航空摄影测量第一章

6 航空摄影测量6.1 航空摄影机6.2 航空摄影6.3 航空摄影设计与实例6.4 航空摄影坐标系6.5 航摄像片的立体观察6.6 航片判读与调绘概念摄影测量是利用像片测定物体形状、大小和空间位置的方法。

摄影测量分为地形摄影测量和非地形摄影测量。

前者以物体与构像间的几何关系为基础，测绘出摄影区域的地形图。

后者一般指近景摄影测量，摄影机到摄影目标距离近，研究对象在体积和面积上较小，测量精度较高。

摄影测量的三阶段：航空摄影测量：利用航空摄影机在空中对测区有计划的摄影，获取符合航测制图要求的航摄像片。

航测外业：在野外实地进行像片联测和判读调绘。

航测内业：在室内航测仪器上测绘地形图。

1 航空摄影机小孔成像原理，在小孔处安装摄影物镜，在成像处放感光材料。

拍摄时也通过快门瞬间开启，直接在感光材料上感光，经过暗室显影、定影，形成底片，再经接触晒印，获得的正像即为航空像片。

航空摄影机结构图像机焦距（f）航空摄影机物镜中心到底片面的距离，称为航摄机主距，常用f表示。

与物镜焦距的关系？像幅有18*18cm2与23 *23cm2两种。

主距长焦距（>200mm）; 中焦距（100～200mm）短焦距（<100mm)像场角常角（<75o）; 宽角（75o~100o）; 特宽角>100o）2 航空摄影航片上某线段l地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影比例尺影），则像片比例尺等于像机焦距（地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。

比例尺：0H m =像片重叠度像片重叠部分是立体观察和像片连接所必须的条件。

航向重叠度：60－65％；旁向重叠度：15－30％；航带弯曲航带两端像主点之间的直线距离与偏离该直线最远的像主点到该直线垂距之比，一般规定不超过3%。

航带的弯曲会影响航向重叠和旁向重叠的一致性。

像片旋偏相邻两像片的主点连线与像幅沿航带分行方向的两框标连线之间的夹角称为像片的旋转角，一般要求小于6度。

《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。

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。

eLen航空摄影测量教学实验系统操作手册河海大学测绘科学与工程系/soft/目录第一章系统简介 (1)1.1系统主界面 (1)1.2系统工作流程图 (1)1.3功能简介 (1)第二章系统菜单 (4)2.1概述 (4)2.2文件菜单 (4)2.3像片坐标量测菜单 (8)2.4空间后交及前交菜单 (8)2.5相对及绝对定向菜单 (8)2.6空中三角测量菜单 (8)2.7立体匹配及编辑菜单 (9)2.8测绘成果生成菜单 (9)2.9非量测影像处理菜单 (9)2.10产品显示与输出菜单 (10)2.11帮助菜单 (10)第三章影像内定向 (11)3.1内定向的具体步骤 (11)3.2内定向的具体操作 (11)第四章像片坐标量测 (13)4.1单像坐标量测 (13)4.2双像坐标量测 (16)4.3立体坐标量测 (18)第五章空间后交及前交 (20)5.1空间后方交会和前方交会所需数据 (20)5.2空间后方交会和前方交会具体操作 (20)第六章相对定向和绝对定向 (23)6.1相对定向 (23)6.2绝对定向 (25)第七章空中三角测量 (28)7.1航带影像参数设置 (28)7.2航带法空中三角测量 (28)7.3光束法空中三角测量 (32)第八章立体匹配、编辑、测绘成果生成 (35)8.1核线影像生成 (35)8.2立体匹配 (35)8.3粗差自动剔除 (40)8.4点云数据投影编辑 (41)8.5红绿立体编辑 (44)8.6闪闭立体编辑 (45)8.7测绘成果生成 (45)第九章直接线性变换 (48)9.1直接线性变换所需数据 (48)9.2直接线性变换的具体操作 (48)第一章系统简介1.1系统主界面图1-1系统主界面1.2 系统工作流程图图1-2系统工作流程图1.3 功能简介1.参数设置以及数据输入参数设置主要是设置实验数据目录以及相关的影像参数等。

系统接受的数字影像，包括航片和普通数码影像，主要是.tif和.jpg格式。

第一章绪论摄影测量学分类1.根据摄影机平台的位置：航天摄影测量、航空~~、地面~~、水下~~2.与被测目标距离远近：航天~~、航空~~、地面~~、远景~、显微~~3.按用途分为：地形~~、非地形~~摄影测量学的三个阶段模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量摄影测量学的目的：测制各种比例尺的地形图摄影测量学的特点：在像片上进行量测和解译，无需接触被摄物体本身，因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像。

摄影测量学的主要任务：测制各种比例的地形图、建立地形数据库为地理信息系统、各种工程应用提供基础测绘数据第二章影像获取航空摄影测量优点：成图速度快，精度高，不受气候和季节的限制遥感定义：指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接触下获取某特征信息，并对这些信息进行提取，加工、表达和应用的一门科学和技术遥感技术：传感器技术；信息传输技术；信息处理、提取和应用技术；目标特征的分析与测量技术遥感技术分类：1.波谱性质：电磁波遥感技术、声呐~~、物理场~~2.感测目标的能源作用：主动~~、被动~~3.记录信息的表达形式：图像式~、非图像式~4.使用平台：航天~~、航空~~、地面~~5.应用领域：地球资源~、环境~、气候~、海洋~、第三章摄影测量基础知识正射投影：若投影光线相互平行且垂直于投影面，称为正射投影中心投影：若投影光线会聚于一点，称为中心投影像片重叠：为了满足测图的需要，在同一条航线上，相邻两像片应有一定范围的影像重叠，称为航向重叠，相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠摄影比例尺：航摄像片上一线段为L的影像与地面上相应线段的水平距离L之比绝对航高：摄影瞬间摄影机的物镜中心，相对于平均海水面的航高相对航高：相对于其他某一基准面或某一点的高度均为相对航高测量生产对摄影资料的基本要求1.影像的色调2.像片重叠3.像片倾角4.航线弯曲5.像片旋角内方位元素：摄影中心与像片之间相关位置的参数包括三个参数：f X.。

绪言：遥感(Remote Sensing )R.S.：定义——不直接接触物体本身，而是通过电磁波来探测地球和其它星体的物体性质及特点的一门综合性的探测技术。

第一章感光测定定义——定量的研究光对感光层的作用，并以数量表示其特性的一种方法称为感光测定。

感光特性：感光度 S反差系数γ宽容度 L灰雾密度 D0感色性微观特性：分辨率 R清晰度 A颗粒度 RMS调制传递函数 MTF曝光量H ——感光材料的乳剂层在曝光时间内单位面积所受光通量的总和。

光学密度 D——感光材料经曝光显影后变黑的程度。

阻光率O=F0/F F0为入射光通量，F为出射光通量。

光学密度（密度）：D=l g O景物的反差U：景物中最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。

影像反差△D：影像的最大密度与最小密度之差。

感光测定的步骤:曝光摄影处理量测密度绘制特性曲线灰雾部分D0，趾部，直线部分，肩部，反转部分反差系数γ——特性曲线的直线部分的斜率γ=1 正确恢复了被摄景物的亮度差γ>1 夸大了被摄景物的亮度差γ<1 缩小了被摄景物的亮度差从数值上说明了景物反差与影像反差之间的关系，不受ΔD的影响，它是感光材料客观存在的特性,它受显影条件的影响。

宽容度L——感光材料能够按比例记录景物亮度的曝光量范围。

分辨率：感光材料能清晰表达被摄景物微小细部的能力。

第二章空中摄影物理基础1、大气对太阳辐射的吸收与散射作用有哪些异同点吸收：（1）H20、CO2吸收红外，O3吸收紫外，尘埃则是非选择性吸收；（2）改变了太阳辐射的内能，使直射阳光的辐射能降低；（3）吸收仅降低大气透射率，航空景物反差不变。

散射：（1）散射强度取决于大气中气体分子的含量，有瑞利散射和弥散射两种；（2）散射只改变太阳辐射的方向，不改变内能；（3）散射会产生空中蒙雾亮度，降低航空景物的反差。

2、能够穿过大气层的电磁波谱段称为大气窗口；无法穿过大气层的电磁波谱段称为大气屏障。

3、空中蒙雾亮度对航空、航天摄影的影响散射使天空发光，其亮度称为空中蒙雾亮度（δ1 ）。

摄影测量学教案第一篇 摄影测量基础第一章 绪论主要内容：摄影测量学的定义，摄影测量学的分类，摄影测量要解决的基本问题，航空摄影测量的成图方法，摄影测量的成图作业工序，摄影测量的发展历程。

重点：摄影测量学的定义、分类，摄影测量要解决的基本问题，航空摄影测量测图方法，摄影测量的发展历程。

难点：学时安排：授课 ，实验 。

一、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。

二、分类：(一)、按研究对象：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧交向摄影测量等倾摄影测量等偏摄影测量正直摄影测量非地形摄影测量地形摄影测量 1、地形摄影测量：研究的对象是地区表面的形态，以物体与构像之间的几何关系为基础，最终根据摄影像片测绘出摄影区域的地形图。

2、非地形摄影测量一般是指近景摄影测量，顾名思义，研究的对象在体积和面积上较小，摄影机到摄影目标的距离较近，一般小于300m ，测量的精度相应地要求较高。

基本理论也是根据物体与构像之间的几何关系，但在处理技术上有着其特殊性。

测量成果乃是表示研究对象的一系列特征点的三维坐标值，即研究对象的数字模型可绘制所摄物体的立面图、平面图和显示立体形态的等值图。

(二)、按摄影站的位置：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧水中摄影测量地面摄影测量航空摄影测量航天摄影测量1、航天摄影测量 ：利用航天器和人造卫星、高空飞机进行摄影。

2、航空摄影测量：指的是地形摄影测量，从航摄飞机上对地面进行摄影，目的在于测绘地形图。

3、地面摄影测量：包括地面立体摄影测量和近景摄影测量。

前者在测绘特殊地区的地形图时常采用，后者是对科学技术专题科目进行研究时采用。

4、水中摄影测量是将摄影机置于水中，对水下地表进行摄影以绘制水下地形图，这属于双介质摄影测量。

三、摄影测量要解决的基本问题：将中心投影的像片转换为正射投影的地形图。

四、航空摄影测量绘制地形图的方法：⎪⎩⎪⎨⎧全能法微分法分工法综合法)(1、综合法：是摄影测量和地面地形测量相结合的测图方法。

航空摄影测量像控点布设与测量一、航空摄影测量概述从空中对地表指定的范围进行拍摄，从而获获取科学比例的航空影像，这是航空摄影测量的主要目的。

但是在实际拍摄过程中，很多获取的影响都是倾斜，而并不是完全垂直的。

即便是在较为平坦的地面，也满足航空拍摄水平的要求，在最后获取的影像也不可避免的会存在一定偏差。

作为航空摄影的对象，地球表面并不是完全平坦的，而是由于不同地势地貌的影响，存在凹凸不平的现象，因此利用航空拍摄所得到的像点位移难以将实际的情?r 体现出来。

由于摄影存在的偏差，导致影像中的地面目标无题位置与实际物体位置难以吻合，所获取的信息也就不够精准。

投影差主要体现在：像片边缘越近，其投影差较大；像片底点投影差不存在或者出现最小值，其投影差越大；目标高度过高或者地面点的高程较大，其投影差也随之增大。

因此，研究像控点的布设与测量能够有效解决这一问题。

二、航空测量像控点布设的原则和要求2.1 像控点布设原则在布设像控点过程中，需要遵守一定的原则：一是布设测区内的像控点，在布设过程中能够不受图幅范围限制的影响。

但是，在通常情况下，像控点的布设是在整个测区内根据航线来进行；二是平面点与高程点若布设在同一位置，需要尽可能的联测成为平高点；三是如果是相邻航线或者相邻像对中的控制点，要尽可能的将其作为公共控制点。

如果在航线间，像片排列是互相交错，没有出现重叠的情况下，则需要对其分别进行控制点的布设；四是自由图或者非连续作业图待测的情况下，这些图边的控制点应当布设在图形罗廓线的外面，从而确保成图时能够达到满幅；五是在进行航空摄影之前，如果地面有控制点的点位，需要将其设置在地面明显的标记。

这样不但能够提高后续刺点的精确度，同时也大大加强了控制点的可靠性；六是在像片上选择控制点位置的时候，需要选择已经做好明显标记的目标点上，这样不但能够有利于后续的立体观察，同时也能够更好的辨认点位。

2.2 像控点布设要求在进行航空摄影像测量中，像控点的布设需要根据以下要求来进行：首先，像片的重叠部门是布设控制点的位置，如果是在航向方向上在航向方向上，三张像片重叠部分，或者旁向方向上，重叠部分的中线位置附近；其次，在布设控制点的时候，要避开像片边缘小于1cm的位置。

航空摄影测量根据在航空飞行器上拍摄的地面像片，获取地面信息，测绘地形图。

主要用于测绘1:1000～1:100000各类比例尺的地形图。

航摄像片是航空摄影测量的基本资料，是用画幅式航摄机，按照严格的航摄要求摄得的（见航空摄影）。

原理单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，而摄影过程的几何反转则是立体测图的基本原理。

广义来说，前一情况的基本原理也是摄影过程的几何反转。

20世纪30年代以后，摄影过程的几何反转都是应用各种结构复杂的光学机械的精密仪器来实现的。

50年代，开始应用数学解析的方式来实现。

图1就是用光学投影方法实现摄影几何反转的示意图。

图中假设两张相邻的航摄像片覆盖了同一地面AMDC，它们在左片P1上的构像为ɑ1m1d1c1，右片P2上的构像为ɑ2m2d2c2,两摄站点S1和S2间的距离为基线B。

如将这两张像片装回与摄影镜箱相同的投影器内,后面用聚光器照明,就会投射出同摄影时相似的投影光束。

再把这两个投影光束安置在与摄影时相同的空间方位，并使两投影中心间的距离为b （b为按测图比例尺缩小的摄影基线），此时所有的同名投影光线都应成对相交,从而得出一个地面的立体模型A＇M＇D＇C＇。

这时, 用一个空间的浮游测标（可作三维运动）去量测它，就可画得地形图。

理论航空摄影测量的主题，是将地面的中心投影（航摄像片）变换为正射投影（地形图）。

这一问题可以采取许多途径来解决。

如图解法、光学机械法（亦称模拟法）和解析法等。

在每一种方法中还可细分出许多具体方法，而每种具体方法又有其特有的理论。

其中有些概念和理论是基础性的，带有某些共性，如像片的内方位元素和外方位元素,像点同地面点的坐标关系式,共线条件方程，像对的相对定向，模型的绝对定向和立体观测原理等。

像片的内方位元素和外方位元素内方位元素用以确定摄影物镜后节点（像方）同像片间的相关位置。

利用它可以恢复摄影时的摄影光线束。

内方位元素系指摄影机主距 f和摄影机物镜后节点在像平面的正投影位于框标坐标系中的坐标值(x0,у0)。