摄影测量

1. 摄影测量 : 从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其
环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术

2. 摄影测量学的分类 ： 按摄影距离分为:(1)航空摄影测量（2）航天摄影测量（3）地
面摄影测量（4）近景摄影测量（5）显微摄影测量 ； 按应用对象分为: ①地形摄影
测量 ②非地形摄影测量 ； 按影像信息处理的技术手段分为:（1）模拟摄影测量
（2）解析摄影测量（3）数字摄影测量

3. 真值：观测一个量时，该量本身所具有的真实大小。 （ 理论值 、约定真值）
约定真值：也称指定值、最佳估计值、约定值或参考值
（误差是针对真值而言的，真值一般都是指约定真值）
4. 误差 ：测量值与真值之差 ①系统 ② 随机 ③ 粗差
5. 随机误差：在相同条件下，多次测量同一量值时，如果误差在大小、符号上表现出偶
然性，即单个误差无规律，但大量误差的总体具有一定统计规律

6. 测量平差：依据某种最优化准则，由一系列带有观测误差的测量数据，求解未知量的
最佳估值及精度的理论和方法。

7. 测量平差 ：必要观测 多余观测
必要观测数t : 能够唯一确定一个几何模型所必要的观测。
特点: 给定几何模型，必要观测及类型即定，与观测无关。必要观测之间没有任何函数关
系，即相互独立。

8. 多余观测数:观测值的个数n与必要观测个数t之差，一般用r表示，r=n-t。
9. 最小二乘原理 ： 测量结果的最可信赖值应使残余误差平方和最小
10. 间接平差 : 在一个平差问题中，当所选的独立参数的个数等于必要观测数t时，可将
每个观测值表示成这t个参数的函数，组成观测方程，这种以观测方程为函数模型的
平差方法

11. 间接平差的基础方程 :
法方程 ：
12. 框标 ：设置在摄影机焦平面上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上建立像方坐
标系

13. 量测用摄影机的特点 ： ①像距是一个固定值，几乎等于摄影机物镜的焦距
②像面框架有框标标志，作为区分量测用与非得重要标志 ③内方位元素已知

14. 航空摄影按摄影机物镜的焦距分类 ：短焦距 f<150mm 中 150—300mm 长 >300mm
光学航摄机的像幅一般为18*18cm 23*23cm 30*30mm
15. 航空摄影的基本要求 ：①像片倾角在2°-3°之间 ②同一航带内最大航高之差
不得大于30m，摄影区域内实际航高与设计航高之差不得大于50m ③航向重叠
度 >60% 旁向重叠度 30%左右 ④航带弯曲度 R% ≤ 3% ⑤像片的旋偏角一般
小于6°，个别最大应大于8°，而且不能连续3片超过6°

0PVB
T
111ˆntntn
lxBV

)(0dBXLl

PlBPBBWNxTTBB11)(ˆ
16. 中心投影 ：投影射线汇聚同一点的投影
正射投影 ：投影射线相互平行且与投影平面正交的投影
17. 内方位元素 ：表示摄影中心与像片之间相互位置关系的参数
（摄影中心s到像片额垂距f , 像主点O在像框标系中的坐标xo,yo）

外方位元素 ：表示摄影瞬间摄影中心和像片在地面坐标系中位置和姿态的参数
（线元素：摄影中心在地面坐标系中的位置（Xs,Ys,Zs）角元素 ：描述像片在摄影瞬
间的空间姿态[航向倾角ψ﹑ 像片旋角κ﹑ 旁向倾角ω]）

18. 像方空间坐标系： ① 像平面坐标系 ②像空间坐标系S-xyz(x,y,-f)
③像空间辅助坐标系S-XYZ（X,Y,Z） { （1）以铅垂方向为Z轴，航线方向为X
线 （2）以每个像对的左片摄影中心为原点，摄影基线及左片主光轴构成的面作为XZ
平面，构成右手直角坐标系 （3）以每条航线内第一张像片的像空间坐标系作为像空
间辅助坐标系 }

物方空间坐标系： ①摄影测量坐标系 ② 地面摄影测量坐标系（XA,YA,ZA）
19. 立体像对空间前方交会 ： 在已知立体像对的两张像片的内、外方位元素前提下，由
同名光线交会确定物点空间坐标的计算过程

步骤 ：
（1）由已知的外方位角元素与像点的在像空间坐标系下的坐标，计算像点的像空间辅助坐
标系下的坐标

(2）由外方位元素，计算摄影基线分量x,By,Bz
(3) 由摄影基线分量，计算投影系数N1，N2

(4)计算地面点坐标 YA=½[﹙Ys1 + N1Y1﹚+ (Ys2 + N2Y2)]
20. 单像空间后方交会 ： 利用像片上3个以上控制点的像点坐标及相应的物方坐标，反
算像片外方位元素的过程

目的 ： 根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面
点的坐标），利用共线方程求解像片外方位元素

计算过程 ：①获取已知数据 1／m ; H ;xo,yo,f ;Xt,Yt,Zt
②量测控制点的像点坐标并进行必要的影像坐标系统误差改正，得到像点坐标
③确定未知数的初始值 ④计算旋转矩阵R ⑤逐点计算像点坐标的近似值
⑥逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式 ⑦计算法方程的系数矩
阵A^TA与常数项A^TL，组成法方程式 ⑧解求外方位元素 ⑨检查计算是否
收敛 ⑩将求得的外方位元素的改正数与规定的限差比较，若小于限差时，则迭代计
算完成，否则用未知数的新值作为近似值，重复4-9步骤计算，直到满足要求为止。

21. 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

基本思想 : (1)用单张像片的空间后方交会与立体相对的前方交会公式求解物点的三
维空间坐标 （2）相对定向和绝对定向求解地面点的 （3）光束法求解地面点的

22. 立体像对 ： 两个摄站对同一地面摄取相互重叠的两张像片
23. 同名像点 ：同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心，在左右相片上的构成的点。
同名光线 ： 同名像点的构像光线AS1a1和AS2a2

核面 ： 通过摄影基线与任一物方点所作的平面
核线 ： 核面与像平面的交线
24. 相对定向元素 ： 用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数
A连续法像空间辅助坐标系：
B单独法像空间辅助坐标系：
25. 绝对定向 ： 要确定立体模型在地面测量坐标系中的正确位置，则需要把模型点的摄
影测量坐标转化为地面测量坐标。这一工作需要借助于地面测量坐标为已知值的地面
控制点来进行，称为立体模型的……

26. 光束法 ： 求解外方位元素和带求点的地面坐标合到一步完成，该法理论较为严密，
又称一步定向法，双像后方交会法

27. 数字摄影测量 ： 基于数学影像与摄影测量基本原理，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方法，提取所摄目标用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

解决的主要问题 ： ① 影像匹配（实质上是在两（多）幅影像之间识别同名点）
② 影像解译/识别
基本任务 ： 确定被摄对象的几何和物理属性，实现影像量测与解译的自动化
28. 数字化 : ① 采样：在影响数字化过程中不可能将每一个连续的像点全部数字化，而
只能每隔一个间隔△读一个点的灰度值，这个过程为采样，△成为采样间隔

② 量化：通过采样过程得到每个点的灰度值不是整数，这对于计算很
不方便，为此，应将个点的灰度值取为整数，这一过程为影像灰度的量化。

图像的量化 ： 亮度值的离散化处理，明暗程度的数字化
29. 影像重采样方法 ：①双线性插值法 ②双三次卷积法
③最邻近像元法 I(p) = I(N) 直接取与P(x,y)点位置最近像元N的灰度值为
核点的灰度作为采样值 X`N = INT( x + 0.5) Y`N = INT ( y + 0.5)

最邻近像元法最简单，计算速度快且不破坏原始影像的灰度信息，但其几何精度较差。
前两种方法几何精度较好，但计算时间较长。一般用双线性插值法较宜。