攝影測量知識點(diǎn)

..第一章傳統(tǒng)攝影測量學(xué)定義：攝影測量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)獲取的像片，經(jīng)過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門學(xué)科。2、攝影測量與遙感的定義：攝影測量與遙感是從非接觸成像及其他傳感器系統(tǒng)，通過記錄、量測、分析與表達(dá)等處理，獲取地球及其環(huán)境和其他物體可靠信息的工藝、科學(xué)與技術(shù)?！财渲?攝影測量側(cè)重于提取幾何信息，遙感側(cè)重于提取物理信息。也就是說，攝影測量是從非接觸成像系統(tǒng)，通過記錄、量測、分析與表達(dá)等處理，獲取地球及其環(huán)境和其它物體的幾何、屬性等可靠信息的工藝、科學(xué)與技術(shù)〕3、攝影測量的分類①按距離遠(yuǎn)近：航天攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量、近景攝影測量、顯微攝影測量②按用途：地形攝影測量、非地形攝影測量③按處理手段：模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字?jǐn)z影測量地形攝影測量的主要任務(wù)：測繪各種比例尺的地形圖及城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、交通、工程、資源與規(guī)劃等部門需要的各種專題圖，建立地形數(shù)據(jù)庫，為各種地理信息系統(tǒng)提供三維根底數(shù)據(jù)非地形攝影測量的主要任務(wù)：用于工業(yè)、建筑、考古、醫(yī)學(xué)、生物、體育、變形觀測、事故調(diào)查、公安偵破與軍事偵察等方面數(shù)字地圖：DLG(數(shù)字線劃地圖〕、DOM〔數(shù)字正射影像〕、DEM〔數(shù)字高程模型〕、DRG〔數(shù)字柵格地圖〕7、攝影測量的特點(diǎn)：①無需接觸物體本身獲得被攝物體信息〔較少受到周圍環(huán)境與條件的限制〕

②由二維影像重建三維目標(biāo)

③面采集數(shù)據(jù)方式

④同時(shí)提取物體的幾何與物理特性8、攝影測量學(xué)的三個(gè)開展階段：模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字?jǐn)z影測量9、模擬攝影測量：利用光學(xué)/機(jī)械投影方法實(shí)現(xiàn)攝影過程的反轉(zhuǎn)，用兩個(gè)/多個(gè)投影器模擬攝影機(jī)攝影時(shí)的位置和姿態(tài)構(gòu)成與實(shí)際地形外表成比例的幾何模型，通過對該模型的量測得到地形圖和各種專題圖10、模擬攝影測量的特征：①形成了較完整的攝影測量學(xué)的根本概念②依據(jù)相片變?yōu)榈匦螆D的作業(yè)過程及需要，生產(chǎn)了大量復(fù)雜、昂貴的攝影測量儀器③根據(jù)儀器及測量原理的不同，形成了較完整的相片變?yōu)榈匦螆D的測繪方法11、模擬立體測圖儀分為：光學(xué)投影、光學(xué)-機(jī)械投影、機(jī)械投影12、1957年，海拉瓦博士提出解析測圖儀的思想，標(biāo)志著解析攝影測量的開場13、解析攝影測量：以電子計(jì)算機(jī)為主要手段，通過對攝影像片的量測和解析計(jì)算來研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)及其相互關(guān)系，并提供各種攝影測量產(chǎn)品的一門科學(xué)。14、解析測圖儀與模擬測圖儀的主要區(qū)別：前者使用的是數(shù)字投影方式，后者使用的是模擬的物理投影方式。儀器設(shè)計(jì)和構(gòu)造上的不同：前者是由計(jì)算機(jī)控制的坐標(biāo)量測系統(tǒng)，后者使用純光學(xué)、機(jī)械型的模擬測圖裝置操作方式的不同：前者是計(jì)算機(jī)輔助的人工操作，后者是完全手工操作15、數(shù)字?jǐn)z影測量：基于攝影測量的根本原理，通過對所獲取的數(shù)字/數(shù)字化影像進(jìn)展處理，自動〔半自動〕提取被攝對象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息，從而獲得各種形式的數(shù)字產(chǎn)品和目視化產(chǎn)品16、數(shù)字?jǐn)z影測量與模擬、解析攝影測量的最大區(qū)別：它他處理的原始數(shù)據(jù)是數(shù)字影像或數(shù)字化影像它最終是以計(jì)算機(jī)視覺代替人的立體觀測，因而它所使用的儀器最終將只是通過計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)外部設(shè)備；其產(chǎn)品是數(shù)字形式的，傳統(tǒng)的產(chǎn)品只是該數(shù)字產(chǎn)品的模擬輸出17、按對影像進(jìn)展數(shù)字化的方式，數(shù)字?jǐn)z影測量分為：混合數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)〔早期〕和全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)〔現(xiàn)在〕18、攝影測量三個(gè)開展階段的特點(diǎn)19、當(dāng)代數(shù)字?jǐn)z影測量的假設(shè)干典型問題①輻射信息〔當(dāng)前數(shù)字?jǐn)z影測量與解析攝影測量、模擬攝影測量根本的差異之一在于對影像輻射信息的計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理〕②數(shù)據(jù)量與信息量〔傳統(tǒng)的航空攝影，在航向上的重疊度一般為60%，旁向重疊度一般為30%〕③速度與精度〔對影像進(jìn)展量測是攝影測量的根本任務(wù)之一，它可分為單像量測與立體量測，著同樣是數(shù)字?jǐn)z影測量的根本任務(wù)〕④自動化與影像匹配〔自動化是當(dāng)代數(shù)字?jǐn)z影測量最突出的特點(diǎn)，是否具有自動化〔或半自動化〕的能力，是當(dāng)代數(shù)字?jǐn)z影測量與傳統(tǒng)攝影測量的根本區(qū)別〕⑤影像解譯第二章航空攝影：利用安裝在航攝飛機(jī)上的航攝儀從空中一定角度對地面進(jìn)展攝影航空攝影機(jī)：光學(xué)航空攝影機(jī)，數(shù)碼航空攝影機(jī)良框標(biāo)連接交點(diǎn)為相片幾何中心，近似為像主點(diǎn)，即航攝機(jī)物鏡主光軸在相片上的垂足。兩框標(biāo)連線要成正交，組成框標(biāo)坐標(biāo)系，其焦點(diǎn)就是坐標(biāo)系原點(diǎn)。攝影機(jī)主光軸與像平面的交點(diǎn)稱為像片主點(diǎn)，攝影機(jī)物鏡后節(jié)點(diǎn)到像片主點(diǎn)的垂距稱為攝影機(jī)主距，也叫像片主距f，一般認(rèn)為航空攝影機(jī)物鏡焦距與像片主距相等。這是航空攝影與一般攝影的不同之處。航攝儀焦距：物鏡中心到焦點(diǎn)的距離像場：物鏡焦面上中央成像清晰的圍

像場角：像場直徑對物鏡中心的夾角3、常角：視場角<75°，寬角：視場角＝75°~100°，特寬角：視場角>100°4、航攝機(jī)按攝影機(jī)物鏡的焦距和像場角分為：①短焦距航攝機(jī)：焦距F＜150mm，相應(yīng)的像場角為2β＜100°②中焦距航攝機(jī)：焦距150mm＜F＜300mm，相應(yīng)的像場角為70°＜2β＜100°③長焦距航攝機(jī)：焦距F＞300mm，相應(yīng)的像場角為2β≤70°航攝像片為量測像片，有光學(xué)框標(biāo)和機(jī)械框標(biāo)。光學(xué)航空攝影機(jī)獲取的像片的像幅一般有18cm×18cm,23cm×23cm、30cm×30cm航空數(shù)碼相機(jī)的三種類型：①單面陣航空數(shù)碼模型②多面陣航空數(shù)碼相機(jī)③三線陣航空數(shù)碼相機(jī)ADS40空中攝影采用豎直攝影方式，即攝影瞬間攝影機(jī)物鏡主光軸近似與地面垂直豎直攝影：主光軸在曝光時(shí)總會有微小的傾斜，按規(guī)定要求像片傾角為2°~3°，這種攝影方式稱為豎直攝影航向重疊：同一條航線相鄰像片之間的重疊度旁向重疊：兩相鄰航帶像片之間的影像重疊〔l表示像幅邊長，p表示航向和旁向重疊影像局部的邊長〕像片重疊度：沿航線方向相鄰兩像片應(yīng)有60%左右的航向重疊，相鄰航線間的像片應(yīng)有30%左右的旁向重疊像片的重疊局部是立體觀察和像片連接所必須的條件。在航向方向必須要三相鄰像片有公共重疊影像，這一公共重疊局部稱之為三度重疊局部12、攝影基線：航向相鄰兩個(gè)攝影站間的距離13、攝影比例尺：視攝影像片水平、地面取平均高程時(shí)，像片上的線段l與地面上相應(yīng)的水平距L之比〔由于攝影像片有傾角，地面又起伏，所以攝影比例尺在像片上處處不相等〕〔m為像片比例尺分母，f為攝影機(jī)主距，H為平均高程面的攝影高度或稱航高〕航高分為相對航高和絕對航高相對航高：攝影機(jī)物鏡相對于某一基準(zhǔn)面的高度，常稱為攝影航高，是相對于被攝區(qū)域地面平均高程基準(zhǔn)面的設(shè)計(jì)航高，是確定航攝飛機(jī)飛行的根本數(shù)據(jù)，H=m*f絕對航高：相對于平均海平面的高度，是指攝影機(jī)物鏡在攝影瞬間的真實(shí)海拔高度，H絕=H+H地航高差異<5%，同一航帶最大與最小航高之差<30m，攝影區(qū)域?qū)嶋H航高與設(shè)計(jì)航高之差<50m16、航空攝影與成圖比例尺的關(guān)系18、航帶彎曲：把一條航線的航攝像片根據(jù)地物影像拼接起來，各像片的主點(diǎn)連線不在一條直線上，而呈現(xiàn)為彎彎曲曲的折線19、航線彎曲度：航帶兩端像片主點(diǎn)之間的直線距離L與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到該直線垂距比的倒數(shù)，一般采用百分比表示，即：要求航線彎曲度<3%

20、像片旋偏角：相鄰兩像片的主點(diǎn)連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標(biāo)連線之間的夾角，一般用表示?！彩怯捎跀z影時(shí)航攝機(jī)定向不準(zhǔn)確產(chǎn)生的。像片旋角過大會減少立體像對的有效圍。旋偏角不但會影響像片的重疊度，而且還給航測業(yè)作業(yè)增加困難〕一般要求小于6°，個(gè)別最大不應(yīng)大于8°，而且不能連續(xù)三片有超過6°的情況。21、空中攝影根本要求：①像片傾角小于30°②航向重疊60%，旁向重疊30%;

③行高差異<5%,同一航帶最大與最小行高<30m，實(shí)際行高與設(shè)計(jì)行高<50m;

④航線彎曲度<3%;

⑤像片旋角<60°投影：用一組假想的直線將物體向幾何面投射

投影射線：投影的直線

投影平面：投影的幾何面23、投影分為：①中心投影：投影射線會聚于一點(diǎn)〔航攝像片是地面的中心投影〕②平行投影：影射線平行于某一固定方向的投影平行投影：①斜投影：投影射線與投影平面斜交

②正射投影：投影射線與投影平面正交〔地面與地形圖的投影關(guān)系〕25、中心投影和垂直投影的區(qū)別①垂直投影比例尺和投影距離無關(guān)；中心投影焦距固定，航高改變，其比例尺也隨之改變②垂直投影總是水平的，不存在傾斜問題③地形起伏對垂直投影，無影響，對中心投影引起投影差航片各局部的比例尺不同像點(diǎn)位移：當(dāng)像片傾斜、地面起伏時(shí)，地面點(diǎn)在航攝像片上構(gòu)像相對于理想情況下的構(gòu)像所產(chǎn)生的位置差異27、地形圖的特點(diǎn)①圖上任意兩點(diǎn)間的距離與相應(yīng)地面點(diǎn)的水平距離之比為一常數(shù)，等于圖比例尺②圖上任意一點(diǎn)引畫的兩條方向線間的夾角等于地面上對應(yīng)的水平角地圖與航片的區(qū)別比例尺：地圖有統(tǒng)一比例尺，航片無統(tǒng)一比例尺

表示方法：地圖為線劃圖，航片為影像圖

表示容：地圖需要綜合取舍

幾何差異：航攝像片可組成像對立體觀察攝影測量的主要任務(wù)之一：把地面按中心投影規(guī)律獲取的攝影比例尺航攝像片轉(zhuǎn)換成以測圖比例尺表示的正射投影地形圖透視投影：將空間點(diǎn)、線作中心投影，在投影平面P上得到一一對應(yīng)的點(diǎn)、線，這種經(jīng)中心投影取得的一一對應(yīng)的投影關(guān)系地面E；像片面〔物面〕P；攝影中心S；主橫線hoho；主光線SoO；主垂線SnN；等角點(diǎn)ScC跡線〔透視軸〕TT：兩透視平面的交線像主點(diǎn)o：由投影中心作像片平面的垂線，交于像面P像片主距〔攝影機(jī)主距〕f：距離So地主點(diǎn)O：像主點(diǎn)在地面上的對應(yīng)點(diǎn)攝影方向SO：攝影瞬間攝影機(jī)主光軸的空間方位像底點(diǎn)n：由攝影中心作鉛垂線交像片平面地底點(diǎn)N:由攝影中心作鉛垂線交地面距離SN是投影中心S相對于過點(diǎn)N的地平面的航高。像底點(diǎn)n與地底點(diǎn)N是一對透視對應(yīng)點(diǎn)主垂面W：鉛垂線SnN和攝影方向SoO的鉛垂面。W⊥P，W⊥E，必然垂直于兩平面的交線透視軸TT，這是主垂面的一個(gè)重要特性主縱線vv：主垂面W與像平面的交線〔像主點(diǎn)o和像底點(diǎn)n都在主縱線上〕攝影方向線VV：主垂面W與地平面的交線〔主縱線與攝影方向線是一對透視對應(yīng)線，都垂直于透視軸TT〕作∠OSN〔α〕的角平分線，該線與像平面交主縱線上于c，和與地面交攝影方向線上于點(diǎn)C，點(diǎn)c和點(diǎn)C是一對透視對應(yīng)點(diǎn)，點(diǎn)c稱像片上的等角點(diǎn)，點(diǎn)C稱為地面上的等角點(diǎn)合點(diǎn)：過投影中心作物面上一直線的平行線和像面的交點(diǎn)〔物面上一組平行線有共同的合點(diǎn)，合點(diǎn)是物面上平行線組無窮遠(yuǎn)點(diǎn)的中心投影〕真水平面〔合面〕Es：過投影中心S作一水平面平行于地面真水平線〔主合線〕hihi：真水平面與像平面的交線〔物面E上任何平行線組的合點(diǎn)都落在真水平線上〕主合點(diǎn)i：合線hihi與主縱線的vv的交點(diǎn)〔主合點(diǎn)是地面上一組平行于攝影方向線VV直線的無窮遠(yuǎn)點(diǎn)的構(gòu)像〕像水平線hh：過像片任何像點(diǎn)作平行于合線的平行線〔像平面所有像水平線均平行于透視軸，而與主縱線相垂直〕等比線hchc：過像片上等角點(diǎn)c的像水平線主遁點(diǎn)J：過投影中心S在主垂面作像平面的平行線，與地平面E的交點(diǎn)∠Sio=α，∠iSc=∠Sci=90°-α/2底點(diǎn)特性：鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底點(diǎn)n為輻射中心的相應(yīng)輻射線上E平面上有A點(diǎn)，在像平面上作對應(yīng)的像a→→→34、E平面上有AB直線，在像平面上作對應(yīng)的像ab→→→→→35、垂直物面的空間直線AB，在像平面上作對應(yīng)的像ab→→→透視變換作圖的根本規(guī)那么：①確定跡點(diǎn)②確定合點(diǎn)③確定線段端點(diǎn)的中心投影④確定線段的中心投影建立各種坐標(biāo)系的目的是為了在像點(diǎn)和對應(yīng)物點(diǎn)間建立聯(lián)系框標(biāo)坐標(biāo)系p-xy：原點(diǎn)：框標(biāo)連線交點(diǎn)P；x軸：航向框標(biāo)連線方向；y軸：旁向框標(biāo)連線方向像平面坐標(biāo)系o-xy：原點(diǎn)：像主點(diǎn)；x、y軸：分別平行于p-xy的坐標(biāo)軸。右手系像空間坐標(biāo)系s-xyz：原點(diǎn)：投影中心；x、y軸：分別平行于o-xy的x、y坐標(biāo)軸；z軸：主光軸方向〔os方向?yàn)檎场Ｃ恳粋€(gè)像點(diǎn)的z坐標(biāo)都等于So的長，但符號是負(fù)的。右手系。地面測量坐標(biāo)系：坐標(biāo)系：平面坐標(biāo)為高斯-克呂格3度帶或6度帶投影的平面坐標(biāo)系；高程為1985黃海高程系。左手系像空間輔助坐標(biāo)系s-XYZ：原點(diǎn)：投影中心S；Z軸：垂直于地面；X與航線方向一致。右手系攝影測量坐標(biāo)系〔A-XpYpZp〕：原點(diǎn)為地面某一控點(diǎn)；Ztp軸與地面測量坐標(biāo)系的Zt軸平行；Xtp軸與航線一致。右手系方位元素：確定攝影時(shí)攝影物鏡〔攝影中心〕、像片與地面三者之間相關(guān)位置的參數(shù)，包括方位元素和外方位元素。方位元素：確定投影中心相對于像平面位置關(guān)系的參數(shù)。具體包括三個(gè)：像主點(diǎn)O在框標(biāo)坐標(biāo)系中坐標(biāo)〔x0,y0〕〔相對于影像中心的位置〕以及鏡頭中心到影像面的垂距〔主距〕f外方位元素：確定影像或攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)。三個(gè)線元素：描述攝影瞬間攝影中心S相對于物方空間坐標(biāo)系(Xs、Ys、Zs)；三個(gè)角元素：表示攝影瞬間攝影光束空間姿態(tài)(像片在攝影瞬間空間姿態(tài)的要素〕共線條件：像點(diǎn)、物點(diǎn)以及投影中心在一條直線上。共線條件方程：像點(diǎn)在像空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面攝影測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)之間的幾何關(guān)系。在理想情況下，攝影瞬間像點(diǎn)、投影中心、物點(diǎn)位于同一條直線上，描述這三點(diǎn)共線的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱之為共線條件方程共線條件方程的應(yīng)用①求像底點(diǎn)坐標(biāo)②單像空間前方交會和多像空間前方交會③攝影測量中的數(shù)字投影根底④航空影像模擬⑤光束法平差的根本數(shù)學(xué)模型⑥利用DEM制作數(shù)字正射影像圖⑦利用DEM進(jìn)展單像片測圖像片仿真第三章要獲得物點(diǎn)的空間位置一般須利用兩幅相互重疊的影像構(gòu)成利益像對，它是立體攝影測量的根本單元，由其構(gòu)成的立體模型是立體攝影測量的根底核線可以將二維影像匹配化成一維問題，在多片影像匹配〔特別是在近景攝影測量〕中還可以直接利用核線幾何限制條件確定同名點(diǎn)3、單眼分辨力：單眼能判別最小物體的能力第一分辨力：單眼所能觀察出兩點(diǎn)間的最小距離第二分辨力：能觀察出兩平行線之間的距離人眼的立體視覺：只有用雙眼觀察景物，才能判斷景物的遠(yuǎn)近，得到景物的立體效應(yīng)雙眼觀察的精度要比單眼觀察的精度提高倍第一類雙眼觀察分辨力指可能判斷兩個(gè)物點(diǎn)遠(yuǎn)近的能力。30秒第二類雙眼觀察分辨力指可能判斷兩平行線遠(yuǎn)近的能力。10-15秒人造立體視覺：觀察立體像對得到地面景物立體影像的立體感覺稱為人造立體視覺人造立體觀察的條件：①兩個(gè)不同攝站點(diǎn)攝取同一景物的一個(gè)立體像對②分像條件：一只眼睛只能觀察像對中的一像片，即雙眼觀察像對時(shí)必須保持兩眼分別只能對一像片觀察③兩像片上一樣景物〔同名像點(diǎn)〕的連線與眼基線應(yīng)大致平行④兩像片的比例尺應(yīng)相近〔差異<15％〕立體效應(yīng)正立體效應(yīng)：把左方攝影站獲得的像片P1放在左方，用左眼觀察；右方攝影站獲得的像片P2放在右方，用右眼觀察，就得到一個(gè)與實(shí)物相似的立體效果。此時(shí)由于人眼觀察像片所得到的生理視差與人眼看實(shí)物的生理視差符號一樣，故所看到的立體模型的遠(yuǎn)近與實(shí)物的遠(yuǎn)近是一樣的反立體效應(yīng)：左方攝影站獲得的像片P1放在右方，用右眼觀察；右方攝影站獲得的像片P2放在左方，用左眼觀察。由于人眼觀察像片的生理視差改變了符號，使觀察到的立體影像的立體遠(yuǎn)近恰好與實(shí)物相反?；蚴窃诮M成正立體效應(yīng)后，將左右像片各旋轉(zhuǎn)180°，由于生理視差反了符號，可以得到一個(gè)反立體效應(yīng)在量測中。用正反兩種立體效應(yīng)交替進(jìn)展立體觀察，可以檢查和提高立體量測的精度零立體效應(yīng)：正立體效應(yīng)根底上左右像片旋轉(zhuǎn)90°，使縱橫坐標(biāo)互換方向，此時(shí)的生理視差變?yōu)橄衿膟方向的視差因而失去了立體感覺成了一個(gè)平面圖像。生理視差是左右視差較，縱方向的視差為上下視差，由于人眼觀測左右視差較的精度高于上下視差，所以在量測上下視差時(shí)，為了提高量測的精度，可采用零立體效應(yīng)進(jìn)展y方向的坐標(biāo)量測像對的立體觀察與量測〔1〕用立體鏡觀察立體橋式立體鏡：基線較短，不適合大像幅航攝像片反光立體鏡:擴(kuò)大眼基距，可對大像幅進(jìn)展立體觀察〔2〕