航測(cè)內(nèi)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)

1、（優(yōu)選）航測(cè)內(nèi)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)第一頁(yè)，共八十一頁(yè)。 國(guó)際攝影測(cè)量與遙感學(xué)會(huì)（ ISPRS ）在1988年對(duì)攝影測(cè)量與遙感下的定義為：“攝影測(cè)量與遙感乃是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進(jìn)行記錄、量測(cè)和解譯的過(guò)程獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門(mén)工藝、科學(xué)和技術(shù)”。第二頁(yè)，共八十一頁(yè)。航空攝影測(cè)量 應(yīng)用從飛機(jī)上對(duì)地表面所攝得的像片為基礎(chǔ)，根據(jù)其幾何特征和物理特征進(jìn)行量測(cè)和分析，從而確定地面上物體的形狀、大小、空間位置及相互關(guān)系。 第三頁(yè)，共八十一頁(yè)。攝影測(cè)量的分類(lèi)可以從不同角度對(duì)攝影測(cè)量學(xué)進(jìn)行分類(lèi)：按距離遠(yuǎn)近分有航天攝影測(cè)量、航空攝影測(cè)量、地面攝影測(cè)量、近景攝影測(cè)量和顯微攝影測(cè)量；按用途分有地

2、形攝影測(cè)量與非地形攝影測(cè)量。按技術(shù)處理方法分，則有模擬法攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。第四頁(yè)，共八十一頁(yè)。 模擬法攝影測(cè)量是用光學(xué)和機(jī)械方法模擬攝影成像過(guò)程，通過(guò)攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)建立縮小了的幾何模型，在此模型上量測(cè)便可得到所需的各種圖件。A10第五頁(yè)，共八十一頁(yè)。 解析攝影測(cè)量是用計(jì)算的方法在計(jì)算機(jī)中建立像點(diǎn)坐標(biāo)和物點(diǎn)坐標(biāo)之間的幾何關(guān)系，所量測(cè)的結(jié)果先貯存在電子計(jì)算機(jī)中，再通過(guò)數(shù)控繪圖儀繪出圖來(lái)。C130第六頁(yè)，共八十一頁(yè)。 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量則是解析攝影測(cè)量的進(jìn)一步發(fā)展，包括攝影測(cè)量的數(shù)字測(cè)圖和以數(shù)字（化）影像為出發(fā)點(diǎn)的全數(shù)字化攝影測(cè)量，是攝影測(cè)量的發(fā)展方向。VirtuoZo NT第七頁(yè)

3、，共八十一頁(yè)。航測(cè)成圖的簡(jiǎn)要過(guò)程航空攝影工作 制定攝影計(jì)劃 航空攝影 暗室沖洗、曬印 質(zhì)量評(píng)定工作外業(yè)測(cè)量工作 測(cè)量控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程 像片判讀調(diào)繪編制平面圖（地形圖）第八頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝儀鏡箱暗箱物鏡第九頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝儀物鏡HHssFhhFff ABCD第十頁(yè)，共八十一頁(yè)。物鏡像場(chǎng) 光線通過(guò)物鏡光學(xué)中心在物鏡的焦平面上，呈現(xiàn)出一個(gè)影像清晰的圓形面積，這個(gè)圓面積成為像場(chǎng)。像場(chǎng)角 由物鏡的光學(xué)中心與像場(chǎng)直徑端點(diǎn)的連線所形成的角度，稱像場(chǎng)角。 常角 寬角 特寬角物鏡的畸變差 航攝機(jī)物鏡的構(gòu)像誤差。 第十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。鏡箱承片框：各邊線嚴(yán)格處于同一平面，為航攝儀的成像面攝影機(jī)軸:從

4、攝影機(jī)物鏡的后節(jié)點(diǎn)作框標(biāo)平面的垂線像主點(diǎn):攝影機(jī)軸在框標(biāo)平面上的垂足像距：物鏡中心到承片框的距離，也稱鏡箱焦距或航攝儀主距。通常使之等于物鏡焦距相幅：承片框中空部分大小，即物鏡的內(nèi)接像場(chǎng)的正方形。第十二頁(yè)，共八十一頁(yè)?？驑?biāo)邊框標(biāo)角框標(biāo)第十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。內(nèi)方位元素x0y0oxysf航攝儀主距f像主點(diǎn)坐標(biāo)X0 、 Y0第十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。航空攝影航攝比例尺航高航向重疊和旁向重疊第十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝比例尺 航攝比例尺是指空中攝影計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)的像片比例尺。航攝比例尺的選取要以成圖比例尺、測(cè)區(qū)地形、攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)成圖方法和成圖精度等因素來(lái)考慮選取，另外還要考慮經(jīng)濟(jì)性和攝影資料的可使用性。 航攝比

5、例尺分母的相對(duì)誤差不超過(guò)5%第十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝比例尺與成圖比例尺的關(guān)系第十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。航高 航高是指攝影飛機(jī)在攝影瞬間相對(duì)某一水準(zhǔn)面的高度 相對(duì)航高 相對(duì)航高是指攝影機(jī)物鏡相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高度，常稱為攝影航高 絕對(duì)航高 它是相對(duì)于平均海平面的航高，是指攝影物鏡在攝影瞬間的真實(shí)海拔高度航線圖第十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。重疊度 航向重疊： 航攝像片沿飛行方向上相鄰像片的重疊。航向重疊反映在航攝像片的影像上是以像幅邊長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)表示。 攝影基線 旁向重疊：兩相鄰航帶之間的重疊稱為旁向重疊。 航線間距 航線圖第十九頁(yè)，共八十一頁(yè)。第二十頁(yè)，共八十一頁(yè)。第二十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。航帶彎曲 航帶彎曲

6、度是指航帶兩端像主點(diǎn)之間的直線距離與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到該直線垂距的比，一般采用百分?jǐn)?shù)表示。 航帶彎曲度一般規(guī)定不得超過(guò)3%。第二十二頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝像片編制的圖件像片平面圖： 利用已經(jīng)糾正的航片拼接鑲嵌而成。像片索引圖像片略圖： 直接利用接觸曬印的像片，以某一種方法排列重疊起來(lái)，再把重疊部分以曲折線切開(kāi)（不允許割切重要地物），然后依切割的地物鑲嵌而成。由于這種圖是未經(jīng)糾正的航空像片鑲嵌而成，故稱略圖。像片略圖存在的誤差： 重復(fù)、錯(cuò)開(kāi)、遺漏。影像地圖第二十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。像片控制點(diǎn)像片控制點(diǎn)的分類(lèi) 平面高程控制點(diǎn) 平面控制點(diǎn) 高程控制點(diǎn)第二十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。外業(yè)控制測(cè)量選點(diǎn)刺點(diǎn)施測(cè)

7、第二十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。像片解析第二十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝像片與地形圖的差別表示方法的差別 在航片上，地物、地貌是通過(guò)影像的形狀、大小、色調(diào)來(lái)表示的，而地形圖石由各種圖式符號(hào)、注記和等高線來(lái)表示的 投影方式的差別 地形圖是正射投影、航片是中心投影第二十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。投影 用一組假想的直線將物體向幾何面投射稱為投影，其投射線稱為投影射線，投影的幾何面通常取平面稱為投影平面，在投影平面上得到的圖形稱為該物體在投影平面上的投影。第二十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。地形圖的正射投影第二十九頁(yè)，共八十一頁(yè)。 當(dāng)諸投影射線都平行于某一固定方向時(shí)，這種投影稱為平行投影。平行投影中，當(dāng)投影射線與投影平面斜交的稱為斜

8、投影；投影射線與投影平面正交的稱為正射投影。第三十頁(yè)，共八十一頁(yè)。正射投影的特點(diǎn)1、投影后的圖形與實(shí)際物體形狀相似2、點(diǎn)的投影與點(diǎn)到投影面的距離無(wú)關(guān)3、各部分的比例尺一致第三十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。中心投影投影中心fpa1a2s2s1A1A2S在航攝像片上的地面構(gòu)像可以認(rèn)為是由地面各點(diǎn)指向投影中心的直線投射光線所形成，這樣所得到的影像屬于中心投影。第三十二頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝像片的中心投影ABCDabcdocadbSoP1P2第三十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。第三十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。中心投影的特性空間點(diǎn)在像片上的透視構(gòu)像仍為一個(gè)點(diǎn)空間直線的透視構(gòu)像一般是直線ABCDSabcp第三十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。像片上主

9、要的點(diǎn)、線S 投影中心 Es 像地平面（合面） P像平面 hihi 像地平面（合線） E水平地面 i 主合點(diǎn)o像主點(diǎn) h0h0 主橫線W主垂面 hchc 等比線SoO攝影機(jī)軸 SnN鉛垂射線 航攝像片傾角 n 像底點(diǎn)N地底點(diǎn) c 等角點(diǎn)VV 主縱線V。V。 基本方向線TT 透視軸（跡線）Eshihiih0h0hchc第三十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。第三十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。合點(diǎn) 空間一組互相平行的直線，其無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)的像匯合于一點(diǎn)，此點(diǎn)稱為合點(diǎn)M1M3M2ABCmScbap第三十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。中心投影作圖水平地面上任一直線的像ABt1Siab第三十九頁(yè)，共八十一頁(yè)。水平地面上鉛垂線的像SnNABt2ab

10、p第四十頁(yè)，共八十一頁(yè)。攝影測(cè)量常用的坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系 像空間輔助坐標(biāo)系 攝影測(cè)量坐標(biāo)系 地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系地面坐標(biāo)系第四十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。像平面坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系用以表示像點(diǎn)在像平面的位置。通常以像主點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x、y 軸的方向按需要而定。第四十二頁(yè)，共八十一頁(yè)。像空間坐標(biāo)系描述像點(diǎn)在像方空間位置的空間直角坐標(biāo)系Szyxyxa像空間坐標(biāo) x、y 、-f第四十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。像空間輔助坐標(biāo)系像空間輔助坐標(biāo)系是為建立相鄰像片或航線中各像片之間的坐標(biāo)關(guān)系而建立的一種過(guò)渡性坐標(biāo)系。S1ZyxYXaS2ZYXZYXS3第四十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。攝影測(cè)量坐標(biāo)系攝影測(cè)量坐標(biāo)系也稱物方空間

11、坐標(biāo)系，是描述物點(diǎn)（包括地面控制點(diǎn)和地面模型點(diǎn)）在物方空間位置所建立的空間直角坐標(biāo)系。是像點(diǎn)由像方空間變換地面的過(guò)渡性坐標(biāo)系DZYXSZYX第四十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系用于表示表示地面點(diǎn)位置的空間直角坐標(biāo)系，是最終往大地坐標(biāo)系過(guò)渡的坐標(biāo)系。DZYXSZYX第四十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。地面坐標(biāo)系是國(guó)家統(tǒng)一的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)，取平面縱坐標(biāo)為X軸，橫坐標(biāo)為Y軸YGXGOZG第四十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。航攝像片的內(nèi)方位元素和外方位元素內(nèi)方位元素外方位元素第四十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。內(nèi)方位元素 確定物鏡中心與像平面間相對(duì)位置所需要的數(shù)據(jù)稱為內(nèi)方位元素。 x0 y0 f 恢復(fù)內(nèi)方位元素的意

12、義是為了確定攝影光束形狀。第四十九頁(yè)，共八十一頁(yè)。外方位元素 在已知內(nèi)方位元素的條件下，確定投影中心與航片在攝影瞬間的空間位置，即攝影光束的空間位置的數(shù)據(jù)，稱為外方位元素。 包括投影中心在地面坐標(biāo)系中的三個(gè)坐標(biāo)值Xs、Ys、Zs，攝影方向相對(duì)空間坐標(biāo)軸的兩個(gè)角度和像片繞攝影方向選狀的一個(gè)角度。DXYZXYZSZsXsYsOOxyop航向傾角旁向傾角像片旋角第五十頁(yè)，共八十一頁(yè)。空間直角坐標(biāo)的變換 共線方程在攝影測(cè)量學(xué)中，按照投影中心、像點(diǎn)和相應(yīng)的地面點(diǎn)的理想共線關(guān)系建立的數(shù)學(xué)模型，稱為共線條件方程。AaSf第五十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。AazxyxyZYXxy-fXZYS點(diǎn)的坐標(biāo)變換第五十二頁(yè)，共八

13、十一頁(yè)。xyzXYZa1a2a3b1b2b3c1c2c3由空間解析幾何學(xué)可知： 寫(xiě)成矩陣形式：zxyS由線性代數(shù)知：旋轉(zhuǎn)矩陣RT=R-1RT=R-11、旋轉(zhuǎn)矩陣ZYX正交矩陣 第五十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。矩陣R中的九個(gè)參數(shù)為兩軸坐標(biāo)系間的方向余弦=cosXxcosXycosXzcosYxcosYycosYzcosZxcosZycosZz第五十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。旋轉(zhuǎn)矩陣參數(shù)（a1/b1/c1/a2/b2/c2/a3/b3/c3）第五十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。AaSzxyxy-fxAyAzAxyo共線條件方程的解析表達(dá)式第五十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。共線方程x-x0=-fa1(X-Xs)+b1(Y-Ys)+c1(

14、Z-Zs) a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)y-y0=-fa2(X-Xs)+b2(Y-Ys)+c2(Z-Zs) a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)第五十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。像點(diǎn)位移因像片傾斜引起的像點(diǎn)位移因地形起伏引起的像點(diǎn)位移第五十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。像片與地面均水平第五十九頁(yè)，共八十一頁(yè)。像片傾斜引起的像點(diǎn)位移第六十頁(yè)，共八十一頁(yè)。因地形起伏引起的像點(diǎn)位移第六十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。第六十二頁(yè)，共八十一頁(yè)。航空像片的構(gòu)像比例尺第六十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。立體觀察和立體測(cè)量立體視覺(jué)交向角差生理視差在雙眼觀察下能感覺(jué)出景物有遠(yuǎn)近凸凹的視覺(jué)，稱為立體視覺(jué) r 為兩眼視線

15、的交會(huì)角，稱為交向角，交向角之差稱為交向角差 弧a1b1 a2b2 之差稱為生理視差第六十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。人造立體視覺(jué)人造立體視覺(jué)的過(guò)程(空間物體)空間物體的構(gòu)像信息生理視差立體感覺(jué)視覺(jué)的空間物體的存在第六十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。立體觀察的條件由兩個(gè)攝影站點(diǎn)攝取同一景物而組成立體像對(duì)；每只眼睛必須分別觀察像對(duì)的一張像片；兩條同名像點(diǎn)的視線與眼基線應(yīng)在一個(gè)平面內(nèi)。第六十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。立體觀察的方法立體鏡法人眼直接觀察法光學(xué)法互補(bǔ)色法偏振光法第六十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。第六十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。第六十九頁(yè)，共八十一頁(yè)。立體攝影測(cè)量 以立體像對(duì)作為作業(yè)單元,確定地面點(diǎn)的平面和高程位置.第七十頁(yè)，共八十一

16、頁(yè)。立體攝影測(cè)量的過(guò)程 相對(duì)定向 絕對(duì)定向 量測(cè)相對(duì)定向恢復(fù)攝影瞬間像對(duì)像片間相對(duì)位置關(guān)系，稱為像對(duì)的相對(duì)定向相對(duì)定向元素是確定像對(duì)兩張像片像對(duì)位置的元素絕對(duì)定向 將模型方位確定在大地坐標(biāo)系中，稱為絕對(duì)定向絕對(duì)定向元素是確定相對(duì)定向所建立的幾何模型的比例尺和恢復(fù)模型空間方位的元素第七十一頁(yè)，共八十一頁(yè)。第七十二頁(yè)，共八十一頁(yè)。像片糾正 借助于某種儀器將傾斜誤差予以消除，成為符合于某一固定比例尺的水平像片，這一變換過(guò)程叫像片糾正。 糾正只能消除像片傾斜引起的像點(diǎn)位移，而不能消除因地形起伏所引起的像點(diǎn)位移 攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)：恢復(fù)內(nèi)、外方位元素的投影第七十三頁(yè)，共八十一頁(yè)。投影差的糾正原理 起伏地

17、區(qū)投影轉(zhuǎn)繪：按地面高程分成多個(gè)帶，再用每一帶中間截面的航高來(lái)確定投影面的高度，在整個(gè)一帶范圍內(nèi)的地物和地貌完全消除了投影差，而上下帶邊殘留的投影差能夠限制在允許的范圍內(nèi)。第七十四頁(yè)，共八十一頁(yè)。微分糾正 也稱正射投影技術(shù)，是以立體像對(duì)建立地面模型為基礎(chǔ)，采用糾正單元進(jìn)行糾正，獲得各糾正單元的正射投影，從而得到正射像片第七十五頁(yè)，共八十一頁(yè)。像對(duì)坐標(biāo)的系統(tǒng)誤差底片變形航攝機(jī)物鏡的畸變差大氣折光差地球曲率第七十六頁(yè)，共八十一頁(yè)。每片糾正 像片面積范圍內(nèi)高差較大，或在像片比 例尺較小而成圖比例尺較大時(shí)使用隔片糾正 按每隔號(hào)像片進(jìn)行的糾正分帶糾正 以每條航線為單位進(jìn)行的糾正分區(qū)域糾正 以幾條航線或一個(gè)區(qū)域作為單位進(jìn)行的糾正 第七十七頁(yè)，共八十一頁(yè)。空中三角測(cè)量 空中三角測(cè)量是以攝影站、像點(diǎn)和地面點(diǎn)三點(diǎn)共線，及相鄰攝影站間相應(yīng)投影光線共面為基礎(chǔ)，按前方交會(huì)方式建立地面模型，并求解地面點(diǎn)坐標(biāo)的一種測(cè)量方法。 解析空中三角測(cè)量是用數(shù)學(xué)公式描述、通過(guò)計(jì)算實(shí)現(xiàn)前方交會(huì)，得到地面點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)第七十八頁(yè)，共八十一頁(yè)。解析空中三角測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)： 加密控制點(diǎn)的精度較高 速度較快 對(duì)原始資料的限制較少 能夠在計(jì)算過(guò)程消除系統(tǒng)誤差 可以減