摄影测量学

摄影测量学第一章绪论1. 简述摄影测量学发展现状与趋势 答：摄影测量就是利用摄影技术（主要是航空摄影也可是地面摄影）摄取物体的 影像，从而识别此物体并测求其形状及位置。摄影测量发展至今可分为三个阶段， 即模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。分为四个趋势：空间数据信 息获取的发展趋势。空间信息处理的发展趋势。空间信息管理的发展趋势。 空间信息应用的发展趋势2. 什么是4D产品？ DOM的概念？ TDOM的概念答：由数字高程模型DEM，数字正射影像图DOM，数字线划图DLG，数字栅格图 DRG组成。DOM，是对航空相片进行数字微分纠正，按一定图幅范围裁剪生成的 数字正射影像集，它同时具有地图几何精度和影像特征的图像。TDOM，是真正摄 影像，通过数字表面模型来纠正，完全垂直的建筑物能够正确定位，无掩蔽的区 域。3. 什么是摄影测量学，摄影测量发展的三个阶段 答：摄影测量就是利用摄影技术（主要是航空摄影也可是地面摄影）摄取物体的 影像，从而识别此物体并测求其形状及位置。摄影测量发展至今可分为三个阶段， 即模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。第二章影像获取1. 航空摄影及其基本要求 答：航空摄影就是以航空飞行器（飞机、汽球、飞艇等）为平台，用航空摄影机 按摄影计划摄取地面物体影像的过程。利用安装在航摄飞机上的航摄仪或数码相 机从空中一定角度对地面进行摄影航摄仪或数码相机在曝光的瞬间物镜主光轴 保持垂直地面成图速度快、精度高、是中小比例尺地形图主要成图方式。第三章摄影测量的基础知识（可不做）1.简叙中心投影的几种作图方法。 答：1.地面上点的中心投影法作图步骤:找迹点T:（2）找主合点i;连T1i与SA，交点为a。2. 直线的中心投影作图 作图步骤:找迹点T1;（2）找合点il;连T1i1与SA,交点为a;连T1i1与SB,交点为b;（5） a与b连线。3. 地面上铅垂线中心投影作图作图步骤:（1）按E面上点作图方式确定a;（2）找像底点n;（3）连接na;na与SB的交点为b;（5） a与b连线。2. 投影变换中特殊的点线面的特性（将课堂上的填空题抄到作业上）。 答：1、（灭线）上的点的透视，在像面上的无穷远处；（真水平线）上点的投 影，在物面上的无穷远处。2、所有与基本方向线平行的物面直线，在像面上的透视都要通过（主合点）； 所有与主纵线平行的像面直线，在物面上的投影都要通过（主灭点）。3、像主点是一切垂直于像平面直线的合点。4、像底点是一切铅垂线的合点。5、主合点是一切平行于基本方向线直线的合点。6、地面T上与基本方向线斜交的各种平行直线的合点皆在真水平线上。7、一切与像平面平行的直线的合点皆在像平面上无穷远处。8、铅垂线在像面上的构像位于以点n为辐射中心的相应辐射线上。9、在倾斜像片和水平地面上，由等角点c和C所引出的一对透视对应线无方向 偏差，保持着方向角相等。10、等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影像。3. 什么是航摄像片的内外方位元素，各有何作用答：描述摄影机（ 含航摄像片）姿态的参数叫做方位元素。依其作用不同可分两 类，一类是用以确定投影中心对像片的相对位置，叫像片的内方位元素;另一类 用以确定像片以及投影中心（或像空间坐标系）在物空间坐标系（通常为地面辅助 坐标系）中的方位，叫做像片的外方位元素。内方位元素：（1）定义:确定投影中心S与像片P的相关位置所需的元素为内方位元素。（2）作用:用以恢复光束的形状。外方位元素：（1）定义：确定像片P、投影中心S在摄影测量坐标系中的空间位置所需要的（2）作用：确定摄影瞬间摄影中心和像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态 的参数。外方位线元素:描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的位置（Xs、Ys、Zs）。 外方位角元素:描述像片在摄影瞬间的空间姿态。4. 摄影测量中常用的坐标系有哪些，各有何作用答：摄影测量中常用的坐标系有两大类:（1）像方空间坐标系:用于描述像点的 位置。（2）物方空间坐标系:用于描述地面点的位置。5. 摄影测量中，为什么常要把像空间坐标变换为像辅助坐标，常用的坐标变换 公式是什么答：原因：像点的像空间坐标可直接以像平面坐标求得，但这种坐标的特点是每 张像片的像空间坐标系不统一，这给计算带来困难。为此，需耍建立一种相对统 一的坐标系，称为像空间辅助坐标系。公式：【X； Y； Z】 =【al,a2,a3;bl,b2,b3:cl,c2,c3】【x;y;z】6. 什么叫共线方程，它在摄影测量中有何应用答：公式：X/(XA-Xs)二Y/(YA-Ys)二Z/(ZA-Zs)=l/入应用：1. 式中各符号的含义。2当地面点坐标X、Y. Z已知时，量测x, y式中有6个未知数，即6个外方位3. 利用3个或3个以上已知地面平高点，可求出像片外方位元素(后方交会)4立体像对的外方位元素已知时，量测x、y,可求解未知地面点三维坐标X、Y、 Z (前方交会)。5.在给定像片的外方位元素的条件下，并不能由像点坐标计算出地面点的空间坐 标，只能确定地面点的方向。只有给出地面点的高程，才能确定地面点的平面位 置。7. 什么叫像点位移，简述引起像点位移的因素答：定义：某地面点A与起始基准面E的高差h，其在基准面E上的正射投 影为Ao,则地面点A较其在起始基准面上的正射投影Ao在同一张像片上构像位 置的差异，就称为地形起伏引起的像点位移，亦称为高差位移或称为投影差。这 种位移反映了中心投影与正射投影的差异。投影差的特性：1. 投影误差发生在以n为顶点的辐射线上；2. 水平像片上的投影误差大小，与地面点对起始面的高差成正比，与像点的辐射 距成正比，与起始面的航高成反比;3. 移位方向和改正方向;4. 投影误差具有相对性，它随起始面的选择不同而不同。h为正，投影差为正，即背离像点方向位移；h为负，投影差为负，即朝向像点方向位移；r为零，投影差为零，即像底点不存在投影差。第四章 立体观察和立体量测1. 立体像对 答：从两个不同位置对同一地区所摄取的一对相片。用立体观测法和专用的工具可以在像 对重叠影像部分内看出所摄目标的立体视模型2. 上下视差答：立体像对上同名像点或投影点的纵坐标之差。3. 左右视差答:又称横视差，水平视差，x视差，指立体像对上同名像点的横坐标值之差(通常以p表示）。在理想象对上，各地面点的左右视差等于按该点象片比例尺缩小后的摄影基线。4. 左右视差较 答：是立体像对上某一像点的左右视差（或横视差）相对于作为基准点像点（或另一像点） 的左右视差（或横视差）的差值。5. 立体观察条件答：1.眼基线平行于摄影基线；2. 左、右眼分别观察左、右像片，并“凝视”同名点；3. 两张像片比例尺基本一致，互差15%。除借助于立体观察仪器，如桥式立体镜、反光立体 镜、偏振光立体镜、变焦距双筒立体镜等外，还可用互补色法（如用双投影器法或互补色像 片等）来实现6. 零立体 答：亦称零立体效应，立体观察时失去立体视觉，即无物体的凹凸变化，又无景物的远近 差别，近于一个平面感觉的现象。在立体观察时，若将相对的二张像片各自同方向旋转90， 此时观察（即按原立体观察条件观察），将失去立体，出现零立体效应。7. 立体坐标量测步骤答：1.测定仪器零位置2.相片归心3.像片定向4. 立体量测8. 内定向答：将相片纠正到相片坐标，通常方法是相片的周边有一系列的框标点，通常有4 个或 8 个，它们的相片坐标是事先经过严格校正过的，利用这些点构成一个仿射变换的模型（或多 项式），把象素纠正到相片坐标系。通过这一步基本上消除了相片因扫描、压平等因素导致 的变形。9. 核面 答：通过摄影基线与任一物方点所作的平面称为通过该点的核面。10. 核线 答：指的是核面与像面的交线，遵循核线原理。在数字摄影测量中，核线理论使同名点的 匹配从二维搜索转化为一维搜索，提高了计算效率和可靠性。第五章 双像解析摄影测量1. 相对定向 答：是指恢复或确定象对在摄影时的相对关系，即解算立体像对相对方位元素的工作，恢 复两光束间相对方位的工作2. 相对定向元素 答：确定一个像对的两种像片相对位置关系所需要的元素叫做相对定向元素。它是描述立 体像对中两张像片的相对位置和姿态关系的元素。一个像对的相对定向元素共有5 个，这5 个相对定向元素随着所选取的像空间辅助坐标系的不同，通常有两种不同的表达形式。3. 绝对定向 答：根据像控点确定立体模型比例尺和在地面坐标系中所处方位的过程。4. 绝对定向元素 答：确定立体模型对于物方空间的方位和比例所需要的独立参数。5. 后方交会 答：是指利用航摄像片上三个以上不在一条直线上的控制点按共线方程计算该像片外方位 元素的方法。6. 空间后方交会的解算过程 答：1）获取已知数据：从摄影资料中查取像片比例尺，平 均航高，内方位元素；从外业测量成果中，获取控 制点的地面测量坐标并转换为地面摄影测量坐标。2）量测控制点的坐标：将控制点标刺在像片上，利用 立体坐标量测仪量测控制点的像框标坐标系坐标， 并经像主点坐标改正，得到像点坐标 x,y；3）确定未知数的初始值：在竖直摄影的情况下，角元 素的初始值为4）计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算方向元素，组成旋转矩阵R。5）逐点计算像点坐标的近似值：利用未知数 的近似值按照共线方程计算控制点像点坐标的近似值（x）,y）；6）组成误差方程式7）组成法方程式8）解求外方位元素9）检查计算是否收敛：将求得外方位元素的 改正数与规定的限差比较，小于限差则计 算终止，否则迭代计算。7. 前方交会 答：是指恢复立体像对摄影时的光束和建立几何模型后，利用同名光线的交会确定模型点 空间位置的方法8. 前方交会计算过程 答：（1）由已知外方位角元素及像点的坐标，计算像空间辅助坐标。（2）由已知外方位线元素计算摄影基线分量。（3）计算投影系数。（4）计算地面点的地面摄影测量坐标，计算地面坐标应取平均值。9. 相对定向要不要外业控制点，为什么 答：不需要，相对定向利用的是立体像对中存在的同名光线共面的几何关系，解求相对方 位元素的过程，一般需要六对同名像点。地面控制点是绝对定向时用的，利用3 个地面控制 点的平高坐标，利用共线条件，求得六个外方位元素，计算其他点坐标。10. 解析相对定向的目的是什么？有哪两种方法？各种方法的定向元素有哪 5 个 答：用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。用解析计算的方 法解求相对定向元素的过程，称为解析法相对定向。有连续像对相对定向和单独像对相对定 向。11. 后方交会目的是什么？解求中有多少未知数？至少需要测求几个地面控制 点 答：利用一定数量的地面控制点，根据共线方程，反求像片的外方位元素，这种方法称为 单张像片的空间后方交会。解求外方位元素时，有六个未知数，至少需要六个方程。由于每 一对共轭点可列出两个方程，因此，若有三个已知地面坐标控制点，则可列出六个方程，解 求六个外方位元素改正数dKs、d s、ds、dZs、dYs、dXs,测量中为了提高精度，常有 多余观测方程。在空间后方交会中，通常是在像片的四个角上选取四个或更多的地面控制点， 因而要用最小二乘法平差计算。12. 在立体坐标量测仪上如何量测像点坐标答：（1）像片归心 使像平面上坐标系 （一般采用框标坐标系） 原点与坐标仪原点重合（2）像片定向 使像平面上坐标系 的轴系与坐标仪轴系重合13. 解析绝对定向的目的是什么？定向元素有哪些？如何解求绝对定向元素？ 解求中至少需要几个地面控制点答： 绝对定向的目的就是将相对定向后求出的摄影测量坐标变换为地面测量坐标，七个 参数Z,AY,AX，入，,Q,k7个未知数至少需列7个方程，若将已知平面坐标（XtpYtp,）和高程Ztp的地面控制点称为平高控制点，仅已知高程的控制点称为高程控制 点,至少需要两个平高控制点和一个高程控制点,而且三个控制点不能在一条直线上。生产 中,一般是在模型四角布设四个控制点,因此有多余观测值,按最小二乘法平差解求。第六章 解析空中三角测量概述1根据平差计算的范围，解析空三分为：单模型解析空中三角测量;单航带解析空中 三角测量;区域网解析空中三角测量。2.根据平差采用的数学模型，解析空三可分为：航带法;光束法;独立模型法。3.什么是航带法、独立模型法、光束法？答：航带法：由于在单个模型练成航带模型的过程中，个单个模型中的偶然误差和残余的 系统误差将传递到下一个模型中去，这些误差传递累积的结果会使航带模型产生扭曲变形, 所以航带模型经绝对定向以后还需要做模型的非线性改正，才能得到较为满意的结果 独立模型法：是指以单模型、双模型或几个模型组成的单元模型为整体平差运算中的基本 单元的区域网空中三角测量。光束法：以摄影时目标点、相应像点和摄站点三点共线条件所建立的每条空间光线作为整 体平差运算中的基本单元的空中三角测量。4. 简述航带法空中三角测量主要步骤答：（1）像点坐标的量测和系统误差改正;（2）像对的相对定向；（3）模型连接及航带网的构成；（4）航带模型的绝对定向；（5）航带模型的非线性改正第七章数字地面模型的建立与应用（不做）1简述基于角度判断法的TIN建立算法（不做）2.简述基于规则格网DEM的等高线绘制算法第八章数字摄影测量基础1.什么是核线相关？为什么要进行核线相关答：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关。核线相关之后，就可以根据核线的性质在同名核线上找到匹配点把匹配过程从二维转换到 一维，提高匹配的效率。进行核线重米样之后，核线影像用来进行立体米集。第九章像片纠正与正射影像图1. DSM答:数字地表模型是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。2. 正射影像拼接线选取原则答: 1避开建筑物、树木、桥梁等非地面点目标e2拼接线尽可能靠近影像的中心区域3避开水体等颜色反差大的区域，确保影像的色彩质量3. 像片纠正答:摄影测量工作中，对航摄像片进行投影变换，消除由于摄影时像片倾斜引起的像点位 移，并将其归化为规定的比例尺图像的技术。4. 简述反解法数字微分纠正具体步骤答：1、计算a点的地面坐标x=xO+m*xy二yO+m*y2、计算像点坐标5. 传统正射影像跟真正射影像有什么区别 答：真正射影像消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像。利用正射投影技术得 到的影像。传统摄影测量的方法生产正射影像精度高，但首先要求航空摄影、航片洗片、扫 描数字化，还要有准确的外业像片控制成果和进行内业像片控制点加密以及在全数字摄影测 量系统上进行像片纠正处理等，生产周期长，费用高，难以满足许多行业快速发展的需要。 而利用高分辨率卫星影像制作正射影像，虽然精度不如摄影测量的方法高，但实效性好，实 用性强，数据获取容易，生产周期短，能很好地满足社会许多行业的需要，从生产成本和生 产效率上也有很大提高。6. 什么是数字正射影像图 答：是以航摄像片或遥感影像（单色/彩色）为基础，经扫描处理并经逐像元进行辐射改正、 微分纠正和镶嵌，按地形图范围裁剪成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、线画、注 记、公里格网、图廓（内/外）整饰等形添加加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储 的影像数据库。它具有地形图的几何精度和影像特征。