄影比例尺 航摄相片上某一线段构成的长度与地面上相应水平距离之比。 23、像片控制点 为联系地面与相片而测定地面坐标的像点。 相对孔径 物镜焦距与有效孔径之比 25、左右视差 同名像点在各自像平面坐标系中的x 坐标之差 26、上下视差 同名像点在各自像平面坐标系中的Y 坐标之差 27、核点 基线延长线与左、右像片的交点k 1、k 2称为核点 28、核线 核面与像片的交线称为核线 29、核面 通过摄影基线S 1S 2与任一地面点A 所作的平面W A 30、投影基线 两摄站的连线 31、像片基线 指相邻两张像片主点的连线 32、解析空中三角测量 即在一条航带几十条像对覆盖的区域或由几条航带几百哥像对构成 的区域内，仅仅由外业实测几个少量的控制点，按一定的数学模型，平差 解算出摄影测量作业过程中所需的全部控制点及每张像片的外方位元素 33、空间后方交会 就是利用地面控制点的已知坐标值反求像片外方位元素 ()()()()(){} 2332233213322232332 1[]Z X Y X Y Y Y X X X Z Y X X Y Z X Y Y X Z X Y X Y =-+-+-+-+--
名词解释 1空中三角测量：利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法。 2像点位移：由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当航摄的飞行姿态出现较大倾斜即像片有倾斜，地面有起伏时，便会导致地面点在航摄像片上构像相对于在理想情况下的构像，产生了位置的差异，这一差异称为像点位移。 3摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点间的空间距离。 4航向重叠：同一条航线上，相邻两张像片应有一定范围的影像重叠，称为航向重叠。 5旁向重叠：相邻航线相邻两像片的重叠度 6同名核线：同一核面与左右影像相交形成的两条核线，其中核面指物方点与摄影基线所确定的平面。 7像片的内方位元素：表示摄影中心与像片之间相互位置的参数，f,x0,y0 8像片的外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。 9相对定向：根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型。即确定一个立体像对两像片的相对位置。 10绝对定向元素：描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数。 11单像空间后方交会：利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影像上对应三个像点的影像坐标，根据共线条件方程，反求该像片的外方位元素。 12空间前方交会：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法，称为空间前方交会。 13同名像点：同名光线在左右相片上的构像 填空 1、4D 产品是指 DEM 、DLG 、DRG 、DOM 。 2、摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量。 3、摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。 4、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。 5、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。 6、像点坐标的系统误差改正主要包括底片变形改正，摄影机物镜畸变差改正，大气折光改正和地球曲率改正。 7、共线方程表达的是像点、投影中心与地面点之间关系。 8、立体摄影测量基础是共面条件方程。 9、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。 10、航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。 11、地图是地面的正射投影，像片是地面的中心投影。 12、在像空间坐标系中，像点的z 坐标值都为-f 。 13、一张像片的外方位元素包括：三个直线元素(Xs 、Ys 、Zs ）：描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素(?、ω、κ) ) ：描述像片的空间姿态。 14、相对定向的理论基础、目的、标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交。 15、双像解析摄影测量的任务是利用解析计算方法处理立体像对，获取地面点的三维空间信息。 16、在摄影测量中，一个立体像对的同名像点在各自的像平面坐标系的x 、y 坐标之差，分别称为左右视差、上下视差。 17、解析法相对定向的理论基础是同名光线对对相交于核面内。 18、解析绝对定向需要量测 2 个平高和 1 个高程以上的控制点，一般是在模型四个角布设四个控制点。 19、解析空中三角测量按数学模型分为航带法、独立模型法、光束法。 20、像底点上不存在投影差，但存在倾斜误差。倾斜航片上等比线上点的倾斜误差等于零。 21、立体模型空间相对定向时，连续像对的相对定向元素为 ，单独像对的相对定向元素为 。 22、某像点的像平面坐标为(x,y)，摄影仪主距为f ，则该点在像空间坐标系中的坐标为(x ，y ，-f )。 23、摄影测量采用的五种常用坐标系中，地面测量坐标系是左手系。 222 v w b b φωκ、、、、22211ωκ?κ?、、、、
摄影测量及其发展 一、摄影测量的基本原理 1、概论 摄影测量学的主要任务是从理论上研究摄影像片与所摄物体之间的内在几何和物理关系。利用这种几何关系可以确定被摄物体的形状、大小、位置等几何特性；利用它们之间的物理关系可以判定所摄物体的性质，做出正确的解释。为了实现上述目的，还需要从技术上研究和制造出摄影像片获取和处理的仪器、材料和作业方法。 摄影测量从本质上讲就是由二维影像→三维空间的学科。由测绘学科而言，摄影测量来自于“前方、后方交会”。而普通的测量定义则是在两个已知点1,2上，安置经纬仪，对未知点A测定水平角、垂直角，进行前方交会来测量未知点的坐标。 2、摄影测量的阶段：模拟摄影测量→解析摄影测量→数字摄影测量。 其中模拟摄影测量主要是指模拟测图仪进行的摄影测量，属于手工操作的模拟产品；解析摄影测量则主要是依据像片像点与相应地面点的数字关系，借助计算机用数学解算方法进行的摄影测量，属于机助作业员操作的模拟数字产品；数字摄影测量是从数字影像中获取物体三维空间数字信息的摄影测量，属于自动化操作的数字产品。 3、摄影测量的分类： （1）、航天摄影测量（卫星）：利用航天摄影资料所进行的摄影测量。 （2）、航空摄影测量（飞机）：利用航空摄影资料所进行的摄影测量。 （3）、地面摄影测量（近景）：利用地面摄影的像片对所摄目标物进行的摄影测量。 二、摄影测量的基本原理与方法 1、摄影测量的两个基本内容。 （1）、建立起影像和物体的基本关系，即在两张影像上测定同一目标点——对应性。（2）、由影像坐标计算空间坐标——建立影像与空间的解析关系。 2、由影像到物体的变换差数。 3、由影像到物体的解析关系。 通过同名特征点的提取，获得一组观测值，应用于电脑处理搞定。 4、怎样确定9个方位元素。 九个方位元素主要包括内方位元素，即其在坐标轴上的横、纵、高坐标和外方位元素，即在空间坐标系中和地面辅助坐标系中坐标。前者一般是已知的，而后者则主要靠航摄像片来确定。 5、计算机怎样确定对应关系。 其基本原理是： （1）、物体表面一般都是光滑的，因此物体表面上各点在图像上的投影是连续的，其视差也是连续的。 （2）、区域匹配。即粗匹配，是指将大的表面分成几个部分，然后通过某种对应关系或者某种方法，将同一场景不同视点的区域进行匹配。 （3）、用两个摄像机同时观察空间点，则该点在摄像机中分别所成的像，成为对应点，且一一对应。 （4）、极线约束。 6、摄影测量的两个基本问题。
第一章绪论 1、摄影测量学-----是对研究物体进行摄影、量测和解译所获得的影象，获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。 摄影测量的特点 ?1、在影像上量测，无需接触物体本身，因此很少受自然地理等条件的限制。 ?2、影象是客观事物的真实反映，信息丰富，可选择需要的物体影象进行量测、处理、 研究,从影象上获得最新最全面的几何或物理信息。 ?3、摄影测量大部分工作在内业进行，有利于自动化、数字化、智能化，工作效率高。摄影测量分类 按摄影站的位置：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量显微摄影测量、水下摄影测量 按研究对象不同：地形摄影测量、非地形摄影测量 按处理技术手段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量 摄影测量学的三个发展阶段 ?模拟摄影测量阶段(1851-1970) ?解析摄影测量阶段(1950-1980) ?提出摄影测量新概念——数字投影代替物理投影 ?数字摄影测量阶段(1970-现在）
第二章摄影测量解析基础 中心投影的正片位置和负片位置 a)负片位置：投影平面和物点位在投影中心的两侧 b)正片位置：投影平面和物点位在投影中心同一侧 c)摄影时的位置是负片位置，解算时的位置是正片位置，为了解算的方便，像点 和物点之间的几何关系并没有改变； 摄影比例尺 d)摄影比例尺指摄影像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距L之比 e)航摄比例尺----指水平像片，地面取平均高程时, 像片上的一线段Z与地面上相 应线段的水平距L之比 摄影仪摄影的要求 摄影方式 竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直 摄影航高：H=m?f 摄影重叠度 f)重叠摄影部分与整个像幅长的百分比称为重叠度 g)航向重叠p----同一条航线内相邻像片之间的影像重叠 h)旁向重叠q---相邻航线的重叠 P=60~65% q=30~35% 摄影比例尺特性 ? 1 )摄影比例尺愈大，则像片地面分辨率越高，有利影像的解译与提高成图的精度。 ?2) 摄影比例尺愈大，则摄影工作量增加, 摄影费用要增多，所以摄影比例尺要根据信息采集的精度确定。 量测用摄影机的特征 1.量测用摄影机的像距是一个固定的已知值 2.量测用摄影机承片框上具有框标 3.量测用摄影机的内方位元素值是已知的
摄影测量学 一、名词解释（每小题3分，共30分） 1摄影测量学2航向重叠 3单像空间后方交会4相对行高 5像片纠正6解析空中三角测量 7透视平面旋转定律8外方位元素 9核面10绝对定向元素 二、填空题（每空1分，共10分） 1摄影测量的基本问题，就是将_________转换为__________。 2物体的色是随着__________的光谱成分和物体对光谱成分固有不变的________、__________、和__________的能力而定的。 3人眼产生天然立体视觉的原因是由于_________的存在。 4相对定向完成的标志是__________。 5光束法区域网平差时，若像片按垂直于航带方向编号，则改化法方程系数阵带宽为_______，若按平行于航带方向编号，则带宽为_________。 三、不定项选择题（每小题2分，总计20分） 1、以下说法正确的是（）。 同名像点必定在同名核线上 B.像点、物点、投影中心必在一条直线上 C.主合点为主纵线与核线的交点D.等角点在等比线上 2、以下为正射投影的为（）。 A.框幅式相机拍摄的航片 B.地形图 C.用立体模型测绘的矢量图 D.数字高程模型 3、立体像对的前方交会原理能用于（）。 A.相对定向元素的解求 B.求解像点的方向偏差 C.地面点坐标的解求 D.模型点在像空间辅助坐标系中坐标的解求 4、解析内定向的作用是（）。 A．恢复像片的内方位元素 B.恢复像片的外方位角元素 C.部分消除像片的畸变 D. 恢复像片的外方位线元素 5、光学纠正仪是（）时代的产品，其投影方式属于机械投影。 A.模拟摄影测量 B.解析摄影测量 C.数字摄影测量 D.数字投影 6、卫星与太阳同步轨道是指（）。 A、卫星运行周期等于地球的公转周期 B、卫星运行周期等于地球的自传周期 C、卫星轨道面朝太阳的角度保持不变。 D、卫星轨道面朝太阳的角度不断变化。 7、以下（）不是遥感技术系统的组分。
摄影测量学复习资料 (全)
一、名词解释 1、解析相对定向：根据同名光线对对相交这一立体相对内在的几何关系，通过量测的像点坐标，用解析计算方法解求相对定向元素，建立与地面相似的立体模型，确定模型点的三维坐标。 2、GPS辅助空中三角测量：将基于载波相位观测量的动态 GPS 定位技术获取的摄影中心曝光时刻的三维坐标作为带权观测值，引入光束法区域网平差中，整体求解影像外方位元素和加密点的地面坐标，并对其质量进行评定的理论和方法。 3、主合点：地面上一组平行于摄影方向线的光束在像片上的构像 4、核线：立体像对中，同名光线与摄影基线所组成核面与左右像片的交线。 5、航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度。 6、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠。 7、影像匹配：利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名点 8、影像的内方元素：是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数。 9、影像的外方元素：描述像片在物方坐标的位置和姿态的参数。 10、景深：远景与近景之间的纵深距离称为景深 11、空间前方交会：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法，称为空间前方交会。 12、空间后方交会：利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程或反求像片的外方位元素这种方法称为单张像片的空间后方交会。 13、摄影基线：相邻两摄站点之间的连线。 14、像主点：像片主光轴与像平面的交点。 15、立体像对：相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。 16、数字影像重采样：当欲知不位于采样点上的像素值时，需进行灰度重采样。 17、核面：过摄影基线与物方任意一点组成的平面。 18、中心投影：所有投影光线均经过同一个投影中心。 19、单模型绝对定向：相对定向所构建的立体模型经平移、缩放、旋转后纳入到地面坐标系中的过程相对定向：根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型。即确定一个立体像对两像片的相对位置。 20、数字影像内定向：同一像点的像平面坐标与其扫描坐标不相等，需要加以换算，这种换算称为数字影像内定向。 21、像主点：摄影机主光轴在框标平面上的垂足 22、内部可靠性：一定假设条件下，平差系统所能发现的模型误差的下界值 22、外部可靠性：一定显著性水平和检验功效下，平差系统不能发现的模型误差对平差结果的影响。 23、摄影学：利用光学摄影机摄取相片，通过相片来研究和确定被摄物体的形状，大小，位置和相互关系的一门学科技术。 24、影像信息学：是一门记录、储存、传输、量测、处理、解译、分析和显示由非接触传感器影响获得的目标及其环境信息的科学技术和经济实体。
产品是指 、、、。 摄影测量学：是利用光学摄影机摄取照片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状大小位置和相互关系的一门科学技术 摄影测量按远近分为航天摄影测量、航空摄影测量，地面摄影测量，近景摄影测量，显微镜摄影测量。 摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量。 摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。 .由于立体像对选取的像空间辅助坐标系的不同分为连续像对与单独像对 摄影机的主距：航空摄影物镜中心至底片面的距离是固定值 .摄影比例尺：严格讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段为与地向上相应线段的水干距之比。摄影像片的影像比例尺处处均不相等 .摄影航高：摄影机的物镜中心至该面的距离 .绝对航高 ：摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 .相对航高：摄影物镜相对于某一基准面或某一点的高度 .制定航摄计划： .确定摄区范围；.选择航摄仪；.确定航摄仪的比例尺；，确定摄影航高；，需要像片数，日期等。 .摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离称为摄影基线。 .摄影资料的基本要求：.影像的色调，.像片的重叠，.像片倾角，.航线弯曲，,像片旋角 .像片倾角：空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，它偏离铅垂线的夹角应小于，夹角称为像片倾角。 .航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠，一般要求在％以上。目的：保证像片立体量测与拼接 .旁向重叠：相邻航线的重叠称为旁向重叠，重叠度要求在％以上 .中心投影：投影光线会聚与一点 .像主点：摄影机主光轴在框标平面上的垂足 .像底点：主垂线与像片面的交点 .摄影测量常用的坐标系统有哪些？ 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 .对于一张航摄像片其内外方位元素为内外方位元素均为常数， .内方位元素：内方位元素是表示摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数。即摄影中心到像片的垂距(主距)及像主点o 在像框标坐标系中的坐标00,y x .外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置与姿态的参数称为外方位元素， 外方位角元素：确定像空间坐标系的三轴在地面坐标系中的方向。 .像点在像空间直角坐标系与像空间辅助坐标系的变换关系： .同名像点：同名光线在左右相片上的构像 .摄影基线：同一航线内相邻两摄站的连线 .核线：核面与像片的交线，核线会聚于核点 .核面：摄影基线与地面点所作平面 .同名像点：地面上一点在相邻两张像片上的构像 123123123u x a a a x v R y b b b y w f c c c f ???????? ???????? ==????????????????--????????
一、名词解释 1、像片比例尺：像片上的线段l与地面上相应线段的水平距L之比。 2、绝对航高：摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 3、相对航高：摄影物镜相对于某一基准面的高度 4、像点位移：一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移 5、摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点的空间距离 6、航向重叠：同一航带内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠 7、旁向重叠：两相邻航带像片之间也需要有一定的影像重叠，这种影像重叠称为旁向重叠 8、像片倾角：摄影瞬间摄影机物镜主光轴偏离铅垂线的夹角 9、像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜（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的参数，即确定这三者之间相关位置的参数。 10、像片的内方位元素：确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数 11、像片的外方位元素：确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数 12、相对定向元素：确定像对中两像片之间相对位置所需的元素 13、绝对定向元素：确定单张像片或立体模型在地面坐标系中方位和大小所需的元素 14、单像空间后方交会：利用影像覆盖范围内一定数量的控制点空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程，反求该影响的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会 15、空间前方交会：由立体相对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标（某一暂定三维坐标系统里的坐标或地面量测坐标系坐标），称为立体像对的空间前方交会 16、双像解析摄影测量：按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标的方法，称为双像解析摄影测量。 17、空中三角测量：利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法18、POS：机载定位定向系统POS是基于全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于在无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取。 19、影像的灰度：规则格网排列的离散阵列 20、数字影像的重采样：当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数个（x,y）的数值时就需要进行内插，此时称为重采样 21、影像匹配：影像匹配即通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。 22、核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关 23、像片纠正：通过投影转换，将倾斜像片变换成规定比例尺水平像片的作业
数字摄影测量复习要点（2016.5） 1、摄影测量发展历程 模拟摄影测量(1851-1970) 模拟摄影测量主要是根据摄影过程的几何反转，反求地面点的空间位置。它所采用的仪器为光学投影器、机械投影器或光学-机械投影器模拟摄影过程，用光线交会被摄物体的空间位置。 解析摄影测量(1950-1980) 1957年，Helava提出用“数字投影代替”物理投影，数字投影就是利用电子计算机实时的进行共线方程的解算，从而交会出被摄物体的空间位置。 数字摄影测量(1970-现在） 利用数字影像相关技术，实现真正的自动化测图。 ?数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别： 1)处理的原始信息主要是数字影像； 2)以计算机视觉代替人眼的立体观测。 2、数字摄影测量的任务、特点 主要任务：使用星载(机载)传感器所获取的可见光影像对地球陆地区域进行信息提取，具体包括：目标量测、影像解译、地形图测绘、正射影像图制作、数字高程模型生成。 特点：数据量大、计算机运算速度快、技术精度高。 3、数字摄影测量 定义：数字摄影测量是利用影像相关技术来代替人眼的目视观测，自动识别同名点，实现几何信息的自动提取。 主要内容：影像及特征点的识别、同名像点的自动相关和匹配、数字影像纠正技术、数字高程模型（DEM）的制作、数字摄影测量系统的完整操作和测绘产品的生产。 4、计算机辅助测图 计算机辅助测图（又称数字测图）是利用解析测图仪或具有机助系统的模拟测图仪，进行数据采集和数据处理，测绘数字地图，制作数字高程模型，建立测量数据库。计算机辅助测图系统所处理的依旧是传统像片，且对影像的处理仍然需要人眼的立体量测，计算机则起数据记录与辅助处理的作用，是一种
《数字摄影测量》考查题 一、名词解释（每词3分，共30分） 1.数字摄影测量：基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、 数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄 对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。 2.灰度匹配：指把不同传感器获取的同一地区影像基于灰度的图像匹配算 法进行匹配，以左、右像片上含有相应的图像的目标区和搜索区中的像 元的灰度作为图像匹配的基础。 3.同名像点：同一地理位置目标点在不同像片上的构像点。 4.正射影像纠正：原始遥感影像因成像时受传感器内部状态变化、外部状 态、及地表状况的影响，均有程度不同的畸变和失真；对遥感影像的几 何处理，不仅提取空间信息，也可按正确的几何关系对影像灰度进行重 新采样，形成新的正射影像。 5.金字塔影像结构：对二维影像逐次进行低通滤波，增大采样间隔，得到 一个像元素总数逐渐变小的影像序列，将这些影像叠置起来颇像一座金 字塔，称为金字塔影像结构。 6.灰度量化：把采样点上的灰度数值转换成为某一种等距的灰度级。 7.核线：通过摄影基线与地面所作的平面称为核面，而核面与像面的交线 为核线。 8.数字高程模型：用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面 模型。 9.影像分割：把影像分割成互不重叠的区域并提取感兴趣目标的技术。 10.特征匹配：利用相关函数评价两幅影像特征点领域的相似性以确定对应 点 二、判断（每小题2分，共10分） 1.航摄像片上任意一点都存在像点位移。（正确） 2.最初的影像匹配是利用相关技术实现的，因此也常称影像匹配为影像相 关。（正确） 3.贝叶斯判别或相关系数为测度的匹配不可避免会发生错误，但其他基本 匹配方法发生错误的概率不比贝叶斯判别更小。（错误） 4.多点最小二乘影像匹配不仅可以基于像方，也可以基于物方。（正确） 5.基于特征匹配是最好的匹配方法。（错误） 三、简答题（每小题8分，共40分） 1.摄影测量学的新发展。 答：1）高分辨率遥感影像—数字影像+RPC；2）数码相机逐步应用于航 空摄影测量；3）POS 自动空三；4）动态GPS配合惯性测量系统 （GPS/IMU）；4）激光雷达/激光探测及测距系统（LIDAR）Light Detection And Ranging；5）干涉雷达INSAR 2.数字摄影测量的组成。 答：1）计算机辅助测图：一台计算机工作台，影像获取装置与成果输出