《攝影測量解析基礎》課件

攝影測量解析基礎本課程介紹攝影測量學的基本原理和方法。著重講解攝影測量解析的理論基礎、技術流程和應用領域。課程概述介紹攝影測量解析基礎課程旨在為學生提供攝影測量基礎知識和技術應用方面的知識，并幫助他們了解該領域的基本理論和實踐方法。學習目標通過學習本課程，學生將掌握攝影測量數(shù)據(jù)獲取、處理和分析等關鍵技術，并了解其在不同領域的應用，如城市規(guī)劃、資源管理、環(huán)境監(jiān)測等。課程內容課程內容涵蓋攝影測量基本原理、成像幾何、鏡頭畸變、數(shù)字攝影測量、立體攝影測量、數(shù)據(jù)后處理、數(shù)據(jù)分析與處理等方面。實踐應用課程將結合實踐案例，例如三維重建、傾斜攝影測量、移動測繪技術等，幫助學生更好地理解和掌握攝影測量技術的應用。攝影測量的基本原理成像原理攝影測量利用相機記錄目標物的影像，并根據(jù)影像幾何關系恢復目標物的三維空間信息?？臻g定位通過地面控制點、像片坐標等信息，將影像與真實世界坐標系進行關聯(lián)，實現(xiàn)空間定位。數(shù)據(jù)處理利用計算機技術對影像進行處理和分析，生成各種地理空間數(shù)據(jù)，例如數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像。成像原理攝影測量中，成像過程是將現(xiàn)實世界中的三維物體投影到二維圖像平面上。成像原理主要涉及透鏡成像和幾何投影關系，通過相機內部參數(shù)和外部參數(shù)的確定，可以還原目標物體的空間位置和形狀。相機參數(shù)內方位元素相機參數(shù)包含內方位元素和外方位元素。焦距主點坐標像主點外方位元素描述相機在拍攝瞬間的空間位置和姿態(tài)。攝影中心坐標相機指向方向傾斜角畸變參數(shù)描述鏡頭造成的圖像幾何畸變，影響圖像的準確性。徑向畸變切向畸變成像幾何1空間坐標系攝影測量中，常用的是笛卡爾坐標系，也稱為直角坐標系。2像空間坐標系以像平面中心為原點，X,Y軸平行于像平面，Z軸垂直于像平面。3物體空間坐標系以地面某一點為原點，X,Y軸分別為南北方向和東西方向，Z軸垂直于地面。鏡頭畸變11.徑向畸變鏡頭中心與邊緣放大倍率不同，造成圖像扭曲。22.切向畸變鏡頭安裝偏差，導致直線變形。33.畸變模型使用數(shù)學模型描述畸變規(guī)律，便于校正。44.校正方法利用控制點信息，構建畸變模型，進行圖像校正。單幅攝影測量1圖像獲取通過單幅航空攝影或地面攝影獲取影像。2幾何糾正消除影像幾何畸變，使影像與地面坐標系一致。3正射影像生成將影像投影到水平面上，生成正射影像。4信息提取從正射影像中提取目標信息，如地形、地物等。單幅攝影測量應用于地形圖測繪、地籍測量、城市規(guī)劃等領域，具有成本低、效率高、精度中等的特點。數(shù)字攝影測量數(shù)字化圖像數(shù)字攝影測量使用數(shù)字相機獲取圖像，相比傳統(tǒng)方法更易于存儲和處理，且精度更高。數(shù)據(jù)處理技術數(shù)字攝影測量使用計算機技術進行數(shù)據(jù)處理，包括圖像校正、幾何模型構建、三維模型重建等。廣泛應用數(shù)字攝影測量廣泛應用于地形測繪、城市規(guī)劃、資源調查、災害監(jiān)測、文物保護等領域。效率提升數(shù)字攝影測量能夠提高測繪效率，縮短項目周期，降低測繪成本。立體攝影測量立體攝影測量是一種利用兩幅或多幅從不同角度拍攝的同一目標物體的影像，通過對影像進行幾何處理，恢復目標物體三維信息的測繪技術。1影像匹配識別并匹配兩幅影像中相同目標的對應點2空間定位計算影像對應點的空間坐標3三維重建根據(jù)空間坐標構建目標物體的三維模型該技術廣泛應用于地形測繪、城市規(guī)劃、文物保護等領域，為人們提供更加直觀、精確的三維信息。數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型(DEM)是表示地面高程的數(shù)字模型，廣泛應用于各種領域。DEM通過等高線或格網(wǎng)數(shù)據(jù)來表示地面高程，可用于地形分析、三維建模、虛擬現(xiàn)實等。100M精度現(xiàn)代DEM精度可達米級甚至更細。3D維度DEM提供了真實地形的立體信息。GIS應用DEM可用于地理信息系統(tǒng)(GIS)中。數(shù)字正射影像數(shù)字正射影像是一種將原始影像幾何畸變校正后的影像產品，可以用來生成地形圖，進行土地利用和資源調查。數(shù)字正射影像的應用包括：地質災害監(jiān)測、城市規(guī)劃、農業(yè)遙感、資源調查等。優(yōu)點缺點幾何精度高制作成本較高易于測量和分析數(shù)據(jù)量較大可用于各種應用需要專業(yè)軟件進行處理攝像機標定相機內參數(shù)內參數(shù)包括焦距、主點坐標和鏡頭畸變系數(shù)。這些參數(shù)反映了相機內部結構，對精確的成像幾何模型至關重要。外參數(shù)外參數(shù)包括旋轉矩陣和平移向量，用于描述相機在世界坐標系中的位置和姿態(tài)。標定過程需要獲取相機內外參數(shù)。空中三角測量相對定向通過識別同一地物在不同影像上的對應點，建立兩張影像之間的幾何關系。絕對定向將影像坐標系與地面坐標系聯(lián)系起來，確定影像的外部方位元素?？臻g后方交會通過已知地面控制點坐標，解算出所有影像的外部方位元素，最終生成完整的數(shù)字模型。精度評定通過評估測量誤差，分析模型精度，并對數(shù)據(jù)進行必要的處理和校正。地面控制測量1控制點布設確定控制點位置，并進行實地測量。2坐標測量精確測量控制點的平面坐標和高程。3數(shù)據(jù)處理對測量數(shù)據(jù)進行校正和轉換。4精度控制確?？刂泣c測量精度符合要求。地面控制測量是攝影測量中必不可少的環(huán)節(jié)，它為影像幾何校正和三維重建提供精準的參考信息。數(shù)據(jù)后處理1數(shù)據(jù)質量檢查確保數(shù)據(jù)一致性，并對異常值進行處理。2數(shù)據(jù)校正消除系統(tǒng)誤差，例如鏡頭畸變。3數(shù)據(jù)拼接將多幅影像拼接成完整影像。4數(shù)據(jù)配準將不同影像或數(shù)據(jù)源進行匹配。數(shù)據(jù)后處理是攝影測量中必不可少的一環(huán)，它確保數(shù)據(jù)的準確性、一致性和可靠性。數(shù)據(jù)分析與處理1數(shù)據(jù)質量控制數(shù)據(jù)質量直接影響分析結果。需要對數(shù)據(jù)進行檢查、校正和處理，確保其完整性、準確性和一致性。2數(shù)據(jù)預處理進行數(shù)據(jù)清洗、轉換、降維等預處理操作，以便于后續(xù)的分析和建模。3統(tǒng)計分析對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，提取關鍵特征，并繪制相關圖表，揭示數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢。4空間分析利用空間信息技術，分析數(shù)據(jù)的空間分布和相互關系，并進行空間插值和預測。攝影測量應用實例攝影測量應用廣泛，涵蓋多個領域。例如，城市規(guī)劃、基礎設施建設、自然資源管理等。城市3D模型地形地貌測繪文物保護災害監(jiān)測三維重建技術點云數(shù)據(jù)點云數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)，提供豐富的幾何信息。通過點云數(shù)據(jù)進行表面重建，形成三維模型。多視圖幾何通過多視角的圖像信息，提取特征點，并進行匹配，實現(xiàn)三維場景的幾何重建。傾斜攝影測量三維模型構建傾斜攝影測量通過獲取地面不同角度的照片，可以創(chuàng)建高精度的三維模型，為城市規(guī)劃和管理提供重要數(shù)據(jù)。城市規(guī)劃與管理傾斜攝影測量可以生成城市街景的3D模型，用于城市規(guī)劃、基礎設施管理以及災害應急等方面。地形地貌測量傾斜攝影測量能夠精確測量地形地貌，生成數(shù)字高程模型，應用于土地利用、自然資源監(jiān)測等領域。移動測繪技術移動測繪系統(tǒng)將傳感器集成到移動平臺，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集。移動測量車無人駕駛汽車手持式掃描儀三維建模生成城市、道路、橋梁等的三維模型。高精度數(shù)據(jù)實時更新可視化分析數(shù)據(jù)分析提取關鍵信息，進行數(shù)據(jù)分析和建模。道路狀況交通流量環(huán)境監(jiān)測導航定位提供高精度導航和定位服務。自動駕駛精準農業(yè)城市規(guī)劃UAV遙感測繪靈活便捷UAV靈活機動，能夠到達傳統(tǒng)方法難以到達的區(qū)域，提高數(shù)據(jù)獲取效率。高精度數(shù)據(jù)UAV能夠獲取高分辨率影像和三維模型，為精細化分析提供數(shù)據(jù)基礎。成本低廉UAV測繪成本相對較低，是傳統(tǒng)方法的有效補充，適合各種規(guī)模項目。應用廣泛UAV測繪在城市規(guī)劃、農業(yè)監(jiān)測、災害評估等領域發(fā)揮著重要作用。森林資源監(jiān)測樹木種類識別利用攝影測量技術，可以識別不同樹種，監(jiān)測樹木生長狀況，評估森林資源質量。森林覆蓋度監(jiān)測通過分析遙感影像數(shù)據(jù)，可以精確計算森林覆蓋面積，監(jiān)測森林面積變化趨勢。森林病蟲害監(jiān)測利用多光譜或高光譜影像，可識別森林病蟲害，及時采取防控措施，保護森林資源。森林碳匯監(jiān)測基于攝影測量數(shù)據(jù)，可以估算森林碳儲量，監(jiān)測森林碳匯能力，為應對氣候變化提供科學依據(jù)。城市3D建模城市模型虛擬現(xiàn)實中，城市3D模型能更直觀地展現(xiàn)城市規(guī)劃、交通布局和建筑設計等信息。通過3D模型，可以進行各種模擬和分析，比如交通流量模擬、自然災害模擬以及城市環(huán)境變化分析等。建筑物建模3D建模技術可以創(chuàng)建逼真的建筑物模型，用于建筑設計、施工模擬和虛擬現(xiàn)實體驗。3D建模可以幫助設計師在建造之前就直觀地感受建筑物的真實效果，進行更好的規(guī)劃和設計?；A設施監(jiān)測11.橋梁監(jiān)測橋梁是重要的交通基礎設施，需要定期監(jiān)測其結構安全和功能。22.道路監(jiān)測道路狀況會影響交通安全和通行效率，需要監(jiān)測路面裂縫、沉降和變形。33.管線監(jiān)測地下管線網(wǎng)絡復雜，需要監(jiān)測管道泄漏、腐蝕和變形等問題。44.水利設施監(jiān)測水庫、水壩等水利設施需要監(jiān)測其結構穩(wěn)定性和水位變化。農業(yè)遙感應用作物生長監(jiān)測遙感技術可以監(jiān)測作物生長情況，如葉面積指數(shù)、植株高度、生物量等，為科學施肥、灌溉提供依據(jù)。病蟲害監(jiān)測遙感圖像分析可以識別病蟲害造成的作物病變，及時預警，降低損失。農田資源調查遙感數(shù)據(jù)可以用于農田面積、土壤類型、水資源等資源調查，為農業(yè)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐。精準農業(yè)管理結合遙感數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)精準施肥、精準灌溉、精準病蟲害防治，提高農業(yè)生產效率。地質災害監(jiān)測滑坡監(jiān)測攝影測量可以用于監(jiān)測滑坡的發(fā)生發(fā)展，評估其潛在風險，并為防治工作提供依據(jù)。地震災害攝影測量可用于快速評估地震災害造成的破壞程度，為救援工作提供信息支持?；鹕絿姲l(fā)攝影測量可用于監(jiān)測火山噴發(fā)活動，預測火山噴發(fā)的可能性，并為應急預案提供參考。考古文物保護精確測量攝影測量可以精確測量文物尺寸和形狀，為文物修復和復制提供可靠數(shù)據(jù)。三維重建通過攝影測量技術生成文物的三維模型，可以為文物研究和展示提供更直觀的視角。記錄細節(jié)攝影測量可以記錄文物表面的細節(jié)，包括材質、紋理和色彩，為文物保護提供重要的參考信息。數(shù)字化保護將文物數(shù)字化，可以有效地保護文物，減少實物文物被損壞或丟失的風險。其他應用領域文物保護攝影測量可用于創(chuàng)建文物的三維模型，以便進行數(shù)字化保護和研究。這可以幫助我們更好地了解文物的歷史和結構。環(huán)境監(jiān)測攝影測量可以用于監(jiān)測環(huán)境變化，例如森林砍伐、土地利用變化和污染。醫(yī)療保健攝影測量可以用于創(chuàng)建人體器官的三維模型，以便進行手術規(guī)劃和治療。建筑設計攝影測量可以用于創(chuàng)建建筑物的三維模型，以便進行設計、建造和維護。發(fā)展趨勢深度學習與人工智能深度學習算法在攝影測量解析中發(fā)揮著重要作用，可以提高模型精度和效率。人工智能技術可用于自動識別和提取關鍵信息，簡化數(shù)據(jù)處理流程。三維重建技術三維重建技術不斷發(fā)展，精度和效率不斷提升，為多領域應用提供了更精準的模型。高精度三維模型可用于城市規(guī)劃、虛擬現(xiàn)實、文物保護等領域。無人機遙