攝影測量案頭

1、甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號1授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第 1 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第一章 -緒論教學目的了解攝影測量的定義.任務(wù)及其發(fā)展的三個階段教學重點與難點攝影測量的主要特點及其分類更改、補充刪節(jié)內(nèi)容測繪科學研究的對象： (Research Subjects)主要是地球的形狀、大小和表面上各種物質(zhì)的幾何形狀極其空間位置。其目的是為人們了解自然和改造自然服務(wù)。使用教具教材課外作業(yè)P5復習思考題1，2，3，7課后筆記攝影測量與遙感（ Photogrammetry &Remote Sensing, Abbr. Photogra mmetry&RS）其定義：是對非接

2、觸傳感器系統(tǒng)獲取的影像與數(shù)字表達的記錄進行量測與解譯的過程，獲取自然物體環(huán)境可靠信息的一門工藝、科學和技術(shù)。主要用于資源與環(huán)境的調(diào)查，為國土、農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)境、地質(zhì)、海洋等部門服務(wù)。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計Principle of PhotogrammetryotograPhotogrammetry & Video Camera攝影測量學定義與任務(wù)Photogrammetry Definition and Tasks一、定義： (Definition)攝影測量學是通過影像研究的獲取、處理、提取和成果表達的一門信息科學。其包括的內(nèi)容有：獲取被研究對象的影像，單張和多張像片處理的理論、

3、方法、設(shè)備和技術(shù)，以及將所測的成果如何用圖形、圖像或數(shù)字表示。二、主要任務(wù)：（ Main Tasks）測制各種比例尺的地形圖，建立地形數(shù)據(jù)庫，并為各種地理信息系統(tǒng)和土地 息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，它受到地形測量、地圖制圖、數(shù)字測圖、測量數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)科學發(fā)展的影響。三、特點：（ Features）是在像片上進行量測和解譯，無需接觸物體本身，因而很少受到自然和地理的限制。四、攝影測量與遙感（ Photogrammetry &Remote Sensing, Abbr. Photogra mmetry&RS）其定義：是對非接觸傳感器系統(tǒng)獲取的影像與數(shù)字表達的記錄進行量測與解譯的過程，獲取自然物

4、體環(huán)境可靠信息的一門工藝、科學和技術(shù)。主要用于資源與環(huán)境的調(diào)查，為國土、農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)境、地質(zhì)、海洋等部門服務(wù)。五、攝影測量學的分類： (Photogrammetry Classifications)按攝影距離的遠近分：航天、航空、地面、近景和顯微。按用途分：地形和非地形。按處理技術(shù)手段分：模擬法、解析法和數(shù)字法。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號2授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第 2 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱1.第二章:攝影的基本知識與影像誤差處理教學目的掌握攝影測量的原理及空間中的基本要求.教學重點與難點攝影測量的原理和航空影像.更改、補充刪節(jié)內(nèi)容.空中攝影質(zhì)量的評定：（

5、Quality Evaluation for Photogrammetryy）評定項目：1、負片上影像是否清晰，框標影像是否齊全，像幅四周指示器件的影像（如水準氣泡等）是否清晰可辨。2、由于太陽高壓角的影響，地物陰影長度是否超過規(guī)定，地物陰暗和明亮部分的細部能否辨認。3、負片上是否存在云影、劃痕、折傷和乳劑脫落等現(xiàn)象。4、負片上的黑度是否符合要求，影像反差不僅超限。使用教具教材課外作業(yè)P27復習思考題1，2，4課后筆記對攝影基本概念作簡要回顧；認真總結(jié)航攝與攝影測量對攝 影的基本要求。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計Principle of PhotogrammetryotograPhot

6、ogrammetry & Video Camera一、攝影原理：（ Principle of Photograph）圖2-2攝影是根據(jù)小孔成像原理，用一個攝影物鏡代替小孔，在像面處放置感光材料，物體的投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚焦于感光材料上，感光材料受成像光線的光化學作用后生成潛像，再經(jīng)過攝影處理得到光學影像。主要工具是攝影機。感光材料上的影像，稱為像片。其光線效果示意圖如圖2-2所示。 二、攝影機： (Video Camera)攝影機的結(jié)構(gòu)形式很多，其基本結(jié)構(gòu)大致相同，它可由鏡箱和暗箱兩個基本部件組成。攝影物鏡，攝影物鏡是一個復雜的光學系統(tǒng)，由多個透鏡組合而成，在攝影時起到成像和聚光作用。物鏡的

7、成像公式：如圖 2-3所示，在由物點發(fā)射的諸入射光線和經(jīng)物鏡出射的諸成像光線中，有一對共軛光線，其入射光線與主光軸的尖角和出射成像光線與主光軸的尖角恰好相等，此時，共軛光線與主光軸的交點分別為 ，稱為物方節(jié)點或前方節(jié)點和像方節(jié)點或后方節(jié)點。由光學成像公式可知： （ 為物距, 為像距, 為物距），此為構(gòu)像公式。圖2-3快門：是控制曝光時間的機件裝置，起遮蓋投射光線經(jīng)物鏡進入鏡箱體內(nèi)的作用，有中心快門和簾式快門兩種。在物鏡筒上有一個控制曝光時間的套環(huán)，上面刻有曝光時間序列， B 1 2 4 8 15 30 60 125 300，這些數(shù)值是以秒單位的曝光時間倒數(shù)，如60表示160秒，B是1秒以上的曝

8、光標志，有些設(shè)有長時間曝光標志T門。三、攝影機簡介： (Brief Introduction of Video Camera) 按使用目的分為專業(yè)和普通，量測用的攝影機屬專業(yè)攝影機。普通攝影機：有低級到高級的攝影機，但軟片不外于兩種， 120軟片和135軟片，彩色像片貫用135軟片。量測用攝影機：這類指的是航空攝影機，地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀以及近景攝影測量學用的攝影機，這類攝影對光學特性機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能等都有較高要求。特點之一：像距是一個固定的已知值，幾乎等于焦距。特點之二：像面框架上有框標標志。特點之三：內(nèi)方位元素數(shù)值是已知的，攝影機物鏡后節(jié)點到像片元點的垂距稱為主距，也叫像片主距。航攝

9、與攝影測量對攝影的基本要求一、航空攝影：（ Aerial Photogrammetry）采用攝影測量方法測制地形圖，必須要對測區(qū)進行有計劃的空中攝影，要求航空攝影測量收音機穩(wěn)定性好，要保持一定的飛行高度和航線的直線性。以測繪地形為目的的空中攝影多采用豎直攝影，要求飛機曝光時主光軸保持垂直于地面，但總會有傾角，按規(guī)定要求傾角應小于 2-3。豎直航空攝影分為面積、條狀地帶、獨立地塊三種。如圖2-7所示。二、攝影測量對空中攝影的基本要求： (Basic Request for Photogrammetry)圖 2-7空中攝影的成果的質(zhì)量優(yōu)劣，直接影響攝影測量學過程的繁簡，攝影測量成圖的工效和精度，因

10、此，攝影測量對空中攝影提出一些質(zhì)量要求，即攝影質(zhì)量和飛行質(zhì)量的基本要求。 攝影比例尺：由于空中飛流或其他因素的影響，會使攝影時收音機生升降，因而使攝影比例尺發(fā)生變化，如果相鄰兩像片的比例尺相差太大，會影響到像對的立體觀察，因而，應有一定限制范圍。實踐表明，攝影比例尺與成圖比例尺的對應關(guān)系如表 2-2所示，在航攝成圖時，此表可作為參考。 按照攝影測量要求，比例尺分母的相對誤差不應超過5，因此，航高差應限制為 。比例尺類別航攝比例尺成圖比例尺大比例尺1：20001：30001：5001：40001：60001：10001：80001：120001：2000中比例尺1：150001：200001：5

11、0001：100001：250001：100001：250001：30000小比例尺1：200001：300001：250001：350001：550001：50000表2-2像片重疊度：攝影測量使用的航片，要求沿航線方向兩相鄰像片上對所攝地面有一定的重疊影像部分稱為航向重疊度。 對于區(qū)域攝影要求兩相鄰航帶像片之間也有一定的影像重疊，稱為旁向重疊度。重疊度是以像幅邊長的百分數(shù)表示。一般情況下，航向重疊度不小于 53，最好在60-65；旁向重疊度不小于15，最好在15-30。如圖2-8所示。 圖 2-8航帶彎曲：航帶彎曲度是指航帶兩端像片主點之間的直線距離 與偏離該直線最遠的像主點到該直線垂距

12、的比，即 。航帶彎曲度一般不超過3。像片旋偏角：相鄰兩像片的主點連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標連線之間的夾角，用 表示。 甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號3授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第3 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱 第三章 單張航攝像片解析 教學目的，研究被攝景物在航攝像片上的成像規(guī)律，像片上影像與所攝物體之間的數(shù)學關(guān)系，從而建立像點與物點的坐標關(guān)系式。像片解析是攝影測量的理論基礎(chǔ)。教學重點與難點中心投影與正射投影的用途，航攝像片上的點，線，面之間的關(guān)系。更改、補充刪節(jié)內(nèi)容透視變換中的一些重要點，線，面及特性使用教具 教材課外作業(yè)中心投射與正射投影的基本概念。檢查意見 簽

13、字： 教 學 過 程 設(shè) 計 Principle of PhotogrammetryotograPhotogrammetry & Video Camera一、概述：（ Summarization）像片解析是用數(shù)學分析的方法，研究被攝景物在航攝像片上的成像規(guī)律，像片上影像與所攝物體之間的數(shù)學關(guān)系，從而建立像點與物點的坐標關(guān)系式。像片解析是攝影測量的理論基礎(chǔ)。二、中心投影和正射投影：（ CenterProjection and Ortho-Projection）投影有中心投影和平行投影兩種，而平行中又有斜投影與正射投影之分。當投影光線匯聚與一點時，稱為中心投影；當諸投影光線都平行于某一固定方向時，

14、這種投影稱為平行投影。其中，當投影射線與投影平面成斜交，稱為斜投影；當投影射線與投影平面成正交，稱為正射投影。測量中，地面與地形圖的投影屬正射投影，地形圖數(shù)學特征：1、 圖上任兩點距離與相應點之水平距離之比為一常數(shù)，等于圖比例尺。2、圖上任一點引出的兩方向線間夾角等于地面上對應的水平角。三、航攝像片是攝區(qū)地面的中心投影：（ Center-Projection for Photograph Area）從幾何意義上說，航攝時的物方主點相當于投影中心，像片平面是投影平面，像片平面上的影像就是攝區(qū)地面點的中心投影。攝測的主要任務(wù)之一，就是把地面按中心投影規(guī)律獲得的攝影比例尺像片，轉(zhuǎn)換成按圖比例尺要求的

15、正射投影地形圖。四、中心投影的正片位置和負片位置：（ Positive Position and Negative Position of CentralProjection）中心投影有兩種狀態(tài)：1、投影平面和物點位在投影中心的兩側(cè)，如同攝影時的情況，此時像片叫負片，像片位置叫負片位置。2、投影平面與物點在投影中心的同一側(cè)，正片，正片位置。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號4授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第 4 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱3.4攝測中常用的坐標系，航片的內(nèi)、外方位元素。教學目的 掌握攝影測量的坐標系與航片的內(nèi)，外方位元素。教學重點與難點 攝影測量的坐標系。更改、補

16、充刪節(jié)內(nèi)容物方空間坐標系使用教具教材課外作業(yè)幾種像方空間坐標系。課后筆記為解求像點與相應物點之間的數(shù)學關(guān)系式，常需進行一系列的坐標變換，由此，必然涉及到各種坐標系統(tǒng)的建立。下面介紹攝測中常用的直角坐標系。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計 Principle of PhotogrammetryotograPhotogrammetry & Video Camera為解求像點與相應物點之間的數(shù)學關(guān)系式，常需進行一系列的坐標變換，由此，必然涉及到各種坐標系統(tǒng)的建立。下面介紹攝測中常用的直角坐標系。像平面上的直角坐標系： ( )一般有如下幾種形式：框標坐標系：依像片上相應框標連線作為基準而建立的直角

17、坐標系，正方向為右手定則。如圖3-11所示。圖 3-11輔助點坐標系：沿航線方向上框標附近找一個明顯點 ,以 為 軸，正方向為右手定則。如圖3-12所示。圖 3-12像平面直角坐標系：以像主點 為坐標原點， 軸與框標坐標系的 軸方向平行。如圖3-13所示。圖 3-13以主縱線為 軸的直角坐標系：主縱線為 軸,像水平線為 軸, 正方向為右手定則。如圖3-14所示。像空間直角坐標系 :（ ）取投影中心 為坐標原點,軸 與 重合, 平行像平面坐標系,正方向為右手定則。如圖3-15所示。圖 3-15像空間輔助坐標系 :（ ）取投影中心 為坐標原點, 軸 為鉛垂，航線為 軸。正方向為右手定則。如圖3-1

18、6所示。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號5授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第5 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第三章 6,7,8節(jié)教學目的掌握中心投影構(gòu)想方法及單張想片空間后方交會的計算教學重點與難點空間后方交會的具體計算過程：（Specific Calculation Procedure in Space Rear Resection ） 1.獲取原始數(shù)據(jù)，從攝影資料中查取平均航高與攝影機主距；從外業(yè)測量成果中獲取地面控制點的地面測量坐標，或轉(zhuǎn)換為地面攝測坐標。 2.用攝影測量儀器立體坐標儀，量測控制點的像點坐標。 3.確定未知數(shù)的初始值：在豎直攝影情況下，三個角元素?。?，三個直

19、線元素取：式中：為比例尺分母， 控制點個數(shù)， 為四角的四個控制點坐標的平均值。4.用三個角元素的初始值，代入（3-12）可計算各方向余弦并組成旋轉(zhuǎn)矩陣。5.用未知數(shù)的初始值和控制點的地面坐標，代入共線方程，逐點計算像點坐標的近似值 。6.計算每個點的常數(shù)項 7.將求得的外方位元素的改正數(shù)與規(guī)定的限差比較，若小于限差時，則迭代計算完成，否則用未知數(shù)的新值作為近似值，重復4-10步驟計算，直到滿足要求為止。更改、補充刪節(jié)內(nèi)容由像片傾斜引起的方向偏差。在以主縱線為軸的直角坐標系中，為像片傾斜引起的方向偏差，是由于像片傾斜使得各地面點在航攝像片上的構(gòu)像位置產(chǎn)生了位移而導致的。在一張航片上，有三種情況無

20、方向偏差：1.等比線上任兩點的連線；2.以等角點為頂點的輻射線或過等角點的直線上的任兩點的連線；3.當兩點位于某一條像水平線上時。使用教具教材課外作業(yè)P63復習思考題4，5，6，7課后筆記歸納起來，地形起伏像點位移的特征為：（1）地形起伏像點位移是地面點相對于所取基準面的偏差而引起的。隨地面點的高差值不同而各異。（2）以誤差值表示，表現(xiàn)在像底點為輻射中心的方向線上（3）符號與該點的高差符號相同，正高差引起的是由像點朝向像底點引入值來改正。（4）在保持像片攝影比例尺不變時，位移量隨上升而下降。（5）由像底點引出的輻射線不會出現(xiàn)因地形起伏像點位移引起的方向偏差。（6）水平像片上存在有地形起伏像點位

21、移。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計 Principle of PhotogrammetryotograPhotogrammetry & Video Camera 單張像片的空間后方交會Spatial Rear Resection of Single Photograph一、基本公式：（Basic Formulas）利用航片上的三個以上像點坐標和對應地面點坐標，計算像片外方位元素的工作，稱為單張像片的空間后方交會。進行空間后方交會計算，常用的一個基本公式是像點、投影中心和物點三點共線的共線方程：式中： 為地面點的像點坐標；可通過攝影儀器量測取得。 為地面點的地面測量坐標或地面攝測坐標，可用

22、普通方法得到，或通過坐標變換取得。 為攝影主距，從鑒定表中查取。共線方程中的未知數(shù)，就只有六個外方位元素。因此，進行空間后方交會，至少應有三個已知三維坐標的地面控制點。但共線條件方程的嚴密關(guān)系式是非線性函數(shù)，為了便于計算機處理，對它進行線性化，然后按泰勒級數(shù)展開取至一次項。將上式按泰勒級數(shù)展開取小值一次項，當采用 系統(tǒng)時為下面的形式：式中， 為函數(shù)的近似值， 為改正數(shù)，各待定值的系數(shù)為函數(shù)的偏導數(shù)。經(jīng)一系列化簡推導后得豎直攝影情況下的共線方程線性化形式： 甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號6授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第 6 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第四章 立體觀察和立體量測

23、教學目的了解、掌握立體觀察和立體測量教學重點與難點立體效應的轉(zhuǎn)換：（Transformation of Cubic Effect）在滿足上述觀察條件基礎(chǔ)上，兩張像片有三種不同放置方式，因而產(chǎn)生了三種立體效應。即正立體、反立體，零立體效應。1.正立體。左方攝影站獲得的 放在左方，用左眼觀察；右方攝影站獲得的 放在右方，用右眼觀察。就得到一個與實物相似的立體效果。此立體效應為正立體。2.反立體。左方攝站的 放在右邊，用右眼觀察；右方攝站 放在左邊，用左眼觀察或在組成正立體后，將左右片各旋轉(zhuǎn)180度，這時觀察到的立體影像恰好與實物相反，這種立體效應稱之為反立體。3.零立體效應。將正立體情況下的兩張像

24、片，中各自的平面內(nèi)按同一方向旋轉(zhuǎn)90度，使得像片上縱橫坐標互換了方向，因而失去了立體感覺成為一個平面圖像。這種立體視覺，稱為零立體效應。更改、補充刪節(jié)內(nèi)容人眼為什么能觀察景物的遠近呢？如圖4-2所示， 點在兩眼中的構(gòu)像分別為 ，而 點在兩眼中的構(gòu)像分別為 ；則 點的左右坐標差 B點 ，則有： ， 稱為左右視差較，而 稱為生理視差，科學研究表明：由交會角不同而引起的生理視差通過人的大腦就能作出物體遠近的判斷。因此，生理視差是人雙眼分辨遠近的根源。這種生理視差正是物體遠近交會角不同的反映。圖4-2人眼的分辨能力與觀察能力：（Person Eye Discrimination & Observati

25、on Ability）人眼的分辨力是由視神經(jīng)細胞決定，若兩物點的影像落在同一視神經(jīng)細胞內(nèi)，人眼就分不出這兩個像點，即不能分辨這是兩個物點，視神經(jīng)細胞直徑為0.0035mm，相當于水晶體張角為45”，所以單個人眼觀察兩點間的分辨力為45”，如果觀察的是平行線，則提高為20”，而實驗證明，雙眼觀察比單眼觀察提高 。所以觀察點狀物體的分辨力為45/ =30，觀察線狀物體分辨力為20/ =12。使用教具教材課外作業(yè)P74復習思考題2，5，6，10課后總結(jié)：人造立體視覺；立體觀察條件；立體量測的基本過程。課后筆記攝影測量學中，廣泛應用人造立體的觀察，歸納有四個條件：1、由兩個不同攝站點攝取同一景物的一個

26、立體像對。2、一只眼睛只能觀察像對中的一張像片，即雙眼觀察像對時必須保持兩眼分別只能一張像片觀察，這一條件稱為分像條件。圖4-33、兩眼各自觀察同一景物的左右影像點的連線應與眼基線近似平行。 4、像片間的距離應與雙眼的交會角相適應。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計 Principle of PhotogrammetryotograPhotogrammetry & Video Camera一、用立體鏡觀察立體：（To Observe Cube through Stereoscope） 觀察立體像對時，一種是直接觀察兩張像片，構(gòu)成立體視覺，它是借助立體鏡來達到分像的。另一種是通過光學投影方法獲

27、取。 用立體鏡觀察立體。立體鏡的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一張像片的影像，目前得到了廣泛應用。最簡單的是橋式、反光立體鏡。觀察立體時，看到的立體模型與實物不一樣，主要是在豎直方向夸大了，地面起伏變高，這種變形有利于高程的量測。由于量測的是像點坐標，用它來計算高差，觀察中雖然夸大了高差，但量測像點坐標沒變，所以對計算的高差沒影響。二、重疊影式觀察立體：（To Observe Cube through Superimposed Image） 當一個立體像對的兩張像片在恢復了攝影時的相對位置后，用燈光照射到像片上，其光線通過像片投射至承影面上，兩張像片的重疊影像相互重疊。如何滿足一只眼睛只看到一

28、張像片的投影影像來觀察立體影像呢？這就要用到“分像”的方法，常用的方法有互補色法、光閘法和偏振法。 像對的立體量測Cubic Surveying for Image Pairs攝影測量學不僅要在室內(nèi)能觀察到構(gòu)成的地面立體模型，而且要在模型上進行量測，以確定地面點的三維坐標。這就要求在立體像對上進行量測。量測中分別用雙測標和單測標兩種。一、雙測標量測法：（Double-marks Surveying Method）雙測標量測法是用兩個刻有量測標準的測標放在兩張像片上，或放置在左右像片觀察光路中，當立體觀測像片對時，左右兩個測標構(gòu)成一個空間測標，當左右測標分別在左右像片的同各地物點上時，就構(gòu)成測標

29、與該地物點相貼，此時，移動像片或觀測系統(tǒng)的手輪可直接讀出該點量測坐標系中的坐標或者以測標切到某一高程，用左右手輪運動，保證測標沿立體模型表面緊貼移動，即可舉動測圖設(shè)備繪出等高線。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號7授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第7 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第五章 雙像解析攝影測量，第1.2.3節(jié)教學目的了解、掌握雙向攝影測量的概念、方法、作用教學重點與難點空間后方交會與前方交會求解地面點坐標的計算方更改、補充刪節(jié)內(nèi)容從第三章中已知中心投影的構(gòu)像條件方程式，即物點、投影中心和相應像點的坐標關(guān)系為：當像片內(nèi)方位元素一定時，上式表示地面上一點 ，在像片上就有相應像點

30、 ，這相當于攝影的過程，即物點經(jīng)由投影中心到像點的過程。同時可把上式變換為：上式表示由像點經(jīng)投影中心到相應物點的投影過程。從上式看，唯一確定物點的三維空間坐標，必須要從不同攝站對同一地物攝影，獲得具有一定重疊度的像片對，按照構(gòu)像方程分別對各像片的同名像點組成條件方程組，通過計算解求相應物點的三維坐標。使用教具教材課外作業(yè)利用單張像片的空間后方交會與立體像對的前方交會方式求解物點的三維坐標課后筆記立體像對的空間前方交會公式一、公式的推導過程：（Formula Inference Procedure）假定在空中和兩攝站對同一地面進行攝影，獲得一個立體像對，如圖5-2，選定一空間直角坐標系 與航向一

31、致，像空間輔助坐標系 , 在中坐標為 ,兩攝站點的坐標差 就是在該坐標系中的基線分量,即 , 在 的坐標為 相應像點 在 中坐標為 在 中的坐標為 ,只要已知各像片的姿態(tài)角。從上圖中相似三角形關(guān)系可得兩投影線關(guān)系：式中為點投影系數(shù)，它們表示 點在左右像片構(gòu)像的航高（相對航高）與該點的像空間輔助坐標系的 值的比值。不同點其投影系數(shù)不同，由于 的存在，同一點在左右像片上的系數(shù)也不同。據(jù)前式，得前方交會公式：就是利用立體像對確定地面點空間坐標的計算公式，即立體像對前方交會公式。當已知兩像片的外方位元素時，就可利用該式逐點計算出地面點的坐標。上列公式可編程實現(xiàn)。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計 P

32、rinciple of PhotogrammetryotograPhotogrammetry & Video Camera空間后方交會與前方交會求解地面點坐標的計算方法當通過攝影，獲得一個立體像對后，采用空間后方交會與前方交會方法計算點的空間坐標時，其具體的作業(yè)步驟如下：一、像片野外控制點量測：(To Survey Field-Control-Point of Photogrammetryy)一個立體像對采用空間后方交會與前方交會方法計算點的空間坐標時，像對內(nèi)必須具有一定數(shù)量的地面控制點坐標。一般，在一個像對的重疊范圍內(nèi)選取四個明顯地物點，然后用普通測量的方法，求出它們各自的地面坐標 。二、像

33、點坐標的量測：(To Survey Image-Point Coordinate)用立體坐標量測儀對像點進行坐標量測，通過量測可得到各像點在左右像片上的坐標值。 三、空間后方交會確定像片的外方位元素。(To Confirm Exterior Orientation Elements of PhotogrammetryotograPhotogrammetryy by Space Rear Resection)立體像對內(nèi)有了一定數(shù)量的地面點坐標及其相應像點坐標，兩張像片可各自進行空間后方交會，其計算方法可按第三章有關(guān)方法進行，可得左右像片各自的六個外方位元素：。具體工作可編程完成四、空間前方交會計

34、算所求點的地面坐標。（To Calculate Terrain Coordinate of Demanded Point by Space Front Resection） 先計算R1,R2。然后用各自像片外方位元素中的線元素計算 ,然后用空間前方交會公式進行計算可得出結(jié)果。 甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號8授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第8節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第五章；第4-5節(jié)教學目的了解、掌握立體像對的相對定向和立體模型的絕對定向教學重點與難點單模型光束法整體求解更改、補充刪節(jié)內(nèi)容由于有多余觀測，按最小二乘法計算，則需將 式變?yōu)檎`差方程式的形式。在處理中常把 視為觀

35、測值。 按最小二乘法的定義：其誤差方程式為：寫成總體誤差方程的矩陣形式為：?？紤]觀測值為等權(quán)，則法方程式為：。使用教具教材課外作業(yè)無課后筆記法方程式的解為：。上述求解過程，可編程在計算機上完成。具體計算過程：1、原始數(shù)據(jù)的輸入及像點坐標的預處理。 2、確定相對定向元素的初始值。 3、根據(jù)確定的初始值，分別計算左右片的方向余弦值，組成各自旋轉(zhuǎn)矩陣，再按式進行坐標變換，計算左右像片上同名像點的像空間輔助坐標和 。 4、逐點計算定向點的上下視差 。 5、逐點按相對定向方程式，組成定向點的誤差方程式的系數(shù)矩陣 。 6、逐點組成法方程式的系數(shù)矩陣（ ），常數(shù)項矩陣（ ）。 7、法方程式求解。 8、計算相

36、對定向元素的新值。 9、計算判斷所有未知數(shù)的改正值是否小于限差。 ，超限時重復3-8步，直到小于限差為止。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計單模型光束法整體求解一概念：（Concept） 在立體像對內(nèi)同時解求兩像片的外方位元素和地面點的坐標，把外方位元素和模型點坐標放在一個整體內(nèi)進行，稱為光束法，也叫一步定向法。它是以共線條件方程為基礎(chǔ)，以待定點和像片的外方位元素為未知數(shù)，按共線條件統(tǒng)一組成誤差方程式，同時解求像對中兩像片的外方位元素和待定點坐標。 二、單模型光束法整體求解具體過程：（Specific Procedure for Integral Solution by Rays Buddl

37、e Method of Single Model） 如前述當內(nèi)方位元素已知時，共線方程式可變?yōu)椋捍藭r把像片外方位元素和地面點坐標均看作未知數(shù)。上式為非線性函數(shù)，作線性化，則一次項展開式為：據(jù)第三章第六節(jié)公式（3-32）線性化求得上述公式中的各偏導數(shù)，然后代入之，則可構(gòu)成誤差方程式。 一個立體像對中，任一點可列出兩組像點誤差方程式，對于控制點而言，其 為已知，則 ，一個立體像對有12個外方位元素為未知數(shù)，一個模型點有三個未知數(shù)，它在左右像片上構(gòu)像。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號9授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱6-1模擬法立體測圖。教學目的模擬法立體

38、測圖的基本原理。教學重點與難點模擬法立體測圖，模擬法立體測圖。更改、補充刪節(jié)內(nèi)容模擬測圖儀的總體結(jié)構(gòu)，一般可分為投影系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)、繪圖系統(tǒng)與外圍設(shè)備四大部分。.投影系統(tǒng)，觀測系統(tǒng)，繪圖系統(tǒng)，外圍設(shè)備。使用教具教材課外作業(yè)航測立體測圖有那幾種方法。課后筆記解析測圖儀的優(yōu)點：精度高，功能強，.效率高，機助繪具有圖功能，便于實現(xiàn)測圖自動化。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計一、解析測圖儀的組成：（Composition of Analytical Stereoplotter）解析測圖儀是由一臺精密立體坐標量測儀、電子計算機、數(shù)控繪圖桌、相應的接口設(shè)備和伺服系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以聯(lián)機方式組成。電子計算機

39、是它的核心。用數(shù)學方式解算立體像對上像點坐標與相應模型點的三維坐標，通過數(shù)學模型，建立像點、投影中心、物點三點共線，完成點位、斷面、地物與等高線的量測任務(wù)。成果記錄在磁帶上，是一種數(shù)字化產(chǎn)品，通過數(shù)字繪圖桌繪出圖解式地形原圖?；窘M成如圖8-16所示。二、解析測圖儀的優(yōu)點：（Merits of Analytical Stereoplotter）與各種模擬測圖儀比較，解析測圖儀有如下明顯的優(yōu)點：1.精度高。由于解析測圖儀光機部分構(gòu)造簡單，機械運動少，易于做成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。偶然誤差的影響可通過平差配賦。儀器的最小讀數(shù)為12 。2.功能強。3.效率高。4.具有機助繪圖功能。5.便于實現(xiàn)測圖自動化。6.

40、便于建立地圖數(shù)據(jù)庫。三、解析測圖儀的原理：（Principle of Analytical Stereoplotter）解析測圖儀是用計算機進行解算，但輸入坐標的方式有兩種：一是輸入物方坐標，用計算機解算相應的像點坐標，并驅(qū)使像片盤達到像點的位置。二是用坐標儀輸入像點坐標，計算機求出相應物點的坐標。實踐證明，輸入物方坐標更加靈活實用，所以大多數(shù)解析測圖儀都屬于這一類。圖8-17為輸入模型坐標計算像點坐標的解析測圖儀工作原理。像片放在像片盤上后，由觀測者在鍵盤上把攝影機主距、物鏡畸變差、大氣折光差、地球曲率等必要的數(shù)據(jù)輸入，并輸入像片四個框標的理論值。單像觀測每個像片的四個框標，計算機即可進行內(nèi)

41、定向，確定像主點位置，進行像片坐標與儀器架坐標之間的換算，以及底片變形參數(shù)的計算。解析相對定向中，立體觀測六個或更多標準點位的定向點坐標，用平差方法解算出相對定向元素。輸入控制點坐標后，觀測控制點的像點坐標，即可進行解析絕對定向，從而求出航攝像片的六個外方位元素。有了內(nèi)、外方位元素。有了內(nèi)、外方位元素后，作業(yè)員操縱手輪和腳輪，輸入模型坐標X，Y，Z，計算機即按照共線方程。計算像點坐標x,y。由伺服系統(tǒng)控制兩像片架運動，使測標對準相應的像點。立體觀測中，測標應與該點相切。圖桌坐標，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動描圖筆進行測圖。它是一種數(shù)字導桿方式。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號10授課班級授課日期11年 月

42、日 第 周 星期 第 10 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第七章：7-1像片糾正的概念與分類，數(shù)控微分糾正制作正射影像圖。教學目的掌握像片糾正的原理及分類。教學重點與難點理解像片糾正的概念。更改、補充刪節(jié)內(nèi)容直接式光學投影微分糾正，間接式光學投影微分糾正。使用教具教材課外作業(yè)P240復習思考題1，2，5。課后筆記像片糾正的概念及分類；平坦地區(qū)的像片糾正方法及過程；起伏較小地區(qū)的像片糾正與投影轉(zhuǎn)繪。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計，像片糾正的原理：（Principle of Photogrammetryoto Rectification）像片糾正的實質(zhì)是將像片的中心投影變換為成圖比例尺的正射投影

43、，實現(xiàn)這一變換的關(guān)鍵是要建立或確定像點與相應圖點的對應關(guān)系，這種關(guān)系可以按投影變換用中心投影方法建立，也可以按數(shù)字解析方法用函數(shù)式確定二，像片糾正的分類：（Classification of Photograph Rectification）按其原理和方法，可分為：1.常規(guī)像片糾正方法：是用投影變換來解決平坦地區(qū)和起伏較小的丘陵地區(qū)的像片糾正。使用的方法有光學機械法糾正，光學圖解糾正（投影轉(zhuǎn)繪）和圖解糾正。2.微分糾正方法：又稱正射投影技術(shù)，它是以圖底的縫隙即線元素（或面元素）為糾正單元，適用于起伏地區(qū)與山地制作正射影像圖，又分為直接式（中心投影式）微分糾正與間接式（函數(shù)式）微分糾正。3.數(shù)字

44、糾正方法：數(shù)字糾正方法是以像素為糾正單元，用計算機通過數(shù)字圖像變換完成像片糾正，糾正時首先要建立像素與圖點間的坐標對應關(guān)系，然后進行灰度值的攝影測量內(nèi)插獲得正射影像圖上各點的灰度值。三，像片平面圖的制作與質(zhì)量評定：（Manufacture & Quality Evaluation of PhotogrammetryotograPhotogrammetry Plan GraPhotogrammetryics）1.像片平面圖的制作：糾正儀完成像片糾正后，承影面的投影影像經(jīng)曝光曬像和攝影處理能獲得圖比例尺的正射投影像片，各張糾正像片按其重疊影像拼接起來經(jīng)切割鑲嵌后就能制作成像片平面圖。除上述的切割鑲

45、嵌法外，還有一種光學鑲嵌法。光學鑲嵌是在糾正對點后將糾正的影像逐片直接曬印到事先用整張像紙裱糊好的圖板上，經(jīng)攝影處理便能得到整幅圖的糾正影像。2.質(zhì)量評定：每幅像片平面圖制作完成后要進行全面的檢查和質(zhì)量評定。(1)圖面質(zhì)量的檢查：a、影像的色調(diào)是否均勻一致；b、切割線或光學鑲嵌的拼接線是否密合，有無影像的重復和丟失；c、切割鑲嵌打糾正點小孔時，是否打掉了重要地物；d、圖面整飾與各項注記是否正確、齊全。(2)數(shù)學精度：a、糾正點與控制點的檢查； b像片接邊與圖幅接邊差的檢查。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教案順序號11授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第11 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第八章

46、：數(shù)字攝影測量基礎(chǔ)教學目的掌握數(shù)字攝影測量的概念教學重點與難點攝影測量學是各分支學科的技術(shù)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課，其間有著不可分割的關(guān)系。更改、補充刪節(jié)內(nèi)容攝影測量學也可測繪大地例尺地形圖，各種竣工檢測，變形觀測，則是非地形攝影測量學的主要任務(wù)，因此，攝影測量學應是工程測量學的主要技術(shù)基礎(chǔ)課使用教具教材課外作業(yè)P5復習思考題1，2，3，7課后筆記P5復習思考題1，2，3，7檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計.數(shù)字攝影測量（ Digital Photogrammetry）: Concept:從攝影測量與遙感所獲取的數(shù)據(jù)中采用數(shù)字化影像或數(shù)字影像在計算機中進行各種數(shù)值、圖形和影像處理，以研究目標的幾何和

47、物理特性，從而獲得各種形式的數(shù)字化產(chǎn)品和目視化產(chǎn)品。 Contents: A.自動影像匹配與定位，又稱之為全自動化測圖系統(tǒng)；B.自動影像判讀，又稱之為數(shù)字圖像分類處理。 VirtuoZo Software System:能完成從自動三角測量（AAT）到測繪各種比例尺數(shù)字線劃圖DLG、DEM、DOM、DRG（4D）的生產(chǎn)，同時也是3S集成、三維景觀、城市建模和GIS的空間數(shù)據(jù)采集等最強有力的操作平臺。Real-Time Photogrammetry:主要用于醫(yī)學診斷、工業(yè)過程的自動控制和機器人視覺方面，在陸地車載或空中機載、星載系統(tǒng)中利用GPS定位系統(tǒng)和CCD攝像技術(shù)，可實時直接的為GIS獲取所

48、需數(shù)據(jù)與信息，對軍用和民用都有非常重要的意義。 二， 攝影測量是測繪地形圖的主要方法，因此相互有著密切的聯(lián)系。 控制、測圖、制圖是測繪地形圖的三大部分，大地測量除布置國家級控制網(wǎng)外，還需做一些測圖需要控制點，而攝影測量中的地面數(shù)字模型為重力改正提供了較好的地面模型，遙感技術(shù)為地球板塊學說提供了科學手段。全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)virtuo zo NTVirtuoZo NT系統(tǒng)簡介ISPRS的名譽會員，中國科學院院士，武漢大學（原武漢測繪科技大學）教授王子卓與1978年提出了“全面數(shù)字化自動測圖系統(tǒng)研究方案。由武漢大學教授張祖勛主持研究可開發(fā)，1985年完成了WUDAMS1.0版本。甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學

49、院 教案順序號12授課班級授課日期11年 月 日 第 周 星期 第12 節(jié)授課方法講授授課章節(jié)名稱第九章：解析空中三角攝影測量基礎(chǔ)教學目的了解解析空中三角攝影測量的原理、方法、應用教學重點與難點熟練掌握三角測量在實際中的應用更改、補充刪節(jié)內(nèi)容根據(jù)透視旋轉(zhuǎn)定律，用五個要素 確定投影位置，雖然沒有恢復內(nèi)方位元素，投影光束與攝影光束形狀不相似，但是承影面上能得到正確的糾正影像，這五個要素歸納為像片糾正的幾何條件為：1.像片的主縱線應位于中心投影的主垂面內(nèi)，即恢復 ；2.像片的真水平線應位于通過投影中心而平行于承影面的合面內(nèi)，即恢復 ；3.像片主合點與投影中心的連線應位于中心投影的主垂面內(nèi)，即恢復 。

50、以上三條能恢復變換光束糾正時像片的安放位置。 使用教具教材課外作業(yè)練習用光線束法解析空中三角測量課后筆記目前各種解析測圖儀均包括下列基本應用軟件：a.解析內(nèi)定向。b.解析相對定向。c.解析絕對定向。d.一步定向（單模型光束法嚴密解求）e.模型的存貯與恢復。f.點觀測。g.采集數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)。h.面積、體積和矢量計算i.空中三角測量。j.機助測圖。檢查意見 簽字教 學 過 程 設(shè) 計 微分糾正Differentiate Rectification對于起伏較大的丘陵與山地用分帶糾正難以進行時，則采用微分糾正的方法，即在圖底上選用一定長度的狹窄縫隙作為糾正單元進行糾正。微分糾正是解決山地與丘陵地區(qū)用航片編制正射影像圖的一種有效的成圖方式。按其糾正原理可分為直接式光學投影微分糾正和間接式光學投影微分糾正兩種。一、直接式光學投影微分糾正：（Optical-Projection Differential Rectification Directly）航片恢復內(nèi)外方位元素后，圖底上取縫隙為糾正單元，并按照地面點的高程不斷變化縫隙的投影高度，與此同時將像片投影的