攝影測量總結(jié)

1、5.影響近景攝影測量精度的因素1）像點坐標的質(zhì)量（影像獲取設(shè)備的性能、像點坐標量測精度、系統(tǒng)誤差的改正程度等）；2）攝影條件、標志設(shè)計與使用、攝影方式；3）控制質(zhì)量；4）圖像處理與攝影測量處理的能力、水平，如人工量測量與自動量測1.非量測攝影機A、不是專為測量目的而設(shè)計制造，結(jié)構(gòu)不嚴謹；b、內(nèi)方位元素未知且不能記錄；c、無外部定向設(shè)備；d、光學畸變差大；e、無改正底片變形的措施；F、使用方便；g、普及，社會擁有量大。2.量測攝影機A、專為測量目的而設(shè)計制造，結(jié)構(gòu)嚴謹，經(jīng)過嚴格檢校；B、內(nèi)方位元素已知，可記錄；C、具有外部定向設(shè)備；D、光學畸變差??；E、有機械或光學框標；F、采取措施壓平底片；3

2、.半量測攝影機A、不具備量測攝影機的性能；B、具有改正底片變形的格網(wǎng)； （非量測攝影機加裝格網(wǎng)）4.格網(wǎng)攝影機A、具備量測攝影機的性能；B、具有改正底片變形的格網(wǎng)； （量測攝影機加裝格網(wǎng)）瑞士Wild P31瑞士P32德國UMK型CRC系列Hasseblad(哈蘇)普通135、120型相機，高速攝影機、X光機、電影攝影機成像比例尺分母系數(shù)間的夾角有關(guān)構(gòu)形系數(shù)，與同名光線fHkBHk21則目標點物方空間坐標中誤差為：PZPyYPxXmkkmmfykkmkmmfxkkmkm21222221222222221222幾點結(jié)論：-為提高精度，應盡可能拍攝攝影比例尺大的像片，即盡可能減小攝影距離，選用主距

3、大的攝影機；-為提高精度，應盡可能拍攝攝影基線大的像對；-為提高精度，應盡可能提高像點坐標的質(zhì)量，包括像點坐標的量測質(zhì)量、剔除各類系統(tǒng)誤差的能力；-一般情況下，攝影方向的中誤差最大，常以mZ估算精度；一、以（x,y,p）為觀測值的正直攝影精度估算二、以（x1,y1,x2,y2）為觀測值的正直攝影精度估算2222221121212222222121212()22XxxYyxZxxxmkk kmk kmffymk mk kmfmk k m 某單位研制成功由兩臺Nikon D100型數(shù)碼相機組成的立體攝影測量系統(tǒng)，使用定焦的35mm鏡頭，現(xiàn)對4.5m遠的某體育場模型按正直攝影方式拍攝立體影像對，同名

4、點的影像坐標按單片方式量測（即測出了同名像點坐標），量測精度為10m，若要求攝影方向的測量精度優(yōu)于5.0mm，請估算相機間的最短距離應安置為多少？思考題其中，稱為超焦點距離kEFH2則景深為：2222DHDHDHDHDHDHD景深大小與調(diào)焦距、焦距、光圈號數(shù)、模糊圈直徑相關(guān)。 景深的大小，首先與鏡頭焦距有關(guān)，焦距長的鏡頭，景深小，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關(guān)，光圈越小(數(shù)值越大，例如f16的光圈比f11的光圈小)，景深就越大；光圈越大(數(shù)值越小，例如f2.8的光圈大于f5.6)景深就越小。其次，前景深小于后景深，也就是說，精確對焦之后，對焦點前面只有很短一點距離內(nèi)的景物能清晰成像，

5、而對焦點后面很長一段距離內(nèi)的景物，都是清晰的。景深景深：給定光圈和模糊圈大小，被攝影空間能夠獲得清晰構(gòu)像的深度范圍。景深D為沿光軸方向的后景距D2與前景距D1的差值,D = D2-D1算例：a、設(shè)物鏡焦距f=100mm，取光圈號數(shù)k=16，模糊圈直徑E=0.05mm，當調(diào)焦距D=2m時，計算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深D。b、設(shè)物鏡焦距f=100mm，取光圈號數(shù)k=5.6，模糊圈直徑E=0.05mm，當調(diào)焦距D=2m時，計算超焦距H、前景距D1 、后景距D2 及景深D。b.如用一架普通135相機對某目標進行測光，安置的感光度為ISO100，光圈號數(shù)安置為8，此時測得的曝光時間為1/6

6、0秒。用P31攝影機對此目標攝影，選用的感光材料的感光度為ISO12.5，安置的光圈號數(shù)為16，試確定其正確的曝光時間。s和S分別為普通相機上給定的感光度和所用近景攝影機上擬使用感光材料的感光度舉例：a.如用一架普通135相機對某目標進行測光，安置的感光度為ISO100，光圈號數(shù)安置為8，此時測得的曝光時間為1/60秒。用P31攝影機對此目標攝影，選用的感光材料的感光度為ISO400，安置的光圈號數(shù)為11，試確定其正確的曝光時間。推算比較法也可通過逐步推算得出結(jié)果。推算原則是：a.光圈號數(shù)不變，感光度增大一倍，曝光時間減小一檔，感光度減小一倍，曝光時間增大一檔；b.感光度不變，光圈號數(shù)增大一檔

7、，曝光時間增加一檔，光圈號數(shù)減小一檔，曝光時間減小一檔。注意：相鄰光圈號數(shù)間的關(guān)系為 倍2近景攝影測量中，立體像對的獲取方法： 使用立體攝影機或立體攝影系統(tǒng) 移動相機法 移動目標法 旋轉(zhuǎn)被攝目標法表面處理方法：1、利用投影設(shè)備將光柵、格網(wǎng)、及圖案、圖象投影到物體表面，形成人工紋理；2、利用激光經(jīng)緯儀、激光筆，按一定規(guī)則將激光投射到被測目標上，形成人工紋理；3、在被測目標表面粘貼人工標志，形成人工紋理；4、在被測目標表面上繪制人工紋理一、攝影機與攝像機的選擇模擬法近景攝影測量：量測型攝影機解析法近景攝影測量：任何類型攝影機數(shù)字法近景攝影測量：固態(tài)攝像機（CCD)攝影機選擇原則：u滿足精度原則u效

8、率高原則注意事項：注意事項： 1.當被測物體的攝影距離必須很遠/近時，應選擇焦距長/短的攝影機； 2.拍攝更大比例尺的影像，應使攝影距離盡量近或選擇焦距盡量長的相機等。二、從像點的點位精度選擇攝影機 像點位置的誤差主要來源于光學畸變、底片壓平誤差以及底片變形.為了保證像點的準確位置，量測攝影機上采取了以下措施：1.攝影機物鏡系統(tǒng)設(shè)計考究，使物鏡畸變差限 制在很小的范圍之內(nèi)；2.采用底片壓平技術(shù)，將底片貼附在承片框平 面上壓平；3.補償?shù)灼冃蔚挠绊懀?.采用量測攝影機（記錄內(nèi)外方位元素）攝影基線確定基本原則：u 使用盡量長的基線B，以提高測量精度u 應避免不能進行立體測繪的死角出現(xiàn)，必要時可縮

9、短基線，甚至對攝影基線的方向和長度重新考慮。5.1 近景攝影測量控制的一般概念一、近景攝影測量控制的目的1 1、把所構(gòu)建的近景攝影測量網(wǎng)納入到給定的物方空間坐標系中；2 2、利用多余的控制（包括控制點和相對控制）加強近景攝影測量網(wǎng)的強度；3 3、利用多余的控制點和相對控制檢查近景攝影測量的精度和可靠性。三三、物方空間坐標系的定義方法1.按控制點定義2.按物方距離定義3.按攝站到物方點距離定義1.平面坐標精度分析222222222( )( )sinPABmababMmmSS mA、mB : 測站點A、B的點位中誤差 m: 角A或B的測角中誤差 S：基線AB0的長度2.高程精度分析22222cos

10、tanmSmmsh mS: 測站點與待定點間測距中誤差； m: 垂直角測角中誤差基線的確定方法：1）鋼尺、皮尺；2）因瓦尺；3）測距儀；4）標準尺法室內(nèi)控制場室內(nèi)控制場:又稱室內(nèi)實驗場，是室內(nèi)建立的三維控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)按一定規(guī)律布設(shè)有一群已知空間坐標的控制標志?；顒涌刂葡到y(tǒng)活動控制系統(tǒng):均勻分布有一定數(shù)量的二維或三維控制標志的可攜帶的輕型金屬構(gòu)架。三、活動控制系統(tǒng)的測量方法1. 普通工程測量前方交會法測定2. 三維坐標量測儀測量3. 攝影測量方法4. 使用“景深法”測定相對控制：相對控制：相對控制是指在近景攝影測量中布置在物方空間的未知點間的某種已知幾何關(guān)系。課堂討論： 若有一放置于地面的佛像

11、高度為6.2m，測量環(huán)境開闊?，F(xiàn)需要用攝影測量方法環(huán)繞其四周拍攝正直攝影立體像對，并在BC2解析測圖儀上繪制其等值線，要求測量精度為2mm。試設(shè)計一個測量像控點的控制測量方案。背景：“南海觀音”佛像，玻璃鋼制，高6.26.2米，蓮花座直徑3.73.7米。使用近景攝影測量方法測量其橫斷面和縱斷面。1. 近景攝影測量的像控點測量中，為使控制點的 中誤差m控對待定點的坐標中誤差不構(gòu)成影響， 測量中應達到的精度要求為（）；2.在近景攝影測量控制點的施測中，前方交會用于 確定控制點的（）坐標。3.下面表述是否正確：近景攝影測量中的相對控制是指物方空間布置的控制點間的某種已知幾何關(guān)系，如已知的長度（）。習

12、題4. 近景攝影測量中實施控制的目的是什么?5. 近景攝影測量中對控制點的測量精度要求是什么？6 .什么是相對控制？試舉幾例。7 .近景攝影測量中，敘述測量控制點一般方法的基本原理與操作步驟。共線條件方程可用于解算：1）可解算內(nèi)方位元素 空間后方交會、光線束法、直接線性變換空間后方交會、光線束法、直接線性變換2）可解算外方位元素 空間后方交會、光線束法、直接線性變換空間后方交會、光線束法、直接線性變換3）可解算物方空間坐標（X，Y，Z） 空間前方交會、光線束法、直接線性變換空間前方交會、光線束法、直接線性變換fyx,00,SSSZYX4）可解算系統(tǒng)誤差參數(shù)，如 畸變系數(shù)畸變系數(shù)空間后方交會、自

13、檢校光線束法、直接線性變換等空間后方交會、自檢校光線束法、直接線性變換等5）可解算像點坐標（x,y） 用于生成模擬數(shù)據(jù)、逆攝影測量用于生成模擬數(shù)據(jù)、逆攝影測量111222333()()()()()()()()()sssssssssXaXXbYYcZZYaXXbYYcZZZaXXbYYcZZ共線方程中：共線方程中：為物點在像空間坐標系中的坐標為物點在像空間坐標系中的坐標11103332220333()()()()()()()()()()()()()()ssssssssssssaXXbYYcZZxfxxaXXbYYcZZaXXbYYcZZyfyyaXXbYYcZZ 12VA tB XC XL為像點

14、坐標觀測值改正數(shù)向量為外方位元素改正數(shù)向量 Txyvvv TSSStXYZ1 11 21 31 41 51 62 12 22 32 42 52 6 aaaaaaAaaaaaa為外方位元素改正數(shù)向量系數(shù)矩陣為物方空間坐標改正數(shù)向量1 11 21 32 12 22 3 - - - -aaaBaaa1 TXXYZ為物方空間坐標改正數(shù)向量系數(shù)矩陣為常數(shù)項向量為像點坐標觀測值為迭代中計算的像點坐標近似值() ()TLxxyy(,) x y() ()xy為內(nèi)方位元素改正數(shù)向量為內(nèi)方位元素改正數(shù)向量系數(shù)矩陣200 TXfxy171819272829 aaaCaaa00)(011133221133221133

15、2211232221232221232221cbcbcbcacacaabababacccbbbaaa00)(0111323232313131212121232323222222212121ccbbaaccbbaabccbbaacbacbacba6.3 近景攝影測量的多片空間前方交會解法定義：定義：根據(jù)已知內(nèi)、外方位元素的兩張或兩張以上的像片，將待定點的像點坐標視作觀測值，按共線條件方程逐點解算待定點物方空間坐標的過程。二、誤差方程式2ccuuadVAtB XB XCXDXLuuVB XL外方位元素已知 t=0，內(nèi)方位元素已知X2=0，附加參數(shù)Xad及控制點Xc不解求，解求的未知數(shù)為待定點物方坐

16、標改正數(shù)待定點物方坐標改正數(shù)X Xu u，待定點像方坐標為觀測值觀測值，則：從誤差方程式看出：未知數(shù)為： ，有三個，至少要列三個方程才能解求。所以，至少要兩張像片。 TXYZ111213212223()()xyXvaaaxxYvaaayyZ外方位元素的獲取方法有：1. 在實地測量或記錄外方位元素；如用普通測量方法直接測量攝站點坐標（Xs,Ys,Zs)，用攝影機的自身或附加精密跨水準管記錄外方位角元素；2. 按物方空間布置適宜的一定數(shù)量控制點，通過近景攝影測量空間后方交會解算出各像片的外方位元素值；3. 通過適當?shù)臋z校方式，預先測定兩立體攝影機（或立體視覺系統(tǒng)）在給定物方空間坐標系內(nèi)的外方位元素

17、值。三、影響多片空間前方交會精度的因素1）網(wǎng)的幾何構(gòu)形，包括像片張數(shù)及其布局、交 會角等；2）像點坐標質(zhì)量；包括像點坐標的量測精度以 及各類像點坐標系統(tǒng)誤差改正程度 ；3）各像片外方位元素的測定精度；4）攝影機內(nèi)方位元素的檢定水平。6.4 近景攝影測量的單像空間后方交會解法定義定義: : 把一張像片覆蓋的一定數(shù)量控制點的像方坐標（必要時也包含其物方坐標）作為觀測值，按共線條件方程解算該像片內(nèi)外方位元素以及其它附加參數(shù)的過程。二、誤差方程式1.只解求外方位元素2ccuuadVAtB XB XCXDXL 物方控制點已知（Xc=0),待定點物方坐標、內(nèi)方位元素、系統(tǒng)誤差參數(shù) Xad不解求，解求的未知

18、數(shù)為外方位元素改正數(shù)t，則：VAtL從誤差方程式看出：未知數(shù)為： 有六個，至少要列六個方程才能解求。所以，至少要三個物方控制點。111213141516212223242526 () ()SSxSyXYvaaaaaaxxZvaaaaaayy TSSSXYZ2.解求內(nèi)、外方位元素2ccuuadVAtB XB XCXDXL 物方控制點已知（Xc=0),待定點物方坐標、系統(tǒng)誤差參數(shù) Xad不解求，控制點的像點坐標為觀測值，解求的未知數(shù)為內(nèi)方位元素改正數(shù)X2和外方位元素改正數(shù)t，則：2VAtCXL11121314151617181902122232425262728290 ( ) ( )SSxSyXY

19、fvaaaaaaaaaxxZxvaaaaaaaaayyy從誤差方程式看出：未知數(shù)為： 有九個，至少要列九個方程才能解求。所以，至少要五個物方控制點。00 TTSSSXYZfxy、間接平差解算LBtVPLBPBBtTT1精度評定10PBBQrPVVTT三、影響內(nèi)精度的因素三、影響內(nèi)精度的因素1.1.控制點的數(shù)量、分布及精度；控制點的數(shù)量、分布及精度；2.2.像點坐標的量測精度；像點坐標的量測精度；3.3.控制點對應像點在像片上的分布。控制點對應像點在像片上的分布。6.5 近景攝影測量的光線束解法定義定義: :把控制點的像點坐標、待定點的像點坐標以至其它內(nèi)外業(yè)量測數(shù)據(jù)的一部分或全部均視作觀測值，按

20、共線條件方程整體地同時地解算它們的最或是值和待定點的物方空間坐標的解算方法。二、光線束法與空間后方交會、空間前方交會解法的區(qū)別二、光線束法與空間后方交會、空間前方交會解法的區(qū)別1、空間后方交會空間后方交會解法分步解求，光線束法為整體解算；2、空間前方交會空間前方交會解法中待定點的像點坐標對外方位元素的確定不起作用；光線束法中，待定點的像點坐標對外方位元素的確定有很大影響。三、幾種典型的光線束解法三、幾種典型的光線束解法1、控制點坐標視作真值且實地不測外方位元素的光線束解法a)適用條件 在被測目標上或周圍可以布設(shè)穩(wěn)固的控制點，分布合理，控制點精度好； 使用量測攝影機，同一調(diào)焦距，或使用檢校過的非

21、量測相機，同一調(diào)焦距；b) 誤差方程式 原則： 對觀測值列誤差方程式 待定點像點坐標觀測值： 像點坐標 控制點像點坐標 待定點的物方空間坐標改正數(shù)未知數(shù)： 外方位元素改正數(shù)2ccuuadVAtB XB XCXDXL對控制點的像點坐標對待定點的像點坐標 ccccuuuuuuVA tLPVA tB XLP 對一目標拍攝5張像片，10個控制點，25個待定點，100%覆蓋。利用光束法求解像片的外方位元素及待定點坐標。問未知數(shù)的個數(shù)？可列出多少個誤差方程式？對控制點的像點坐標: 1個像點列 2個方程， 10個像點列 20個方程， 5張像片列 100個方程；對待定點的像點坐標: 1個像點列 2個方程， 2

22、5個像點列 50個方程， 5張像片列 250個方程；誤差方程式的總個數(shù)： 350個方程未知數(shù)的總個數(shù)： 105個2、無控制點且外方位元素視作觀測值的光線束解法a)適用條件 在被測目標上或周圍無法或不易布設(shè)控制點；使用量測攝影機，同一調(diào)焦距，或使用檢校過的非量測相機，同一調(diào)焦距； 實地可量測外方位元素，但精度不高，將其認做觀測值；b) 誤差方程式 原則： 對觀測值列誤差方程式 待定點像點坐標觀測值： 外方位元素 待定點的物方空間坐標改正數(shù)未知數(shù)： 外方位元素改正數(shù) uuuuuEEVA tB XLPVtP對待定點的像點坐標為外方位元素 對一目標拍攝5張像片，25個待定點，100%覆蓋。利用光束法求

23、解像片的外方位元素及待定點坐標。問未知數(shù)的個數(shù)？可列出多少個誤差方程式？外方位元素: 1張像片列 6個方程， 5張像片列 30個方程；對待定點的像點坐標: 1個像點列 2個方程， 25個像點列 50個方程， 5張像片列 250個方程；誤差方程式的總個數(shù)： 280個方程未知數(shù)的總個數(shù)： 105個3、控制點物方坐標及外方位元素均視作觀測值的光線束解法a)適用條件 在被測目標上或周圍布設(shè)有控制點，但看作觀測值；使用量測攝影機，同一調(diào)焦距，或使用檢校過的非量測相機，同一調(diào)焦距； 實地可量測外方位元素，但精度不高；b) 誤差方程式 原則： 對觀測值列誤差方程式 待定點像點坐標 控制點像點坐標觀測值：控制

24、點物方坐標 外方位元素2ccuuadVAtB XB XCXDXLc uuuuuucccccsccscEEVA tB XLPVA tB XLPVXPVtP對待定點的像點坐標對控制點的像點坐標對控制點的物方坐標對外方位元素 待定點的物方空間坐標改正數(shù)未知數(shù)：控制點的物方空間坐標改正數(shù) 外方位元素改正數(shù)對一目標拍攝5張像片，10個控制點，25個待定點，100%覆蓋，其誤差方程式的階數(shù)是多少？對控制點的像點坐標: 1個像點列 2個方程， 10個像點列 20個方程， 5張像片列 100個方程；對待定點的像點坐標: 1個像點列 2個方程， 25個像點列 50個方程， 5張像片列 250個方程；對控制點的物

25、方坐標: 1個物方點列 3個方程， 10個物方點列 30個方程，對外方位元素: 1張像片列 6個方程， 5張像片列 30個方程，誤差方程式的總個數(shù)： 410個方程未知數(shù)的總個數(shù)： 135個4、含相對控制的光線束解法 含相對控制的光線束解法中，相對控制的使用可采用兩種方式處理： 相對控制看作觀測值，此時應列誤差方程式與其它誤差方程式一并解算； 相對控制看作真值，此時所列方程式為制約條件，加強所構(gòu)建模型的強度； 相對控制看作觀測值 相對控制看作真值 ccuuSSSSVAtB XB XLPB XLPLLLLLuuccPLXBVPLXBXBAtV 1CCD固態(tài)攝像機按結(jié)構(gòu)的不同分為（）CCD相機和（）

26、CCD相機。2近景攝影測量中的兩種基本攝影方式是（）和（）。3.共線條件方程、共面條件方程各自代表的幾何含義是什么？4.使用UMK10/1318型量測攝影機對10m遠的某目標物攝影，設(shè)物鏡焦距為10cm，安置的光圈號數(shù)為16,若取模糊圈直徑為0.02mm，請計算此時的超焦距及景深。課堂練習5. 如圖1所示，為測量一目標外形，在其表面貼敷520個標志點，選擇其中20個分布合理的標志點用全站儀測量其三維坐標作為控制點，其余作為待定點。使用數(shù)碼相機在9個攝站對此目標攝影（不調(diào)焦），重疊度為100%。若物方控制點坐標作為真值，實地不測外方位元素，列出以內(nèi)、外方位元素及待定點物方坐標為未知數(shù)的光束法平差

27、的誤差方程式。（1）指出哪類參數(shù)是觀測值？（2）誤差方程式的個數(shù)是多少？多余觀測數(shù)是多少？6.如圖1所示，分別在9個攝站對一目標攝影。現(xiàn)使用多片空間前方交會解法解求一物點A的物方坐標，指出哪類參數(shù)是觀測值，哪類參數(shù)是未知數(shù)？誤差方程式的個數(shù)是多少？多余觀測數(shù)是多少？針對第9張影像，列出誤差方程式。思考題：物方空間布置有12個控制點，請列出使用單像空間后方交會解算內(nèi)、外方位元素以及畸變系數(shù)的誤差方程式。其中畸變差模型為2401224012()()xxxr kr kyyyr kr k 直接線性變換解法直接線性變換解法: :是建立像點的“坐標儀坐標”和相應物點的物方空間坐標直接的線性關(guān)系的解法。二、

28、直接線性變換解法的特點1、不歸心、不定向；2、不需要方位元素的起始值；3、物方空間需布置一組控制點；4 、特別適合于處理非量測相機所攝影像；5、本質(zhì)是一種空間后交前交解法。11103332220333()()()()()()()()()()()()ssssssssssssaXXb YYcZZxxxfaXXb YYcZZaXXbYYcZZyyyfaXXb YYcZZ 此式中：（x , y）像點的坐標儀坐標；（x 0 ,y 0 ）像主點的坐標儀坐標；（X,Y,Z）像點對應的物方點的物方空間坐標（X S ,Y S ,Z S ）攝影中心的物方空間坐標（a i ,b i ,c i ）旋轉(zhuǎn)矩陣中的方向余旋

29、（x,y）線性誤差改正數(shù)（包含ds,d） 比例尺不一誤差比例尺不一誤差dsds可以認為是所用坐標儀x軸、y軸單位長度不一致及攝影材料不均勻變形等因素引起的。 不正交性誤差不正交性誤差dd可認為是所用坐標儀 x軸、y軸不垂直引起的； 對數(shù)字相機而言，比例尺不一誤差ds可以認為是像元x、y方向長度不等引起的。 對數(shù)字相機而言，不正交性誤差可認為是像元x、y方向排列不垂直引起的。 物方空間布置有10個控制點，列出解求li 系數(shù)精確解及畸變系數(shù)k1 的誤差方程式。思考題二、控制點空間分布的要求 控制點不能布設(shè)在空間的任意同一平面內(nèi)。 引申為控制點布設(shè)在空間的起伏不大，解算結(jié)果也不穩(wěn)定。 要求: 控制點在空間分布均勻；在像片上的構(gòu)像范圍大。五、影響精度的因素1、精度：直接線性變換解法可提供1/5000攝影距離精度的測量成果。2、影響直接線性變換解法精度的因素有： * 像點坐標量測精度； * 控制