摄影测量与遥感复习要点.doc

1 相对定向:恢复两张像片的相对位置，建立立体模型。2 绝对定向:将立体模型纳入到地面测量坐标系中，并规化为所需的模型比例尺3 立体像对：在立体摄影测量中由不同摄影站对同一地面景物摄取的，具有一定影像重叠的两张像片称为立体像对。4 像片纠正：将中心投影的构像经过投影变换转变为正射投影，同时消除像片倾斜所引起的像点位移，使其相当于水平像片的构想，符合规定的比例尺，此变换过程为像片纠正。5 解析空三：只测定少量必需的外业控制点，在室内测出一批测图所需要的像片点坐标，通过解析的方法（一定的数学模型平差）计算出相应地面点的地面坐标。6 核线相关：核面与两像片的交线为同名核线，同名像点必定在同名核线上，沿核线相关计算，寻找同名像点。7 数字高程模型:是国家基础空间数据的重要组成部分，表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元高程的集合Z=f(x,y)研究地表起伏。8 GPS辅助空三：利用GPS动态定位原理，采用机械GPS接收机与地面基准站的GPS接收机同时，快速。连续地记录相同的GPS信号，通过相对定位技术的离线数据处理后，获得航摄飞行中摄站点相对与该地面基准点的三维坐标，并将作为辅助数据应用于光束法区域平差中。9 内方位元素：确定摄影中心与像片间相关位置的参数为内方位元素。10外方位元素：确定摄影中心和像片在地面坐标系中的位置与姿态的参数为外方位元素。11 像片调绘：利用航摄像片所提供的影像特征，对照实地进行识别，调查和做必要的注记，并按照规定的取舍原则，图示符号表示在航片上的工作。12 4D产品：DEM（数字高程模型）DOM（数字正摄影像）DRG（数字栅格地图）DLG（数字线划地图）1航空摄影测量的定义与任务：定义：利用飞机或其他飞行器所载的摄影机在空中拍摄地面像片。结合地面控制点测量，调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业。任务：测制各种比例尺地形图和影像地图，建立地形数据库，并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础依据。2 航空摄影特殊点，线，面：点：摄影中心S，像主点O，地底点N，等角点C主合点i线：摄影机轴SO,垂线SN,主纵线W，主横线hoho等比线hchc摄影方向线vv,透视轴TT，合线hihi面：像平面P，地平面E，主垂面W，合面Es。3航空摄影测量有哪些常用的坐标系？各怎样定义的？（1）像方坐标系1 像平面坐标系：用于表示像点在像平面上的位置，以像主点为原点的像平面坐标系用0-XY表示。2像框标坐标系：使用航摄像片的框标来定义像平面坐标系3像空间坐标系：为便于进行像点的空间坐标转换建立的能够描述像点空间位置的坐标系。4向空间辅助坐标系：将不统一的像空间坐标系转化到一种相对统一的坐标系中从而方便计算，该坐标系的坐标原点扔为摄影中心S，UW坐标轴方向视情况而定。（2） 物方坐标系：1 摄影测量坐标系：将第一个像对的像空间辅助坐标系S-UVW沿W轴反方向平移到地面点P得到的坐标系P-XpYpZp2地面测量坐标系：用国家测图所采用的高斯-克吕格3度或6度带投影的平面直角坐标系和以某平面为起算面的高程系所组成的空间左手坐标系T-XtYtZt3地面摄影测量坐标系：为方便摄影测量坐标系和地面测量坐标系的转换而建立的过渡性坐标系。坐标原点在测区内的某一地面点，X轴为大致与航向一致的水平方向，Z轴沿铅垂方向，构成右手系。4 简述空间后方交会的解析过程1）获取已知数据2）量测控制点的像点坐标3）确定未知数的初始值4）计算旋转矩阵R5）逐点计算像点坐标的近似值6）组成误差方程式 7）组成法方程式8）求解外方位元素9）检查计算是否收敛 5 述解析空三的作业过程1）原始资料处理2）自动空中三角测量准备3）加密点自动生成4）交互式编辑5）接边及成果输出6 简述双向解析的相对定向绝对定向方法的基本过程？1）用连续像对或单独像对的相对定向元素的误差方程式解求像对的相对定向元素。2）由相对定向元素组成左右像片旋转矩阵R1 R2并利用前方交会式求出模型点在像空间辅助坐标系中的坐标3）根据已知地面控制点坐标按绝对定向元素的误差方程式求解该立体模型的绝对定向元素4）按绝对定向公式将所有待定点的坐标纳入地面摄影测量坐标中。7连续像对与独立像对各取什么样的空间坐标系？各有哪些相对元素？单独相对相对定向：像空间辅助坐标系V轴，摄影基线，V轴垂直于左主核面，W轴;位于左主核面。相对元素： 1 k1 2 w2 k2 连续： 以左片像空间坐标系作为本像对的像空间辅助坐标系，相对定向元素：bv bw 2 w2 k28 航空像片与地形图区别是？（1)表示方法地形图是按成图比例尺所规定的各种符号，注记和等高线来表示地物地貌，航摄像片影像的大小，形状，色调。（2）表示内容：地形图用相应符号，文字，数字注记表示，房屋，道路等，这些在像片上是表示不出来的，且地形图上必须经过综合取舍，只表示经选择的有意义的地物，像片上有所摄地物的全部影像，显示内容广泛，（3）投影方式不同：地形图是正射投影，比例尺出处一致，地形图上图形不仅与实际形状完全相似，而且某相关方位保持不变；航片是中心投影，由于像片倾斜，地形起伏误差影响，使航片上影像有变化，各处比例尺不一致相关方位也发生变化。9解析空中三角测量有哪几种常用的方法？基本思想是什么？ 1）航带法解析空中三角测量；以单元航带模型作为一个基本单元，利用地面控制点的摄影测量坐标与实际地面坐标相等以及相邻航带公共点坐标应相等为条件，用平差差在全区域求各加密点坐标，平差模型。 2）独立模型法：以构成的每一单元模型为独立单元，进行全区域的整体平差计算，通过平移，缩放，旋转最终达到最或是位置。 3）光束法解析空中三角测量；以每张像片所组成一束光线为平差的基本单元，在全区域内建立误差方程式，求每张像片的六个外方位元素和加密点的地面坐标。平差基础方程为：共线条件方程10 像片控制点布设的基本原则 1）像控点的布设必须满足布点方案的要求，一般情况下按图幅布设，也可以按航线或采用区域网布设。2）位于不同成图方法的图幅之间的控制点或位于不同航线，不同航区分界处的像片控制点，应分别满足不同成图方法的图幅或不同航线和航区各自测图的要求，否则应分别布点。3）在野外选择像片控制点，不论是平面点，高程点或平高点，都应该选在明显目标点上。 4）当图幅内地形复杂，需采用不同成图方法布点时，一幅图内不超过两种布点方案，每种布点方案所包括的像对范围相对集中，可能时应尽量按航线布点，以便于航测内业作业。5）像控点的布设，应尽量使内业作业所用的平面点和高程点合二为一，即布设成平高点。11 航摄像片的判读特征有哪些1）形状特征 2）大小特征 3）色调特征 4）阴影特征 5）相关位置特征 6）纹理特征 7）图案结构特征 8）色彩特征 9）活动特征12 简述DEM数据处理的流程.1）数据格式转换 2) 坐标系统变换 3) 数据编辑4) 栅格数据矢量化 5) 数据分块 6) 子区边界的提取13 数字正摄影像图制作方法：1 全数字摄影测量方法：就是利用计算机对数字影像进行处理，并用计算机视觉，影像匹配和影像识别代替人眼，与计算机进行立体测量2单片数字微分纠正方法：首先，对航摄负片进行影像扫描，然后根据区域内已有的数字高程模型的数据和控制点坐标对数字影像内定向，数字微分纠正3正摄影图扫描方法：可直接对已有的光学制作的正射影像图进行影像扫描数字化，再经过平移缩放旋转和仿射等图像变换就能获得正确的数字正射影像图。1共线方程各参数含义和用途x,y 想点坐标（观测值）； XYZ 相应地面点坐标（控制点已知）Xs，Ys，Zs 摄影中心在选取的地面摄影测量坐标（一般未知待求）a1.c3 由三个外方位元素00.0.0.0确定（一般未知待求）作用：由控制点解算外方位元素-单像空间后方交会，光束法由立体像对的像点坐标解算对应地面点坐标-多像前方交会利用DEM制作数字正射影像图；利用DEM进行单张像片测图。2摄影测量基本思想利用拍摄手段把物体摄成影像以获取物体各方面信息 原始资料 投影方式 仪器 操作方式 产品模拟摄影测量 像片 物理 模拟测图仪 作业人员 模拟产品解析摄影测量 像片 数字 解析测图仪 机助作业员操作 模拟 数字数字摄影测量 像片 数字 计算机 自动化操作+作业员干预 模拟 数字3 grid与tin的优缺点优点：1只存储了高程坐标，2数据结果简单，3易于管理 缺点：1 有时不能准确表示地表物结构与细部特征；2格网过大会损失地形的关键特征；3格网太小地形简单地区又存放在大量冗余数据4格网点高程内插时损失精度5如不改变格网大小，则无法适用起伏程度不同的地区。6对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大7由于栅格过于粗略，不能精确表示地形的关键特征，如山，峰等。TIN优点：1） 能充分利用地貌的特征点，线，面。较好地表示复杂地形；2) 可根据不同地形，选取合适的采样点数；3) 分析地形和绘制立体图方便，4) 克服了高程矩阵中冗余数据的问题，缺点： 存储量大，数据结构复杂，不便于规范管理，难以与矢量和栅格数据进行联合分析4航空摄影作业过程主要步骤和内容1航空摄影2 航测外业3航测内业4测绘产品1.航空摄影：在专用飞机上安装航空摄影机，通过对地面的连续摄影，以获取所摄地区的原始航摄资料和信息，主要为航摄提供基本的测图资料及一些影像数据。2.航测外业:像片控制测量；像片调绘；像片图测图。2.1像片控制测量：技术计划的拟定，高级地形控制点观测与计算；控制点的迭制；像片控制点的观测，计算，控制测量成果的整理。2.2像片调绘：调绘前准备工作；像片判读；地物地貌元素的综合取舍调查有关情况和测量有关数据；补测新增地物；像片着墨清绘；接边；检查验收；2.3像片图测图 ：固定比例尺像片图测图是综合法测图的主要方法，以航摄像片为基础，经像片纠正制作或具有与测图比例尺相等的像片平面图，根据像片图的影像确定地物，地貌点的平面位置，利用像片平面图在野外，通过普通地形测量方法确定地面高程，测绘等高线，调绘地物地貌，最终获得地形图。3) 航测内业：控制点加密，像片纠正，立体测图像片加密：满足内业测图或制作像平面图的需要。像片纠正：消除航摄片与正射片间差异，满族像片图及制作正射图的需要。立体测图：航测成图的主要方法。4) 测绘产品：4D产品，立体景观图，立体透视图，各种工程设计所需要的三维信息5通过本课学习，你认为要干好摄影测量工作要哪些方面的素质？摄影测量时信息摄取，处理，提取和成果表达的一门信息学科，主要任务是测制各种不同比例尺地形图，建立地形数据库，并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。摄影测量学与工程测量学，测绘学及其他学科间有密切的关系，摄影测量学必须具备大地测量学，工程测量学，地图制图学，遥感，地理信息系统，GPS及地籍测量与土地管理方面知识。误差理论测量平差，整理统计是处理摄影像片的基础，除此之外，还应掌握数学，应用学，物理学，工程科学，计算机科学，人文管理学等方面知识。为了加强交流，需熟练掌握英语，掌握专业知识后。还应培养我们的个人情操，在工作中认真严谨，态度端正，多动手实践，有吃苦精神不怕苦不怕累，只有具备以上素质，才能学好这门学科，才能为摄影测量做贡献。第1章 绪论1. 摄影测量的三个阶段：模拟、解析、数字。2. 摄影测量的主要特点： 无需接触被摄物体本事获得其信息； 有二维影像重建三维目标； 面采集数据形式； 同时提取物体的几何与物理特征。3. 摄影测量按用途可分为：地形和非地形测量。4. 传统的摄影测量与数字摄影测量的区别：传统的摄影测量是利用光学摄影机提取像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术。数字摄影测量是利用所采集的数字化影像，在计算机上进行各种数值、图形和影像处理，研究目标的几何和物理特性，从而获得各种形式的数字产品和可视化产品。区别点原始资料投影方式操作方式产品传统光学像片物理投影人工操作模拟产品数字数字化影像数字投影自动化+人工干预数字产品第2章 影像获取1. 框标的作用：建立像片的直角框标坐标系。2. 摄影机主距（f)： 航空摄影机物镜中心至底片面的距离是固定值，称为摄影机主距。它与物镜焦距基本一致，因物镜畸变等因素而有少许差异。3. 常用的遥感数据有：美国陆地卫星（Landsat）TM和MSS遥感数据，法国SPOT卫星遥感数据。4. 量测型相机与非量测型相机的区别：是否有框标。第3章 摄影测量基础知识1. 绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海水面的航高。2. 相对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于其他某一基准面或某一点的高度。3. 影像方位元素：方位元素：确定摄影时摄影物镜（摄影中心S）、像片与地面三者之间相关位置的参数。即摄影瞬间摄影中心S、像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态。内方位元素：摄影物镜中心S相对于影像位置关系的参数（x0 ,y0 f ）。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（Xs, Ys, Zs,， ）。获取方法：单像空间后方交会求解；GPS测定（一台，Xs, Ys, Zs,三台， ）；POS系统测定，GPS+惯导系统。4. R阵为旋转矩阵，正交矩阵。5. 中心投影构象方程式及其应用： 应用：单像空间后方交会和多像空间前方交会； 解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型； 摄影测量中的数字投影基础； 航空影像模拟（已知影像内外方位元素和物点坐标求像点坐标）； 利用DEM与共线方程制作数字正射影像图； 利用DEM与共线方程进行单幅影像测图。6摄影测量常用坐标系： 像平面直角坐标系(o x y) 该坐标系原点：像主点O （即摄影中心S在像平面上的垂足） 像平面坐标系的坐标轴方向与框标坐标系相同。是右手坐标系。 像空间直角坐标系(S-xyz) 为了进行像点的空间坐标变换，而建立的描述像点在像空间位置的坐标系。每张像片的像空间坐标系是各自独立的。 像空间辅助坐标系(S-uvw) 由于各张像片的像空间坐标系不统一，给计算带来了困难，为此，需要建立一种相对统一的坐标系，称为像空间辅助坐标系。将像空间坐标系的Z轴方向转到铅垂方向或某一竖直方向。 地面摄影测量坐标系(D-XpYpZp) 由于像空间坐标系是右手系，地面测量坐标系是左手系，给地面点由像空间辅助坐标系转换到地面测量坐标系带来了困难，为此，需要在两种坐标系之间建立一个过渡性的坐标系，称为地面摄影测量坐标系。坐标原点D为测区内的某一地面点。 地面测量坐标系(T-XtYtZt) 地面测量坐标为国家统一坐标系，平面坐标系为高斯-克吕格三度带或六度带1980西安坐标系，高程坐标系为1985黄海高程系。第4章 双像立体测图基础与立体测图1. 双像立体测图: 双像立体测图是指利用一个立体像对（即在两个位置对同一景物摄取有一定影像重叠的两张像片）重建地面立体几何模型，并对立体几何模型进行量测，直接给出符合规定比例尺的地形图，获取地理基础信息。使用一个立体像对构建地面立体模型的方法也称为立体摄影测量。2.人造立体观察的条件： 立体像对：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； 分像条件：每只眼睛必须只能观察像对的一张像片； 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）。3. 主核面：是指同多像主点的核面。4. 左右视差P：同名投影点在仪器X方向上的偏差称为左右视差。5. 上下视差Q：同名投影点在仪器Y方向上的偏差称为上下视差。6. 完成相对定向的唯一标准：两像片上同名投影光线对对相交。7. 内定向：恢复像片对的内方位元素。8. 相对定向：确定一个立体像对两像片的像对位置。 相对定向元素：确定两像片相对位置关系的元素。9. 绝对定向：是借助已知的控制点对几何模型进行平移、旋转与缩放，使其成为地面模型，纳入到地面摄影测量坐标系中（D-XYZ）。10. 绝对定向公式： 第5章 摄影测量解析基础1.单像空间后方交会：利用影像覆盖范围内一定数量的地面控制点的空间坐标和相应的影像坐标，根据共线条件方程反求出影像的外方位元素。这种方法称为单幅影像的空间后方交会。目的：获取外方位元素。基本思想：以单幅影像为基础，从该影像所覆盖地面范围内若干地面控制点的已知坐标和相应点的像坐标量测值出发，根据共线条件方程，解求该影像在航空摄影时的外方位元素Xs, Ys, Zs,，。2.空间后方交会法的详细过程：获取已知数据 m, x , y , f , Xt, Yt, Zt；量测控制点像点坐标 x,y；确定未知数初值 Xs, Ys, Zs, j, w, k；计算旋转矩阵R。按（3-9式）；逐点计算像点坐标的近似值（x)、(y)。按（5-1式）；逐点计算误差方程式（5-3式）的系数和常数项，组成误差方程式。系数计算按(5-4式)（5-8式）和（5-9b式）；计算法方程的系数矩阵ATA与常数项ATL,组成法方程ATAX= ATL；解求外方位元素。按5-6式 X=(ATA)-1 ATL，并与相应的近似值求和，得到外方位元素新的近似值；检查迭代计算是否收敛。3.解析法绝对定向：解析法绝对定向，就是利用已知的地面控制点，从绝对定向的关系式出发，解求七个绝对定向元素。 目的：将相对定向后求出的模型点在像空间辅助坐标系中的坐标变换为地面摄影测量坐标。4.立体像对双像前方交会：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该点在物方空间坐标系中坐标的方法。5.什么叫单像空间后方交会？其观测值和未知数各是什么？至少需要几个已知控制点，为什么？ 答：根据共线方程利用一直控制点与其影像对应点，反求该像片的外方位元素Xs,Ys,Zs, ，k的方法称为单像空间后方位交会。观测值为：从摄影资料查找像片的比例1/m，平均航高，内方位元素x0,y0,f。从外业测量成果中，获取控制点的地面测量坐标，Xt,Yt,Zt。并转换为地面摄影测量坐标X,Y,Z。6.双像解析摄影测量有哪三种解析方法？各有什么特点？ 后交-前交解法，该方法前交的结果依赖于空间后方交会的精度，前交过程中没有充分利用多余条件平差计算；常在已知像片的外方元素，需确定少量待定坐标时采用。 相对定向-绝对定向解法，该方法计算公式比较多，最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度，用这种方法的结果不能严格表述一副影像的外方元素，多在航带法解析空三测量中用。 光束法，该方法理论严密，要求精度最高，带顶点坐标是按最小二乘准则解的，在光束法解析空三测量中用。第6章 解析空中三角测量1、 解析空中三角测量： 采用严密的数学公式，按最小二乘法原理，用计算机进行的空中三角测量。2、 解析空三的平差模型： 1.航带法区域网平差； 2.独立模型法区域平差； 3.光束法区域网平差。3、 航带网法空中三角测量基本思想： 把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理，通过消除航带模型中累积的系统误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标4、 独立模型法区域网空中三角测量基本思想： 独立模型法区域网空中三角测量的基本思想是：把一个单元模型视为刚体，利用各单元模型彼此间的公共点连成一个区域，在连接过程中，每个单元模型只能作平移、缩放、旋转（因为它们是刚体即单元内不加任何改正的独立模型），这样的要求只有通过单元模型的空间相似变换来完成。在变换中要使模型间公共点的坐标尽可能一致，控制点的摄测坐标应与其地面摄测坐标尽可能一致，同时误差的平方和为最小，在满足这些条件下，根据最小二乘准则对全区域网实施整体平差，解求每个模型的七个绝对定向参数，从而求出所有待定点的地面坐标。五、光束法空中三角测量的基本思想：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。6、 GPS辅助空中三角测量： GPS辅助三角测量就是利用机载GPS接收机与地面基准站的GPS接收机同时、快速、连续的记录相同的GPS卫星信号，通过相对定位技术的离线数据处理后获得航摄飞行中摄站点相对于该地面基准点的三维坐标，将其作为区域网平差中的辅助数据用于区域网联合平差，从而可大量节省甚至省去地面控制点。第7章 数字地面模型及其应用1、 数字地面模型： 数字地面模型就是一个用于表示地面特征的空间分布的数据阵列。最常用的是用一系列地面店的平面坐标X、Y及该点的地面高程Z或属性组成的数据阵列。2、 数字高程模型： 数字高程模型DEM或 DHM是表示区域D上地形的三维向量有限序列Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1，2，n其中（Xi，Yi）D是平面坐标，Zi是（Xi，Yi）对应的高程。3、 数字高程模型数据内插方法： DEM的数据内插就是根据参考点（已知点）上的高程求出其他待定点上的高程。 1.移动曲面拟合法； 2.线性内插； 3.双线性多项式内插法。第8章 全数字摄影测量基础一、数字摄影测量： 利用数字灰度信号，采用数字相关技术量测同名像点，在此基础上通过解析计算，进行内定向、相对定向和绝对定向，建立数字立体模型，从而生成数字高程模型，绘制等高线，制作正射影像图以及为地理信息系统提供基础信息等，这就是数字摄影测量。2、 数字影像及其获取方法： 定义：数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。 获取方法： 1.直接获取：数码相机； 2.光学影像数字化：图像数字器。3、 数字影像重采样： 当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数g(x,y)的数值时就需进行内插，称为重采样。4、 影像相关： 在最初的影像匹配中采用的相关技术，称为影像相关。常见的影像相关有：光学相关、电子相关、数字相关（利用计算机视觉技术代替人工观测寻找同名像点的过程。 相关原理：影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名像点 。5、 基于灰度的数字影像相关方法： 1.相关系数法； 2.协方差法； 3.最小二乘影像相关。6、 核线相关沿核线寻找同名像点，即核线相关。因为在二维影像窗口里进行相关计算，计算量相当的大。而核面两像片面的交线为同名核线，同名像点必定在同名核线上。这样就可以将二维相关问题转化为一维相关问题，从而大大减少了计算工作量。第9章 像片纠正与正射影像图 像片纠正的概念： 根据参数与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的影像获取正射影像，这些作业过程称为像片纠正。第10章 摄影测量的外野工作一、外业工作任务： 1.摄影测量外业控制测量（像控点的测定）； 2.像片解译（判读）及调绘； 3.航摄漏洞以及大面积的云影、阴影、影像不清楚地区的补测工作。二、外业工作流程： 1.技术设计 2.准备工作及拟订作业计划 3.外业工作实施 4.外业成果检查与验收3、 像片调绘：在对航摄像片进行解译的基础上，更具用图的要求，进行适当的综合取舍，并按图式规定的符号将地物、地貌元素描绘在相应像片上并作各种注记，然后进行整饰，这些工作称为像片调绘。常见的调绘要素：居民地、工业矿区设施及管线、道路、行政区、水系、植被、地貌等。