光束法空中三角测量

《摄影测量学》课程笔记第一章绪论一、摄影测量学的基本概念1. 定义摄影测量学是一种通过分析摄影图像来获取地球表面及其物体空间位置、形状和大小等信息的科学技术。

它结合了光学、数学、计算机科学和地理信息科学等多个领域的知识，为地图制作、资源管理、环境监测和工程建设等领域提供精确的数据。

2. 分类- 地面摄影测量：使用地面上的摄影设备进行的摄影测量，适用于小范围或精细的测量工作。

- 航空摄影测量：利用飞行器（如飞机、无人机）搭载摄影设备进行的摄影测量，适用于大范围的地形测绘。

- 卫星摄影测量：通过卫星搭载的传感器获取地球表面信息，适用于全球或大区域的环境监测和资源调查。

3. 应用领域- 地图制作：制作各种比例尺的地形图、城市规划图和专题地图。

- 土地调查：进行土地分类、土地权属界定和土地使用规划。

- 城市规划：辅助城市设计和基础设施规划。

- 环境监测：监测环境变化，如森林覆盖、水资源和污染状况。

- 灾害评估：评估自然灾害的影响范围和损失。

- 军事侦察：获取敌对地区的地理信息。

二、摄影测量学的发展历程1. 早期摄影测量（19世纪中叶-20世纪初）- 1839年，法国人达盖尔发明了银版照相法，这是摄影技术的起源。

- 1851年，瑞士工程师普雷斯特勒使用摄影方法绘制了第一张地形图。

- 1859年，法国人布洛克发明了立体测图仪，使得通过摄影图像进行三维测量成为可能。

2. 现代摄影测量（20世纪初-20世纪末）- 20世纪初，德国人奥佩尔提出了像片纠正和像片定向的理论，为摄影测量学的理论基础做出了贡献。

- 1930年代，随着航空技术的发展，航空摄影测量开始广泛应用。

- 1950年代，电子计算机的出现为摄影测量数据的处理提供了新的工具。

- 1960年代，数字摄影测量开始发展，利用计算机技术进行图像处理和分析。

3. 空间摄影测量（20世纪末-至今）- 1970年代，卫星遥感技术开始应用于摄影测量，提供了全球范围内的地理信息。

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航测无人机空中三角测量及加密（空三）解析空中三角测量指的是用摄影测量解析法确定区域内所有影像的外方位元素。

在传统摄影测量中，这是通过对点位进行测定来实现的，即根据影像上量测的像点坐标及少量控制点的大地坐标，求出未知点的大地坐标，使得已知点增加到每个模型中不少于4个，然后利用这些已知点求解影像的外方位元素，因而解析空中三角测量也称摄影测量加密或者空三加密。

1、光束法空中三角测量光束法区域网空中三角测量是以一张像片组成的一束光线作为平差的基本单元，是以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共点的光线实现最佳交会，并使整个区域最佳地纳入到已知的控制点坐标系统中去，以相邻像片公共交会点坐标相等、控制点的内业坐标与已知的外业坐标相等为条件，列出控制点和加密点的误差方程式，进行全区域的统一平差计算，求解出每张像片的外方位元素和加密点的地面坐标，见图1：图1 光束法区域网平差对于目前全自动处理的空三软件，一般是利用影像自动匹配出航向和旁向的像点，将全区域中各航带网纳入到比例尺统一的坐标系统中，拼成一个松散的区域网，确认每张像片的外方位元素和地面点坐标的概略位置，然后根据外业控制点，逐点建立误差方程式和改化法方程式，求解出每张像片的外方位元素和加密点的地面坐标。

在获得每张像片的外方位元素和加密点地面坐标的近似值后，就可以用共线条件方程式，列出每张像片上控制点和加密点的误差方程式。

对每个像点可列出下列两条关系式，即：图2式中：图3对于外业控制点，如果不考虑它的误差，则控制点的坐标改正数dX=dY=dZ=0。

当像点坐标为等权观测时，误差方程式对应的法方程式为：图3公式图3含有像片外方位元素改正数X和待定点地面坐标改正数t两类未知数。

对于一个区域来说，通常会有几条、十几条甚至几十条航带，像片数将有几十、几百甚至几千张。

每张像片有6个未知数，一个待定点有3个未知数。

如若全区有N条航带，每个航带有n张像片，全区有m个待定点，则该区域的末知数为6n X N+3m个。

光束法空中三角测量光束法是一种利用光束进行空中三角测量的方法。

在此方法中，光束的传播路径被测量并用于确定观测者与目标之间的距离和方向。

基本原理在光束法中，光束被从观测点发射出去，穿过被测目标（如建筑物）并反射回观测点。

观测者可以通过记录光束的传播时间和光束反射的位置来计算目标的距离和方向。

具体来说，观测者首先在观测点上安装一个激光器，发射光束。

光束会穿过被测目标并反射回观测点，然后被一个接收器接收。

观测者可以记录下发射和接收光束时刻的时间戳，用来计算光束的传播时间。

此外，观测者还需要记录下光束的反射位置（这可以通过对反射光束进行测量来实现），并用这些数据计算出目标的距离和方向。

应用光束法广泛应用于航空、航天、土木工程、建筑学等领域，包括以下应用：1. 建筑物高度测量：在建筑学中，光束法可以用于测量建筑物的高度和形状。

使用者可以利用这些数据来计算建筑物的体积、面积和其他参数。

2. 桥梁设计和监测：光束法可以用于桥梁的设计和监测。

使用者可以使用光束法来计算桥梁的长度、高度和其他参数，并对桥梁进行监测，以确保它们的结构完整性并及时发现任何问题。

3. 土地测量和地形建模：光束法可用于测量大面积的土地，比如森林、沙漠等地区。

使用光束法可以绘制出这些区域的地形模型，并用于各种目的，如地图绘制、旅游规划等。

优点与传统的测量方法相比，光束法具有以下优点：1. 高精度：光束法可以提供高度精确的数据，这对于一些需要高精度数据的领域如航空、航天、水利、地质、建筑学等都非常重要。

2. 高效性：光束法可以快速地获得数据，运行速度快，可用于大面积的测量，且在数据收集过程中不会干扰被测目标的形态。

3. 安全性：光束法不需要在被测目标上进行操作，可减少人员在施工及观测过程中的风险。

总结光束法是一种使用光束进行空中三角测量的方法，可用于建筑物高度测量、桥梁设计和监测、土地测量和地形建模等领域。

相比传统测量方法，光束法具有高精度、高效性及安全性等优点。