第一章
1 摄影测量学:是利用光学摄影机获取的像片,通过像片来研究被摄物体的形状、大小、位置、和相互关系的一门学科。
2 摄影测量学的主要任务:测制各种比例尺的地形图,建立地形数据库,为地理信息系统,各种工程应用提供基础测绘数据。 3 摄影测量学发展的三个阶段:模拟摄影测量,解析摄影测量 ,数字摄影测量。 第二章
1 航空摄影机具有框标目的:是建立像片的直角框标坐标,分为机械框标和光学框标。 2摄影机主距 :摄影机物镜的中心到像主点的垂距,基本上等于物镜焦距。 一般用f表示
3像场内,圆内接正方形或矩形称为最大像幅,尺寸:18X18cm,23X23cm,30X30cm 4航摄仪的特征:在固定不变的承片框上四个边的中点各有一个框标、内方位元素已知、摄影机主距焦距一致且固定不变
第三章
1 摄影比例尺(像片比例尺):航摄像片上一线段为l的影像与地面上相应线段的水平距L之比。 1?l?fmLH
2 当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时,摄影机的物镜中心至该面的距离为摄影行高,用H表示。(相对航高) 物镜中心相对于平均海水面的距离(绝对航高)
3 航向重叠:同一航线内相邻像片上具有一定区域的影像重叠
一般情况下,要求航向重叠度最小不能少于53%,最好为60%-65% 旁向重叠:相邻航线的相邻像片上具有一定的影像重叠
一般情况下,旁向重叠度不得少于15%,保持在30%-40%之间。 要求像片重叠的目的:便于像片立体观察与量测;便于像片拼接 4 投影方式的不同:地形图为正射投影,航摄像片为中心投影 4摄影基线:航线方向相邻两摄站点的空间距离。 5 摄影相片上特殊的点线面
重要的点:
像主点o—地主点O 像底点n—地底点N 二重点(迹点)TT上的点 等角点c 主合点 i 遁点j
重要的线:
摄影机轴(摄影方向,主光轴)so 透视轴tt 主垂线SN 主纵线vv 基本方向线 VV 真水平线(合线)hihi 等比线hchc 主横线hoho
重要的面:
主垂面W 真水平面(合面) 6摄影测量常用的坐标系:
像方坐标系:用于描述像点的位置。
1像平面坐标系:是以象主点o为坐标原点x、y轴分别平行于框标坐标系的x、y轴。 2像空间坐标系:原点:投影中心S坐标轴:Z轴与摄影方向So重合,朝上为正方向;x和y 轴分别平行于像平面坐标的相应轴,方向一致。右手系
3像空间辅助坐标系:坐标原点:摄站点(或投影中心)S坐标轴:可根据需要选定,一般以铅垂方向(或设定的某一竖直方向)为w轴,航线方向为u轴,右手系 物方坐标系:用于描述地面点的位置
4地面测量坐标系:空间左手直角坐标系 T-XTYTZT
5地面摄影测量坐标系:原点:在测区内的其一地面点上,坐标轴:X轴与航线方向大致一致, 但为水平.Z铀铅垂,构成右手直角坐标系。
7 内方位元素:表示摄影中心与像片之间相关位置的参数,包含3个元素,即摄影中心到像片面的垂距 (航摄机主距)f及像主点o在框标坐标系中的坐标x0 ,y0 8 外方位元素:在恢复了内方位元素的基础上,确定摄影中心和像片摄影瞬间的空间位置和姿态的参数。
三个直线元素反应的是摄影瞬间摄影中心在地面摄影测量坐标系中的坐标值(Xs、Ys、Zs) 三个角元素用于描述像片的空间姿态
外方位角元素:1,航向倾角ω,旁向倾角w,像片旋角k,ω、w、k是以v为主轴的转角系统2)航向倾角ω’, 旁向倾角w’,像片旋角k’, ω’、w’、k’是以u为主轴的转角系统3)像片倾角α主垂面的方向角A 像片的旋角kα,A、α、kα 是w 为主轴的转角系统(此部分详见27-28页,图3-18、3-19、3-20及文字注解,要求会在图上做出并标注角元素)
9、中心投影构象方程式(33-34推导过程需要掌握)
1X?Xs)?b1(Y?Ys)?c1(Z?Zs) x=-f【a(a(3X?Xs)?b3(Y?Ys)?c3(Z?Zs)】 】
y=-f【
a(2X?Xs)?b2(Y?Ys)?c2(Z?Zs)a(3X?Xs)?b3(Y?Ys)?c3(Z?Zs)各名次含义:x、y是像点在以像主点为原点的像平面中的值;a1~c3是9个方向余弦值,是3个外方位角元素的函数;X、Y、Z是像点所对应物点在地面摄影测量坐标系中的坐标值;
Xs、Ys、Zs是摄影中心在地面坐标系中的坐标。
像点、摄影中心点、地面点三点共线。
10.引起像点位移的两种情况:1.地面水平时,像片倾斜引起的像点位移。2.地面起伏在水平像片上引起的像点位移。
第四章
1、人造立体视觉必须符合自然界立体观察的四个条件:
1)两张像片必须是在两个不同位置对同一景物摄取的立体像对 2)每只眼睛必须只能观察像对的一张像片
3)两像片上相同景物(同名像点)的连线与眼睛基线应大致平行
4)两像片的比例尺相近(差别<15%),否则需用ZOOM系统等进行调节 2、立体像对的点、线、面:
如下图,S1、S2分别为左像片P1和右像片P2的摄影中心,两摄影中心的连线B称为摄
影基线,O1、O2为别为左右像片的像主点。a1、a2为地面上任一点A在左右像片上的构像,称为同名像点。射线AS1a1和AS2a2称为同名射线。通过摄影基线S1S2与任一地面点A所做的平面W(A)称为A的核面,核面与像片面的交线称为核线。同一核面的左右像片的核线称为同名核线,如k1a1、k2a2,k1、k2是基线的延长线与左右像片面的交点,称为核点,在倾斜像片上诸核线都会聚于核点。通过像主点的核面称为主核面,通过像底点的核面称为垂核面。一个像对只有一个垂核面。
3, 相对定向的定义:确定一个立体像对两相片的相对位置。确定两像片相对位置关系的元素成为相对定向元素。
(1)连续像对相对定向系统:将左像片置平或将其位置保持不变。右像片的三个角元素和Bv、Bw两个基线分量为其五个相对定向元素
(2)独立像对相对定向系统:将摄影基线固定水平。左像片角元素fai1、k1,右像片三个角元素为起五个相对定向元素
4,模型的绝对定向元素是确定相对定向所建立的几何模型的比例尺和模型空间方位的元素,借助地面控制点进行模型的旋转,平移和缩放,坐标变换公式为:
坐标原点平移量(XS/YS/ZS)、模型缩放比例因子、两坐标轴系三个转角fai、欧米伽、k 为其七个绝对定向元素
绝对定向模型:三维空间相似变换模型
第五章
1解析摄影测量的目的是求解待定点的地面坐标。 2单像空间后方交会:利用至少3个已知地面控制点的坐标与其影像上对应的3个像点的影像坐标根据共线方程,反求解像片的外方位元素,Xs,Ys,Zs,Φ,w, k.
3立体像对空间前方交会:由立体相对中两张像片的内、外方为元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法,称为空间前方交会。
计算地面点坐标的公式为: 投影系数的计算式为: ?XX?U?X?Us11s22N1?N2?Buw2?Bwu2u1w2?u2w1Buw1?Bwu1u1w2?u2w1 Y ?Ys1?V1?Ys2?V2Z ?Zs1?W1?Zs2?W2以上两公式是立体像对空间前方交会的基本公式(详细说明及解释见课本67-69页) 4.采用双像解析的空间后交-前交方法计算地面点的空间坐标的步骤为: (1).野外像片控制测量:选择并测量控制点坐标。
(2).量测像点坐标:测出四个控制点及所有待求点的像点坐Φ标(x1,y1)与(x2.,y2) (3).空间后方交会计算两像片的外方位元素:利用共线方程.
(4).空间前方交会计算待定点地面坐标
5.立体像对的解析法相对定向利用共面条件方程解求五个相对定向元素,建立地面立体模型。
S1a1和s2a2为一对同名射线,B为摄影基线矢量,则共面条件方程为:
B?(S1a1?S2a2)?0
连续像对相对定向元素求解时要至少量测五对同名像点。 6.解析法绝对定向就是利用机制的地面控制点,从绝对定向的关系式出发,解求七个绝对定向元素,解求七个未知数至少需要两个平高控制点和一个高程点,且三个控制点不能再同一直线上。目的::(把模型点在像空间辅助坐标系中的坐标转化为地面摄影测量坐标。模型:三维空间相似变换模型)
7 .双像解析摄影测量可用三种解算方法:后交-前交解法,相对定向-绝对定向解法,光束法,三种方法比较如下: (1).第一种方法前交的结果依赖于空间后交会的精度,前交过程中没有充分利用多余条件平差计算
(2).第二种方法计算方式比较多,最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度,结算结果不能严格表达一幅影像的外方位元素。
(3)第三种方法的理论严密,求解精度最高,待定点的坐标是按最小二乘准则解得的。 8.单向空间后方交会的观测值:像点坐标。未知数:六个外方位元素.至少需要三个控制点。 9双像解析的光束法严密解
基本思路:把单向空间前方交会和立体像对后方交会变成一个整体,即每张像片内所有的控制点。未知点都按共线条件方程同时列误差条件方程,在像对内联合进行解算,同时解求两相片的外方位元素和待定点坐标。
主要内容:以共线方程为基础,需给出未知数的初始值。通常用单向空间后方交会-前方交会的方法求出外方位元素和待定点坐标,作为光束法解算是未知数的初始值。 未知数::六个外方位元素、待定点的地面摄影测量坐标XYZ. 第六章
1解析空中三角测量的分类:按平差模型:航带法,独立模型法,光束法 按加密区域:单航带法,区域网法 2光束法区域网空中三角测量
基本思想:以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元,以中心投影的共线方程作为平差的基础方程,通过各光线束在空间的旋转和平移,使模型之间的公共光线实现最佳交会,将整体区域最佳地纳入到控制点地面坐标系中,从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素。
主要内容:1像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定
2从每张像片上控制点、待定点的像点坐标出发,按共线条件列出误差方程。 3误差方程式法化解求改化法方程式,求出每片的外方位元素 4按空间前方交会求加密点坐标,公共点取平均值。 第七章 1DEM:对地球表面地形地貌的一种离散的数学表示 DEM的形式:
1、规则矩形格网:优点:数据量小,便于使用与管理 缺点:不能准确表示地形的结构与细部 2,不规则三角网DEM:优点:能准确表示地形的结构与细部 缺点:数据量大,数据结构复杂,使用与管理较复杂 3,混合式DEM
2数据点获取方法:
(1)由现有地形图上采集,2由摄影测量方法采集3,野外实地测量,4遥感系统直接测得。 第八章
1影像灰度又称为影像的光学密度,在摄影底片上,影像的灰度值反映了它的透光能力 2数字影像内定向:像片的扫描坐标与像平面坐标一般不平行,坐标原点也不同,所以同一像点的像平面坐标x,y与其扫描坐标X,Y不相等,需要加以换算,称为数字影像内定向。 用仿射变换公式进行变换
x?h0?h1x?h2y
y?k0?k1x?k2yH0,H1,H2,K0.K1.K2为内定向参数,其值有想像片上四个框点的扫描坐标及相应的像平面坐标组成误差方程式,平差运算求的。
3..重采样:根据已知像元灰度值球未知像元灰度值 4..影像灰度内插方法: 双三次卷积法、最邻近像元法
5.影像相关的概念:探求左右像片影像信号相似程度,确定同名影像或目标的过程。 6..基于灰度的影像相关:利用目标区和搜索区内影像灰度矩阵进行的同名点的搜索。 基本原理:基于带相关点所在的一个小区域的影像的灰度。在左片上确定一个待定点,以改点为中心选取n*n个点的灰度阵列作为目标区域,一般n为奇数,其中心点即为待定点。为了在右片上便于搜素到同名像点可能出现的范围,以此定出一个l*m的灰度阵列(m)n,l》m),作为搜素区域,分为一维影像相关(搜素工作在一个方向进行),二维影像相关(在x。y两个方向进行)。
7.确定同名核线的两种方法:
1 基于影像几何纠正的核线解折关系 2 基于共面条件的同名核线几何关系(119---121) 8.核线相关:沿核线寻找同名像点
第九章
1. 数字微分纠正:根据已知影像的内定向参数和外方位元素以及数字高程模型,按一定的数学模型用控制点解算。从原始非正射投影的数字影像获取正射影像,这种过程是将影像化为很多微小的区域,逐一进行纠正,这种直接利用计算机对数字影像进行的逐个像元的微分纠正叫做数字微分纠正。
反解法数字微分纠正:由纠正后的的像点P(X,Y)出发,根据像片的内、外方位元素及P点的高程反求其在原始影像上相应像点p的坐标 ,内插出p点的灰度值后,再将灰度值赋给P(纠正影像上的P)
1. 反解法数字微分纠正(过程):1、计算地面点坐标2、计算像点坐标3)灰度内插4)灰度赋值(130-131)
2. 正解法:由原始图像上的像点p的坐标解出纠正后图像上相应纠正点P的坐标,并将原始图像点p的灰度值赋给纠正点P.
3. 正射像片是指成像物体的影像具有正射投影性质的像片,即像片上的像点消除了因像片倾斜和地形起伏的产生的像点位移。
4. 数字正射影像图(DOM)是指以航摄像片或遥感影像为基础,经扫描处理并经逐项元进行辐射改正,微分纠正和镶嵌,按地形图范围裁剪成的影像数据,将地形要素的信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓整饰等形式添加到该影像平面上,形成以栅格数据形式存储的影像数据库。
5. DOM的制作流程:对数字影像进行内定向、相对定向、绝对定向后形成DEM,按反解法做单元数字微分纠正,将单片正射影像进行镶嵌,最后按图廓线裁切得到一副数字正射影像图,并进行地名注记、公里格网和图廓整饰等。 第十章 1.摄影测量外业工作任务
1像片控制测量2、像片解译及调绘3、像片补测
2、像控点布设的一般原则
1 点一般按航线全区统一布点,不受图幅单位的限制; 2 在同一位置的平面点和高程点,应尽量联测成平高点;
3 邻像对和相邻航线之间的像控点应尽量公用,当不能公用时,则须分别布点 位于自由图边(测区的边界线)或非
4 连续作业的待测图边的像控点,一律布在图廓线外,确保成图满幅。
5 像控点尽可能在摄影前布设地面标志以提高刺点精度
6 点位必须选择在像片上的明显目标点,以便于正确的相互转刺和立体观察时辨认点位。 3..像片调绘:在对航摄像片进行解译的基础上,根据用图的要求,进行适当的综合取舍,并按图式规定的符号将地物、地貌描绘在相应的像片上并作各种注记,然后在室内整饰。 4.相片调绘的内容:
1 影像模糊的地物2 被影像或阴影遮盖的地物3 航摄时的水淹、云影地段 4 不满幅的自由图边5 新增地物 6.