摄影测量学复习资料.doc

摄影测量学：利用光学摄影机摄取像片，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。、摄影测量的按摄影机平台位置不同：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、水下摄影测量；、按摄影机平台与被摄目标距离的远近：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量；、按用途：地形摄影、非地形摄影；摄影测量学的发展三个阶段：模拟摄影测量（19001960）、解析摄影测量（19501980）、数字摄影测量（19802000）。框标装置：在固定不变的承片框上，四个边的中点各安置一个机械标志。主光轴：组成物镜的各个透镜的光学中心位于同一直线上。物方空间：以两平面来等价物镜组，则两平面将空间分为两个部分，物体所处空间即为物方空间。像方空间：构像所处的空间。摄影机主距：航空摄影机物镜中心至底片面的距离是固定值。用f表示视场：光线通过物镜后，焦面上照度不均匀的光亮圆。像场：影像相当清晰的一部分视场内的光亮圆。视场角：由物镜后节点向视场边缘射出的光线所张开的角，用2a 表示像角：由镜头后节点向像场边缘射出的光线所张开的角。摄影比例尺：航摄像片上一段为l 的影像与地面上相应线段的水平距离L之比，即1/m=l/L。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。相对航高：相对于其他某一基准面或某一点的高度。摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越高，有利于影像的解译与提高成图精度，但摄影比例尺过大，增加工作量及费用。空中摄影过程，实质上是将地球表面上的地物，地貌等信息，穿过大气层，进入摄影机物镜，到达航摄胶片上形成影像的传输过程。摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离。航向重叠：在同一条航线上，相邻两像片应有一定的范围的影像重叠。旁向重叠：相邻航线也应有足够的重叠。像片倾角，在摄影瞬间摄影机轴发生了倾角，摄影机轴与铅直方向的夹角a 一般要求倾角不大于2度，最大不超过3度。内方位元素：描述摄影中心与像片之间相关位置的参数。(包括三个参数，既摄影中心S到像片的垂距（主距f）及像主点O在框标坐标系中的坐标X0、Y0)外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数。正射投影：若投影光线相互平行且垂直于投影面。中心投影：若投影光线会聚于一点。数字影像内定向：根据像片的框标和相应的摄影机检定参数，恢复像片与摄影机的相关位置。相对定向：确定一个立体像对两像片的相对位置。相对定向元素：确定两像片相对位置关系的元素。核线：核面和像片面的交线。像点位移: 航空像片是地面的中心投影，当像片倾斜或地面有起伏时，航空像片上的像点与地面点相比产生位移，空中三角测量：在一条航带几十个像对覆盖的区域或由几条航带几百个像对构成的区域内，仅仅由外业实测几个少量的控制点，按一定的数学模型，平差解算出（加密）摄影测量作业过程中所需的全部控制点及每张像片的外方位元素。1、摄影测量的像方坐标系包括：像平面直角坐标系，像空间直角坐标系和像平面框标坐标系。2、解析法绝对定向至少需要 2 个 平高控制点和 1 个 高程 控制点。3、完成相对定向的标准是同名光线对对相交。4、完成相对定向至少需要5对同名像点 。完成相对定向的唯一标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交。同名光线投影在承影面上是否有上下视差是检核是否完成相对定向的标志。 1、摄影测量生产对摄影资料的基本要求：影像的色调；像片重叠；像片倾角；航线弯曲；像片旋角。2、请写出共线方程，并解释方程中各参数的意义及所在的坐标系X=-fa1X-XS+b1Y-Ys+c1（Z-Zs）a3X-XS+b3Y-Ys+c3（Z-Zs）Y=-fa2X-XS+b2Y-Ys+c2（Z-Zs）a3X-XS+b3Y-Ys+c3（Z-Zs）ai，bi，ci 是由三个外方位角元素、k所生成的3*3正交旋转矩阵R的一个元素。X，Y，Z为相应地面点坐标，像片主距f，以像主点为原点的像点坐标x，y。Xs，Ys，Zs、k为外方位元素3、人造立体视觉必须符合自然界立体观察的四个条件：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。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）的连线与眼睛基线应大致平行。两像片的比例尺相近（差别15%），否则需用ZOOM系统等进行调节。4、立体观察方法：立体镜观察法；双目镜观测光路的立体观察；互补色法立体观察；同步闪闭法立体观察；偏振光法立体观察。5、立体摄影测量的基本原理: 答：空中对地地面的摄影过程中，S1和S2是两个摄站点（摄影机物镜中心），摄得两张像片p1和p2，S1和S2的空间距离称摄影基线B，地面点A、M、C、D等发出的光线，通过S1和S2，分别构像在p1、p2像片上影像重叠范围内，称为两个摄影光束。光线AS1和AS2，CS1和CS2，都是相应的同名光线，这是同名光线与基线总是在一个平面内，既三个矢量S1S2、S1A及S2A共面，又称为同名光线对对相交。根据摄影过程的可逆性，人们设计两个与摄影机的方位相同，但物镜间的距离缩小，即投影器从S2搬到S2处，此时两投影器间的距离为S1S2=b，称b为投影基线。在投影器上，用聚光灯照明，则两投影器光束中所有同名光线仍对对相交构成空间的交点A、M、C、D等。所有这些交点的集合，构成与地面相似的几何模型，模型的比例尺为1：m=b:B。6、相对定向元素表达式：7、空间后方交会的解算过程：（前方交会步骤即公式P7678）获取已知数据：从摄影资料中查取像片比例尺1/m，平均航高，內方元素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，并转化成地面摄影测量坐标X、Y、Z。量测控制点的像点坐标：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坐标，并经像点坐标改正，得到像点坐标x、y。确定未知数的初始值：在竖直摄影情况下，角元素的初始值为0，即0=0=k0=0；线元素中，Zs0=H=mf，Xs0,Ys0的取值可用四个角上控制点坐标的平均值。计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算方向余弦值，组成R阵。逐点计算像点坐标的近似值：利用未知数的近似值按共线方程式计算控制点像点坐标的近似值（x）、（y）。组成误差方程式：按公式逐点计算误差方程式的系数和常数项。组成法方程式：计算法方程的系数矩阵ATA与常数项ATL。解求外方位元素：根据法方程，按X=（ATA）-1AT解求外方位元素改正数，并与相应的近似值求和，得到外方位元素新的近似值。检查计算是否收敛：将求得的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，否则用新的近似值重复第4至第8步骤的计算，直至满足要求为止。8、航带网法空中三角测量的建网过程1）建立航带模型：像点坐标量测及正统系统误差。连续法相对定向，建立单个立体模型。模型连接，建立统一的航带自由网。2）航带模型的绝对定向。3）航带模型的非线性改正。9、角度判断法建立TIN方法：先选定三角形的两个顶点（即一条边）后，利用余弦定理计算所有设备选第三项点所在的内角的大小，选择最大的内角所对应的顶点作为该三角形的第三个顶点。步骤如下：1）将原始数据分块，以便检索所处理三角形的临近的点，不必检索所有数据。2）确定第一个三角形。从几个离散点中任选取一点A，通常可取数据文件中的第一个点或左下角检索格网的第一个点。在其附近选取距离最近的一个点B作为三角形的第二个点，然后对这两点附近的点Ci，利用余弦定理计算 角C； 角Ci=arccosai2+bi2-ci22aibi 其中，ai=BCi；bi=ACi；c=AB。 若角C=max角C，则C为该三角形第三个顶点。3）三角形的扩展。由第一个三角形向外扩展，将全部离散点构成三角网，并要保证三角网中没有重复和交叉的三角形。其做法是依次对每一个已生成的三角形的新增加的两个边，按角度最大的原则向外扩张，并检测是否重复。向外扩展的处理。若从顶点P1（x1，y1），P2(x2，y2)，P3（x3，y3）的三角形的P1P2边向外扩展，扩展的点P应相对于直线P1P2与点P3异侧。判断的方法为：设直线P1P2的方程为F(x，y)=（y2-y1）（x-x1）-（x2-x1）（y-y1）=0 P点坐标为（x，y），则当F（x，y）*F（x3，y3）0时，P与P3在直线P1P2的异侧，P点可作为备选扩展点。重复与交叉的检测。由于任意一边最多只能是两个三角形的公共边，因此只需给每一边记下扩展的次数，当改变的扩展次数超过2时，扩展无效；否则扩展才有效。当所有生成的新生边经过扩展处理后，则全部离散的数据点就连成了一个不规则的三角网。连续像对相对定向元素计算设计图：输入像点坐标（x1，x2），（y1，y2）确定初始值2=2=k2=v=0计算右片方向余弦值ai，bi，ci计算像点的空间辅助坐标（u1v1w1），（u2v2w2）计算bv，bw和N1、N2逐点计算误差方程式的系数及常数项逐点进行误差方程式的法化并累加所有定向点是否计算完是否 返回2解法方程，求改正数求未知数新值改正数是否小于限差是否，返回3计算完毕10、什么是单张像片的空间后方交会？其观测值和未知数各是多少？概念：利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影像上对应的三个像点的影像坐标，根据共线方程，反求该像片的外方位元素。观测值：11、双像解析摄影测量有哪三种方法，简述三种方法的原理。1后交-前交解法：利用已知的地面控制点，由单像空间后方交会分别解算左、右像片的外方位元素，再用前方交会解求待定点的地面坐标。2相对定向-绝对定向解法：3光束法：每张像片内所有的控制点、未知点都按共线条件式同时列误差方程式，在像对内联合进行结算，同时解求两像片的外方位元素及待定点的坐标。12、相对定向方法有哪两种，两种方法的相对定向元素各参数的意义。1、连续像对的相对定向元素：像片的三个角元素：1=1=k1=0；右像片角元素2、2、k2基线分量：bu、bv、bw 其中bu不影响模型建立。2、单独像对相对定向元素：角元素：1、1=0、k1，右像片，线元素：bu=b，bv=bw=0，角元素：2、2、k2，其中b不影响建立。13、绝对定向公式。并解释各参数意义。公式：XYZ=a1a2a3b1b2b3c1c2c3UVW+XsYsZs，（X，Y，Z）模型点的地面摄影测量坐标，（U，V，W）同一模型店在像空间辅助坐标系的坐标，模型缩放比例因子，3*3的矩阵为通过两个坐标轴系三个转角计算出的方向余弦，（Xs，Ys，Zs）坐标原点的平移量， Xs，Ys，Zs 为模型的绝对定向元素。14、简述重心化绝对定向的具体计算步骤，画出计算的流程图。确定待定参数的初始值0=0=k0=0，0=1，X=Y=Z=0；计算控制点的地面摄测坐标系重心的坐标和重心化坐标；计算控制点的空间辅助坐标系重心的坐标和重心化坐标；计算常数项；按公式计算误差方程式系数；逐点法化及法方程求解；计算待定参数的新值；=0（1+d），=0+d =0+d，k=k0+dk 判断d，d，d是否小于给定的限值。若大于限值，将求得的所有未知参数的改正数加到近似值作为新的近似值，重复上述计算过程，逐步趋近，直到满足要求。求出绝对定向元素后，可根据待求点的重心化坐标（U，V，W）按公式求出待求点的重心化地面摄影测量坐标（X，Y，Z），再加上重心坐标（Xg，Yg，Zg）后得待求点的地面摄影测量坐标（X，Y，Z）。最后将地面摄影测量坐标再转回到地面测量坐标，提交成果。15、试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。相对定向建立单个模型模型连接构成自由航带网航带网概略定向对每条航带进行非线性改正16、简述间接法生产核线影像的原理及其过程。