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1、第一章1、传统摄影测量学定义：摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄 物体的形状、大小、位詈、特性及其相互关系的一门学科。2、摄影测量与遥感的定义：摄影测量与遥感是从非接触成像及其他传感器系统，诵过记录、 量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体可靠信息的工艺、科学与技术。（其 中，摄影测量侧重于提取几何信息，遥感侧重于提取物理信息。也就是说，摄影测量是从非 接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其它物体的几何、 属性等可靠信息的工艺、科学与技术）3、摄影测量的分类 按距离远近：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量、显微
2、摄影 测量 按用途：地形摄影测量、非地形摄影测量 按处理手段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量4、地形摄影测量的主要任务：测绘各种比例尺的地形图及城镇、农业、林业、地质、交通、 工程、资源与规划等部门需要的各种专题图，建立地形数据库，为各种地理信息系统提供三 维基础数据5、非地形摄影测量的主要任务：用于工业、建筑、考古、医学、生物、体育、变形观测、 事故调查、公安侦破与军事侦察等方面6、数字地图：DLG（数字线划地图）、DOM （数字正射影像）、DEM （数字高程模型）、DRG （数字栅格地图）7、摄影测量的特点： 无需接触物体本身获得被摄物体信息（较少受到周围环境与条件的限制） 由二
3、维影像重建三维目标 面采集数据方式 同时提取物体的几何与物理特性8、摄影测量学的三个发展阶段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量9、模拟摄影测量：利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟 摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得 到地形图和各种专题图10、模拟摄影测量的特征： 形成了较完整的摄影测量学的基本概念 依据相片变为地形图的作业过程及需要，生产了大量复杂、昂贵的摄影测量仪器 根据仪器及测量原理的不同，形成了较完整的相片变为地形图的测绘方法11、模拟立体测图仪分为：光学投影、光学-机械投影、机械投影12、1957年，海
4、拉瓦博士提出解析测图仪的思想，标志着解析摄影测量的开始13、解析摄影测量：以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算来研究和 确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科 学。14、解析测图仪与模拟测图仪的主要区别：前者使用的是数字投影方式，后者使用的是模拟 的物理投影方式。仪器设计和结构上的不同：前者是由计算机控制的坐标量测系统，后者使用纯光学、机械 型的模拟测图装置操作方式的不同：前者是计算机辅助的人工操作，后者是完全手工操作15、数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理， 自动（半自动）提取被摄对象用数字
5、方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字 产品和目视化产品16、数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别：它他处理的原始数据是数字影像或数 字化影像它最终是以计算机视觉代替人的立体观测，因而它所使用的仪器最终将只是通过计 算机及其相应外部设备；其产品是数字形式的，传统的产品只是该数字产品的模拟输出17、按对影像进行数字化的方式，数字摄影测量分为：混合数字摄影测量系统（早期）和全 数字摄影测量系统（现在）18、摄影测量三个发展阶段的特点发展阶段原始资料投蜀方式 仪器操作方式产品模拟摄影测量物理投黑模拟测图仪手工操作模拟产品解析摄影测量戮字投黑解析测图仪机助作业员操作模拟产品戮字产品数字
6、摄影测量数字投影计算机自动化操作+作业员干预数字产品模拟产品19、当代数字摄影测量的若干典型问题 辐射信息（当前数字摄影测量与解析摄影测量、模拟摄影测量根本的差别之一在于对影 像辐射信息的计算机数字化处理） 数据量与信息量（传统的航空摄影，在航向上的重叠度一般为60%，旁向重叠度一般为 30%） 速度与精度（对影像进行量测是摄影测量的基本任务之一，它可分为单像量测与立体量 测，着同样是数字摄影测量的基本任务） 自动化与影像匹配（自动化是当代数字摄影测量最突出的特点，是否具有自动化（或半 自动化）的能力，是当代数字摄影测量与传统摄影测量的根本区别） 影像解译第二音1、航空摄影：利用安装在航摄飞机
7、上的航摄仪从空中一定角度对地面进行摄影2、航空摄影机：光学航空摄影机，数码航空摄影机3、良框标连接交点为相片几何中心，近似为像主点，即航摄机物镜主光轴在相片上的垂足。 两框标连线要成正交，组成框标坐标系，其焦点就是坐标系原点。摄影机主光轴与像平面的 交点称为像片主点，摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距f， 一般认为航空摄影机物镜焦距与像片主距相等。这是航空摄影与一般摄影的不同之处。航摄仪焦距：物镜中心到焦点的距离像场：物镜焦面上中央成像清晰的范围像场角：像场直径对物镜中心的夹角3、常角：视场角1004、航摄机按摄影机物镜的焦距和像场角分为： 短焦距航摄机：焦距F 15
8、0mm，相应的像场角为2p 100 中焦距航摄机：焦距150mmF300mm，相应的像场角为702p 300mm，相应的像场角为2p 705、航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。光学航空摄影机获取的像片的像幅一般 有 18cmX 18cm, 23cmX23cm、30cmX30cm7、航空数码相机的三种类型：单面阵航空数码模型多面阵航空数码相机三线阵航空 数码相机ADS408、空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机物镜主光轴近似与地面垂直9、竖直摄影：主光轴在曝光时总会有微小的倾斜，按规定要求像片倾角为2 3，这种 摄影方式称为竖直摄影10、航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的重叠度p
9、 % = %x 100%X旁向重叠：两相邻航带像片之间的影像重叠p % = %x 100%y（l表示像幅边长，p表示航向和旁向重叠影像部分的边长）11、像片重叠度：沿航线方向相邻两张像片应有60%左右的航向重叠，相邻航线间的像片应 有30%左右的旁向重叠12、像片的重叠部分是立体观察和像片连接所必须的条件。在航向方向必须要三张相邻像片 有公共重叠影像，这一公共重叠部分称之为三度重叠部分12、摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离13、摄影比例尺：视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水 平距L之比（由于摄影像片有倾角，地面又起伏，所以摄影比例尺在像片上处处不相等） 上=l
10、 = fm L H （m为像片比例尺分母，f为摄影机主距，H为平均高程面的摄影高度或称航高）14、航高分为相对航高和绝对航高相对航高：摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称为摄影航高，是相对于被摄区域 内地面平均高程基准面的设计航高，是确定航摄飞机飞行的基本数据，H=m*f绝对航高：相对于平均海平面的高度，是指摄影机物镜在摄影瞬间的真实海拔高度，H绝=H+H地15、航高差异5%，同一航带内最大与最小航高之差30m,摄影区域内实际航高与设计航高之差50m16、航空摄影与成图比例尺的关系18、航带弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一 条直线上，而呈现为弯弯曲曲的
11、折线19、航线弯曲度：航带两端像片主点之间的直线距离L与偏离该直线最远的像主点到该直线垂距比的倒数，一般采用百分比表示，即：要求航线弯曲度3%20、像片旋偏角：相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角， 一般用表示。（是由于摄影时航摄机定向不准确产生的。像片旋角过大会减少立体像对的 有效范围。旋偏角不但会影响像片的重叠度，而且还给航测内业作业增加困难）一般要求小 于6，个别最大不应大于8，而且不能连续三片有超过6的情况。21、空中摄影基本要求： 像片倾角小于30 航向重叠60%，旁向重叠30%; 行高差异5%,同一航带内最大与最小行高30m，实际行高与设计行高50m; 航
12、线弯曲度3%; 像片旋角6023、24、22、投影：用一组假想的直线将物体向几何面投射 投影射线：投影的直线投影平面：投影的几何面25、 23、投影分为： 中心投影：投影射线会聚于一点（航摄像片是地面的中心投影） 平行投影：影射线平行于某一固定方向的投影24、平行投影： 斜投影：投影射线与投影平面斜交 正射投影：投影射线与投影平面正交（地面与地形图的投影关系）25、中心投影和垂直投影的区别 垂直投影比例尺和投影距离无关；中心投影焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变 垂直投影总是水平的，不存在倾斜问题 地形起伏对垂直投影，无影响，对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同26、像点位移：当像片
13、倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构 像所产生的位置差异27、地形图的特点 图上任意两点间的距离与相应地面点的水平距离之比为一常数，等于图比例尺 图上任意一点引画的两条方向线间的夹角等于地面上对应的水平角28、地图与航片的区别比例尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺表示方法：地图为线划图，航片为影像图表示内容：地图需要综合取舍几何差异：航摄像片可组成像对立体观察29、摄影测量的主要任务之一:把地面按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片转换成以 测图比例尺表示的正射投影地形图30、透视投影：将空间点、线作中心投影，在投影平面P上得到一一对应的点、线，这种 经中心投影取得
14、的一一对应的投影关系31、地面E；像片面（物面）P；摄影中心5；主横线hoho；主光线SoO ；主垂线SnN ；等角点 ScC迹线（透视轴）TT：两透视平面的交线像主点o：由投影中心作像片平面的垂线，交于像面P像片主距（摄影机主距）f：距离So地主点0：像主点在地面上的对应点摄影方向S0：摄影瞬间摄影机主光轴的空间方位像底点n：由摄影中心作铅垂线交像片平面地底点N:由摄影中心作铅垂线交地面距离SN是投影中心S相对于过点N的地平面的航高。像底点n与地底点N是一对透视对 应点主垂面W：铅垂线SnN和摄影方向SoO的铅垂面。WLP，WE，必然垂直于两平面的交 线透视轴TT，这是主垂面的一个重要特性主
15、纵线vv：主垂面W与像平面的交线（像主点o和像底点n都在主纵线上）摄影方向线VV：主垂面W与地平面的交线（主纵线与摄影方向线是一对透视对应线，都 垂直于透视轴TT）作ZOSN （ a ）的角平分线，该线与像平面交主纵线上于c，和与地面交摄影方向线上于点 C，点c和点C是一对透视对应点，点c称像片上的等角点，点C称为地面上的等角点 合点:过投影中心作物面上一直线的平行线和像面的交点（物面上一组平行线有共同的合点， 合点是物面上平行线组无穷远点的中心投影）真水平面（合面）Es：过投影中心S作一水平面平行于地面真水平线（主合线）hihi:真水平面与像平面的交线（物面E上任何平行线组的合点都落在 真水
16、平线上）主合点i：合线hihi与主纵线的vv的交点（主合点是地面上一组平行于摄影方向线VV直线 的无穷远点的构像）像水平线hh：过像片内任何像点作平行于合线的平行线（像平面内所有像水平线均平行于透视轴，而与主纵线相垂直）等比线hchc:过像片上等角点c的像水平线主遁点J：过投影中心S在主垂面内作像平面的平行线，与地平面E的交点on = f - tgfSi = ci = ON = Htgaas inx, nOC = f -tg I SJ = iy = HCN = Ht&ZSi=a，ZiSc=ZSci=9 -a /2oi = f - ctgas i na32、底点特性：铅垂线在像平面上的构像位于以
17、像底点n为辐射中心的相应辐射线上33、已知E平面上有A点，在像平面上作对应的像a34、已知E平面上有AB直线，在像平面上作对应的像ab35、已知垂直物面的空间直线AB，在像平面上作对应的像ab36、透视变换作图的基本规则:确定迹点确定合点确定线段端点的中心投影确定线 段的中心投影37、建立各种坐标系的目的是为了在像点和对应物点间建立联系38、框标坐标系p-xy:原点：框标连线交点P； x轴：航向框标连线方向；y轴：旁向框标 连线方向39、像平面坐标系o-xy:原点：像主点；x、y轴：分别平行于p-xy的坐标轴。右手系40、像空间坐标系s-xyz：原点：投影中心；x、y轴：分别平行于o-xy的x
18、、y坐标轴；z 轴：主光轴方向（os方向为正）。每一个像点的z坐标都等于So的长，但符号是负的。右 手系。41、地面测量坐标系：坐标系：平面坐标为高斯-克吕格3度带或6度带投影的平面坐标系； 高程为1985黄海高程系。左手系42、像空间辅助坐标系s-XYZ：原点：投影中心S； Z轴：垂直于地面；X与航线方向一致。 右手系43、摄影测量坐标系（A-XpYpZp）:原点为地面某一控点；Ztp轴与地面测量坐标系的Zt 轴平行；Xtp轴与航线一致。右手系44、方位元素：确定摄影时摄影物镜（摄影中心）、像片与地面三者之间相关位置的参数， 包括内方位元素和外方位元素。45、内方位元素：确定投影中心相对于像
19、平面位置关系的参数。具体包括三个：像主点O 在框标坐标系中坐标（x0 , y0）（相对于影像中心的位置）以及镜头中心到影像面的垂距（主 距）f46、外方位元素：确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数。三个线元素:47、描述摄影瞬间摄影中心S相对于物方空间坐标系（Xs、Ys、Zs）；三个角元素：表示摄影 瞬间摄影光束空间姿态（像片在摄影瞬间空间姿态的要素）48、共线条件：像点、物点以及投影中心在一条直线上。49、共线条件方程:像点在像空间坐标系中的坐标和像点所对应的地面点在地面摄影测量坐 标系中的坐标之间的几何关系。在理想情况下，摄影瞬间像点、投影中心、物点位于同一条 直线上，描述这
20、三点共线的数学表达式称之为共线条件方程50、共线条件方程的应用 求像底点坐标 单像空间后方交会和多像空间前方交会 摄影测量中的数字投影基础 航空影像模拟 光束法平差的基本数学模型 利用DEM制作数字正射影像图 利用DEM进行单张像片测图像片仿真已知呐、外方位元素地面点空间坐标DOM%（xw）+4（q）+ci（zz，）X Ta3（X-Xs）+b3（Y-Ys）+c3（Z-Zs）=色（X-花）+么（-y）+C2（Z-乙） 一角（X笑）+如 F0 + 40乙）求像底点坐标X _广巧0_*。+瓦（土_匕）+臼（4吊_乙）K（XN-Xs） + b.（XN-Ys） + cZN-Zs）v _ 广。JXw_XQ
21、 +奶（玲 _/）+叱（y乙） J （XN -X + b-7 + c3 （ZjV - Z,）W_v-二）C3 （ZM - 二）_ 妃X一担）+岳（P一拿+c】0一乙） 皿（xm）+由（一拿+%（Z一乙） _ 严（X一瓦）+司（一+弓（Z4） 一皿（X一心+题一+%（一）已知条件=H底倒中的坐标。成扃-乙）产 匚3 （ZV W） 匚3立体像对空间前方交会影像内、外方位元素立体像对同名像点坐标求解：像点所对应的地面点在物方空间坐标系J lAX + l2Y + 右/ 乙=0宜 + hY + l6Z 一 I、； = 0第三章1、要获得物点的空间位置一般须利用两幅相互重叠的影像构成利益像对，它是立体摄影
22、测 量的基本单元，由其构成的立体模型是立体摄影测量的基础2、核线可以将二维影像匹配化成一维问题，在多片影像匹配（特别是在近景摄影测量）中 还可以直接利用核线几何限制条件确定同名点3、单眼分辨力：单眼能判别最小物体的能力第一分辨力：单眼所能观察出两点间的最小距离第二分辨力：能观察出两平行线之间的距离第一分辨力 矿=22竺p = 45”17第二分辨力=204、人眼的立体视觉：只有用双眼观察景物，才能判断景物的远近，得到景物的立体效应5、双眼观察的精度要比单眼观察的精度提高 2倍第一类双眼观察分辨力指可能判断两个物点远近的能力。30秒第二类双眼观察分辨力指可能判断两平行线远近的能力。10-15秒6、
23、人造立体视觉：观察立体像对得到地面景物立体影像的立体感觉称为人造立体视觉7、人造立体观察的条件： 两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对 分像条件：一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即双眼观察像对时必须保持两眼分别 只能对一张像片观察 两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行 两像片的比例尺应相近（差别15%）8、立体效应正立体反立体反立体正立体效应：把左方摄影站获得的像片P1放在左方，用左眼观察；右方摄影站获得的像片 P2放在右方，用右眼观察，就得到一个与实物相似的立体效果。此时由于人眼观察像片所 得到的生理视差与人眼看实物的生理视差符号相同，故所看到的立体模型的远近与实物的远
24、 近是相同的反立体效应：左方摄影站获得的像片P1放在右方，用右眼观察；右方摄影站获得的像片P2 放在左方，用左眼观察。由于人眼观察像片的生理视差改变了符号，使观察到的立体影像的 立体远近恰好与实物相反。或是在组成正立体效应后，将左右像片各旋转180，由于生理 视差反了符号，可以得到一个反立体效应在量测中。用正反两种立体效应交替进行立体观察，可以检查和提高立体量测的精度 零立体效应：正立体效应基础上左右像片旋转90，使纵横坐标互换方向，此时的生理视 差变为像片的y方向的视差因而失去了立体感觉成了一个平面图像。生理视差是左右视差 较，纵方向的视差为上下视差，由于人眼观测左右视差较的精度高于上下视差
25、，所以在量测 上下视差时，为了提高量测的精度，可采用零立体效应进行y方向的坐标量测9、像对的立体观察与量测（1）用立体镜观察立体桥式立体镜：基线较短，不适合大像幅航摄像片反光立体镜:扩大眼基距，可对大像幅进行立体观察（2）重叠影式观察立体互补色法、光闸法、偏振光法10、立体像对前方交会的定义：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和同名像点的影像 坐标量测值来确定相该点的物方空间坐标（1）点投影系数法 获取已知数据 x0 , y0 , f, XS1, YS1, ZS1印 1, W 1, K 1, XS2, YS2, ZS2 ,里 2, w 2, K 2 量测像点坐标x1,y1,x2,y2 使用各
26、自像片的角元素计算左、右像片的R1、R2 根据左、右像片的外方位线元素计算摄影基线分量BX, BY, BZ 逐点计算像空间辅助坐标 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2 计算点投影系数N1 , N2 计算未知点的地面摄影测量坐标XA, YA, ZA（2）基于共线方程的严格解法11、相对定向元素：描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数12、立体像对的重要点线面摄影基线相邻两摄站的连线P2同名像点同名光线在左右像片上的构像13、立体像对相对定向5152.(511x52)= 0连续法相对定向元素单独法相对定向元素z；以左像空间 坐标系为基 础，右像片 相对于左像 片的相对方 位元素称
27、在以左摄影中心 为原点、左主核 面为XZ平面、 摄影基线为X轴 的右手空间直角 坐标系中，左右 堡片的相对方位 兀素称连续法相对定向元素：Bz，(p, a, k单独法相对定向元素：Ki，阳 K)14、连续法相对定向中常数项的几何意义。为定向点上 模型上下视差当一个立体像 对完成相对定 向，Q=0当一个立体像 对未完成相对 定向，即同名 光线不相交，Q=0单独法相对定向中常数项的几何意义Z：4q为相当于像空 间辅助坐标系中 一对理想像对上 同名像点的上下 视差当一个立体像对 完成相对定向，g=0当一个立体像对 未完成相对定向 ,即同名光线不 相交，15、绝对定向元素计算绝对定向公式=AR+4弓A
28、绝对定向元素：X, Xo, Yo, Zo, (P, d K16、光束法双像解析摄影测量:用已知的少数控制点以及待求的地面点，以共线方程为基础， 在像对内同时解求两张像片的外方位元素与待定点的坐标，称该方法为光束法双像解析摄影 测量。俗称一步定向法。内方位元素已知时的共线方程为a (X -X ) +b (Y -Y ) +c (Z -Z ) y = y f_s2s2s-0a (X X ) +b (Y Y)+c (Z Z )3 AS3 A S3 ASF = F +MdXXXo SXSSSy ,Fy= Fyo+导件 +S卜眼+与dZsSS世小dySdY +sdZ Tss式中，像片的外方位元素（厂, z
29、 ,和待定点的地摄坐标（略去角符）均为未知数。将上式线性 化，则一次项展开式为卜歹 dcp+竺 dw +臣 dk + MdX +SXdY BdZ66to Sk SX SY SZ分 dp+爻 d+空 dK +立 dX + dY + W伽 为 Sk SX SY SZ式中，dX dY dZ为待定点的坐标改正数，根据空间后方交会共线方程线性化的推导可求得经线性化的各偏导数，代入线性化式中，经过一系列变化，可列出一个像对的总误差方程式，其矩阵表达式为：v = La blt17、对于单张像片而言，只能通过空间后方交会获取像片的外方位元素。对于双像而言，可以通过三种方法获取地面点的空间坐标。（空间后方交会一空间前方交会，解析法相对定向一绝对定向，光束法）18、三种方法的比较方法严密性控制点要求使用场合后交一前交法点位精度决定于外方 位元素精度 没有利用多余条件3个平高点己知像片外方位 元素相对定向一绝对 定向法点位精度决定于相对 定向一绝对定向精度2个平高点+ 1个高程点航带法加密一步定向法理论最严密 精度最高2个平高点十1个高程点光束法加密
