航空摄影测量基础及应用

航空摄影测量在城市三维建模中的应用摘要：城市三维建模是现代城市规划与管理领域中不可或缺的重要工具，而航空摄影测量技术的应用为这一领域注入了全新的活力与可能性。

通过航空器搭载先进摄影测量仪器，能够以前所未有的精度和广度获取城市地理信息。

这不仅洞察了城市的空间结构，还为规划者提供了直观的三维视角。

本文将探讨航空摄影测量技术在城市三维建模中的关键作用，剖析其在解决城市规划和管理难题中的潜力。

关键词：航空摄影测量；城市；三维建模引言航空摄影测量在城市三维建模中的应用是一门蓬勃发展的科学，为城市规划、管理与发展提供了新的视角和技术支持。

随着航空技术的不断进步，航空摄影测量在获取高精度、大范围地理信息方面展现出独特优势。

通过对摄影测量原理和先进技术的研究将了解如何利用这一技术手段，实现对城市空间的全面、精准把握，为现代城市发展提供更为智能、科学的支持。

1城市三维建模的背景和重要性随着城市化的加速推进，城市规模扩大，空间结构变得更加复杂，传统的二维规划和建模方法逐渐难以满足对城市空间全面了解的需求，城市三维建模技术的崛起填补了这一空白，使城市空间的多维信息得以准确获取和表达。

城市三维建模的重要性在于它为城市规划提供了更为直观、全面的视角，传统规划主要依赖于平面图纸，难以真实还原城市的垂直维度，而三维建模技术通过以立体方式展现城市使规划者、政府和公众能够更清晰地理解城市的空间结构，从而更好地进行城市规划和决策。

此外，通过将城市各个要素以三维形式呈现让城市管理者可以更精准地监测和分析城市的运行状况，从而制定更科学的城市管理策略，这种技术手段的引入有利于提高城市的运行效率，优化资源分配，实现智慧城市的目标[1]。

2航空摄影测量技术分析航空摄影测量技术是一门借助航空器进行高空拍摄和测量的先进技术，广泛应用于地理信息获取、测绘制图、城市规划等领域，通过使用先进的摄影测量仪器和航空器，这一技术能够实现对大范围地理区域的高精度数据获取，为各种应用领域提供了强大支持。

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。

摄影测量学基础知识点一、摄影测量学的基本概念。

1. 摄影测量学定义。

- 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。

简单来说，就是利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置的学科。

2. 摄影测量的分类。

- 按距离远近分。

- 航天摄影测量：利用航天器（卫星、航天飞机等）上的摄影机对地球表面进行摄影，获取大面积的影像数据，主要用于地形测绘、资源调查、环境监测等全球性或大区域的项目。

- 航空摄影测量：通过飞机等航空飞行器上的航空摄影机对地面进行摄影，是地形测绘、城市规划等中常用的测量手段，它可以获取较高分辨率的影像，覆盖范围相对航天摄影测量小，但精度较高。

- 地面摄影测量：将摄影机安置在地面上，对目标物进行摄影测量。

常用于近景摄影测量，如建筑变形监测、文物保护中的三维建模等。

- 按用途分。

- 地形摄影测量：主要目的是测绘地形图，获取地面的地形地貌信息，包括等高线、地物位置等。

- 非地形摄影测量：用于测定物体的外形、大小和运动状态等，在工业制造（如汽车外形检测）、生物医学（如人体骨骼测量）等领域有广泛应用。

3. 摄影测量的发展历程。

- 早期的摄影测量主要基于模拟摄影测量仪器，如立体测图仪等。

通过光学机械的方法，将摄影像片进行模拟处理，实现地形测绘等功能。

- 随着计算机技术的发展，进入解析摄影测量阶段。

通过建立数学模型，利用计算机解算像片上像点的坐标，提高了测量的精度和效率。

- 现在，数字摄影测量成为主流。

它以数字影像为基础，利用计算机视觉、图像处理等技术，实现自动化、智能化的摄影测量处理，如数字高程模型（DEM）生成、正射影像图制作等。

二、摄影测量的基本原理。

1. 中心投影原理。

- 摄影测量中，摄影机的镜头相当于一个中心投影的投影中心。

地面上的点在像片上的成像过程是中心投影。

- 设地面点A，摄影中心S，像点a，在中心投影下，A点发出的光线通过镜头S 后，在像平面上成像为a点。

无人机在航空摄影测量领域的应用
无人机在航空摄影测量领域的应用非常广泛，以下是具体的一些应用：
1. 基础测绘：无人机可以用于地形测绘、地籍测绘、房产测绘等基础测绘工作。

通过搭载高精度的相机和传感器，无人机能够获取高分辨率的航空影像，为地形测量、地籍调查和房产测量等提供准确的数据支持。

2. 土地资源调查监测：无人机可以用于土地资源调查和监测，包括土地利用现状调查、土地资源动态监测等。

通过无人机航拍获取的高分辨率影像，可以对土地利用情况进行实时监测和分析，为土地资源管理和规划提供决策支持。

3. 土地利用动态监测：无人机可以用于土地利用动态监测，包括土地利用变化监测、土地资源开发利用监测等。

通过定期或不定期的无人机航拍，可以及时发现土地利用变化情况，为土地资源管理和规划提供实时数据支持。

4. 数字城市建设和应急救灾测绘数据获取：无人机可以用于数字城市建设和应急救灾测绘数据获取，包括城市规划、城市设计、城市管理、应急救援等。

通过无人机航拍获取的高分辨率影像和数据，可以为数字城市建设和应急救灾提供准确的数据支持，提高城市管理和应急救援的效率和准确性。

5. 国土监察和资源开发：无人机可以用于国土监察和资源开发，包
括矿产资源调查、地质环境监测、国土资源管理等方面。

通过无人机航拍获取的高分辨率影像和数据，可以对矿产资源、地质环境进行实时监测和分析，为国土资源管理和规划提供决策支持。

总之，无人机在航空摄影测量领域的应用非常广泛，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，尤其在小区域和飞行困难地区具有明显优势。

航空摄影测量的基础知识一、航空摄影定义：空中摄影是利用飞机或其它飞行器（如气球、人造卫星和宇宙飞船等），在其上装载专门的摄影机对地面进行摄影而获得像片，其中用飞机进行空中摄影的叫航空摄影。

航空摄影具有以下优点：（1）可以居高临下地观察；（2）航片能把观察到的各种地面特征在同一时间里客观地记录下来；（3）记录动态现象；（4）航片是现状的永久性记录，且有充裕时间来仔细研究，可将外业现场搬至室内探讨；（5）提高空间分辨率。

1、摄影方式按摄影机镜头主光轴的方位不同，摄影方式分为垂直摄影和倾斜摄影两种。

镜头主光轴处于铅垂位置的摄影称为垂直摄影，实际上，很难控制摄影机主光轴的铅垂，常含有微小的倾斜角，只要倾角小于2度都称之为垂直摄影。

镜头主光轴偏离铅垂直位置的倾斜角大于2度时就称之为倾斜摄影。

2、对航空像片的要求（1）影像呈像清晰、色调一致、反差适中。

（2）一条航线上相邻两张像片应有一定的重叠影像，一般要求55%-65%的重叠度。

相邻航线之间的影像重叠，称为旁向重叠，要求有30%左右的重叠度。

（3）航摄像片倾斜角应越小越好，一般不应大于2度，个别最大倾斜角不应超过3度。

（4）航线弯曲最大偏离值与航线全长之比不大于3%。

3、像片比例尺像片上某两点间的距离与地面上相应两点的水平距离之比，叫像片比例尺。

通常用表示：——摄影镜头的焦距；——镜头中心相对于地面的高度，称为相对航高。

由于各种因素的综合影响，蛇形时飞机不可能始终保持同样的高度，地面也总有起伏，航高并不一致，因而像片上各部分的比例尺亦是不一致的。

二、航空摄影的投影方式1、中心投影：空间任意一点M 与一固定点S的连线（或其延长线）被一给定的平面P所截时，则此直线与平面的交点m，就叫做M点的中心投影。

M 点称物点，S点称投影中心，m点为点M的像。

MS为投影光线，P为投影面。

按中心投影定义知：物点M、像点m和投影中心S这三点是共线的。

位置关系如图：m点位于M点和S点之间 M点位于m点和S点之间 S 点位于M点和m点之间。