太原理工大学摄影测量学-第七章数字摄影测量基础2

《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。

数字摄影测量定义一：基于数字影像与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，提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。

数字摄影测量定义二：基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝影像、数字影像或数字化影像）提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。

数字摄影测量的基本范畴：确定被摄定对象的几何和物理属性，即量测和理解。

计算机辅助测图：以计算机及其输入、输出设备为主要制图工具实现从影像中提取地图信息及其转换、传输、存储、处理和显示。

一个完全的机助测图系统包括数据采集、数据处理和数据输出三部分。

数据采集主要过程：1）像片的定向，在解析测图仪上要进行解析内定向、相对定向和绝对定向或一步定向，在机助的立体坐标仪也要经过上诉定向。

2）像片定向后，要输入一些基本参数，如测图比例尺、图幅的图廓点坐标、测图窗口参数。

3）为了形成最终形式的库存数据，必须给不同的坐标（地物）以不同的属性代码（特征码），因而从测量每一个地物之前必须要输入属性码。

4）逐点量测地物上的每一个应记录点，或对地物、地貌（等高线等）进行跟踪，由系统确定点的记录与否。

5）当发现错误时进行联机编辑，包括删除、修改、增补等功能，不过联机编辑不宜过多以免降低测图仪利用效率。

6）所测数据以图形方式显示在计算机屏幕上，以便监测量测结果的正确与否。

为快速确定需要编辑的地物，在数据采集时要建立屏幕检索表（作用）。

数字地面模型（DTM ）：是地形表 面形态多种信息（地形、环境、土地利用、人口分布等）的一 种数字化表示。

数字表面模型（DSM ）：包含了地表建筑物、桥 梁和树木等高度的数字高程模型数字高程模型DEM ：一个地理信息数据库的基本内核，若只考虑DTM 的地形分量，则为DEM 。

表示区域D 上的三维数字向量序列。

}{n i Z Y X V i i i i ...2,1),,,(==其中，（X,Y)是平面坐标,Z 是D Y X i i ∈),(点对应的高程。

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.。

数字摄影测量学一、课程说明课程编号：010415Z10课程名称（中/英文）：数字摄影测量学/Digital Photogrammetry课程类别：专业核心课学时/学分：48/3 （其中实验学时：10）先修课程：摄影测量学基础、数字图像处理、误差理论与测量平差基础适用专业：遥感科学与技术教材、教学参考书：1、《数字摄影测量学》，张祖勋、张剑清，武汉测绘科技大学出版社,1997.12、《遥感影像的数字摄影测量》，陈鹰编著，同济大学出版社，20033、《摄影测量学》，张剑清、潘励、王树根编著，武汉大学出版社，20034、《摄影测量原理续编》，王之卓，绘出版社,1990二、课程设置的目的意义该课程为遥感技术与科学专业的必修课、主干课。

本课程的任务是使学生掌握数字摄影测量的基础理论、以及4D产品生产的基本方法。

三、课程的基本要求对应的专业培养要求1.4.3摄影测量与激光扫描数据处理（1）掌握航空摄影相片的解析、像点测量及立体测图的原理与方法，摄影测量解析计算方法及数字摄影测量基本理论与方法；（3）掌握基于摄影测量与遥感的数字线划图、数字高程模型、数字正射影像图和数字栅格地图的生产技术、生产流程及质量管理；2.1 工程实践能力掌握遥感工程项目的设计、数据采集、数据处理、统计分析与专题制图工作。

工程设计中，能理解工程应用要求，掌握外业施测和内业数据处理方法，严格贯彻专业设计规范和专业设计流程，选用合适仪器和数据源、外业实施方案、数据处理方法及软件。

知识：掌握数字摄影测量的基础理论、4D产品的生产的知识。

能力：能编写数字摄影测量的简易程序。

素质：了解数字摄影测量的发展现状，能利用数字摄影测量的基础知识处理新型传感器数据。

四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等课堂教学内容与要求第一章绪论（2课时）1.1 摄影测理的发展阶段及特点1.2 数字摄影测量1.3 全数字摄影测量的若干典型问题教学要求：了解摄影测量的发展现状以及数字摄影测量的若干典型问题。

数字摄影测量的理解数字摄影测量是指利用数字相机和计算机等技术手段，通过对影像进行处理和分析来获得空间数据和测量结果的一种测量方法。

其主要原理是通过相机成像获取物体的影像，然后利用摄影测量的理论和方法，通过对影像的处理和解算，得到物体的三维坐标、形状、尺寸和运动等参数。

相比传统的测量方法，数字摄影测量具有高效、快捷、准确、经济等优点。

数字摄影测量的理解可以从以下几个方面来进行：1. 影像获取：数字摄影测量的第一步是通过数字相机或无人机等设备获取物体的影像。

相机的内参和外参参数，即焦距、传感器尺寸、姿态参数等，需要事先进行标定，以保证影像的准确性。

2. 影像处理：获取到的影像需要进行预处理，包括去畸变、影像配准、控制点提取等步骤。

去畸变是为了消除相机镜头的畸变影响，使影像的几何性质更加准确。

影像配准是通过对比多幅影像的共同点，将它们转换到一个共同的坐标系下，以实现影像的整合和拼接。

控制点提取是选取影像中具有明确位置信息的点，用于后续的解算和定位。

3. 解算与定位：通过对影像进行三维重建和解算，可以获取到物体的三维坐标和形状信息。

这一步通常需要使用计算机视觉和计算机图形学等相关算法和技术，如立体匹配、束法平差等。

解算结果可以用于测量物体的尺寸、形变、运动轨迹等。

4. 精度评定：数字摄影测量的结果需要进行精度评定，以验证其准确性和可靠性。

常用的评定方法包括重复测量、与实地调查数据对比、控制点精度评定等。

总之，数字摄影测量通过利用数字相机和计算机等技术手段，对影像进行处理和分析，可以获得物体的空间数据和测量结果。

它在地理测量、建筑工程、文物保护、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

数字摄影测量学 每一篇 摄影测量基础每一章 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。

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。

数字摄影测量技术的基本原理与操作要点引言随着科技的发展，数字摄影测量技术在测绘、建筑、地理信息系统等领域得到了广泛应用。

它相对于传统的摄影测量技术拥有更高的精度和效率，可以快速获取大量的三维数据，并进行准确的测量与分析。

本文将介绍数字摄影测量技术的基本原理与操作要点，帮助读者更好地了解并应用该技术。

一、数字摄影测量技术的基本原理1.1 相机投影原理数字摄影测量技术是利用相机的投影原理进行测量的。

相机将三维空间中的景物投影到二维的成像平面上，通过测量成像平面上的像点的位置和对应的三维坐标信息，可以计算出景物在空间中的几何形状和位置。

1.2 特征点匹配与跟踪为了确定像点在成像平面上的位置，需要通过特征点匹配与跟踪的方法来找到对应的像点。

这个过程要求图像中的特征点在不同图像中能够稳定地被识别和跟踪。

1.3 空间三角法在确定了像点在成像平面上的位置后，通过空间三角法可以计算出景物在空间中的几何形状和位置。

根据不同的摄影测量需求，可以采用不同的三角法进行测量。

二、数字摄影测量技术的操作要点2.1 相机校准在进行数字摄影测量前，需要对相机进行校准。

相机的校准主要包括内部参数与外参数的标定。

内部参数是指相机的焦距、主点位置等固有参数，而外参数是指相机的旋转角度、平移向量等位置参数。

相机的校准对测量精度和稳定性至关重要。

2.2 像点提取在进行特征点匹配与跟踪前，需要从图像中提取出有用的特征点。

常用的特征点提取算法包括Harris角点检测、SIFT和SURF等算法。

根据实际情况选择合适的算法，提取出稳定而且具有代表性的特征点。

2.3 特征点匹配与跟踪特征点匹配与跟踪是数字摄影测量的关键步骤。

在进行特征点匹配时，可以采用基于特征描述子的算法，如SIFT、SURF等进行匹配。

匹配成功后，使用光流法或追踪算法进行特征点的跟踪。

2.4 空间三角法测量在特征点的匹配与跟踪得到了像点的位置信息后，可以利用空间三角法进行测量。