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摄影测量学复习资料
第一章 绪论
1、 摄影测量得定义、任务
定义:摄影测量与遥感就是从非接触成像与其她传感器系统,通过记录、量测、分析与表达等处理,获取地球及其环境与其她物体可靠信息得工艺,科学与技术。
其中摄影测量侧重于提取几何信息,遥感侧重于物理信息。
任务:(1)测绘各种比例尺地形图。(2)建立数字地面模型(地形数据库)。
2、 摄影测量学:就是对研究得对象进行摄影,根据所得得构象信息,从几何方面与物理方面加以分析研究,从而对所摄对象得本质提供各种资料得一门学科。
3、 解决得基本问题:几何定位与影像解译。
4、 摄影测量得三个发展阶段及其特点。(了解)
发展阶段
原始资料
代表性理论
典型设备
作业性质
输出产品
模拟摄影测量
模拟像片
光学机械投射
模拟侧图仪
机械辅助测图
模拟线划图
解析摄影测量
模拟像片
数字投影/平差
解析测图仪
计算机辅助制图
模拟/数字线划图
数字摄影测量
数字化影像
影像匹配/模式识别
数字摄影测量系统
自动化测绘与信息处理
4D产品
5、 摄影测量得分类方法及其分类(了解):(1)按距离远近可分为航天摄影测、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量与显微摄影测量;(2)按用途可分为地形摄影测量与非地形摄影测量;(3)按处理手段可分为模拟摄影测量、解析摄影测量与数字摄影测量;(4)根据摄影机平台位置得不同可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量与水下摄影测量。
第二章 影像得获取
1、航空影像与遥感影像得获取方式？
航空影像:飞机等航空平台搭乘航摄仪(或数码相机)摄影成像;一般航空影像分为专业航摄仪(航空摄影机)获取得标准航片与非量测摄影机(普通摄影机)获取得非标准航片。
遥感影像:卫星等航天平台利用各类传感器(阵列扫描、推扫)获取遥感影像。例如SPOT、QB、TM、IKONOS、World View等影像。
2、量测摄影机与非量测摄影机得区别？
(1)量测摄影机得主距就是一个固定得已知值(2)量测摄影机得承片框上具有框标,即固定不变得承片框上,四个边得中点各安置一个机械标志;框标,其目得就是建立像片得直角,框标坐标系。(3)量测摄影机得内方位元素就是已知值。
3、航向重叠:摄影时飞机沿相邻影像之间必须保持一定得重叠度。一般P=50%~65%;P值最小不能小于53%。
旁向重叠:完成一条航线得摄影后,飞机进入另一条航线进行测量摄影,相邻航线影像之间也必须有一定得重叠。一般q=30%~40%,最小不得小于15%。
第三章 摄影测量基础知识(重点！！！)
1、航摄像片上特殊得点、线、面。
(1)像主点:摄影中心S在像片平面上得投影点。
(2)像底点:主垂线与像片面P得交点n称为像底点。
(3)等角点:倾角α得平分线与像片面交于点C称C点为等角点。
(4)主纵线:主垂面W与像平面P得交线称为主纵线W。
(5)等比线:过像主点平行于合线得直线称为等比线。
2、摄影测量常用得坐标系统,它们就是如何定义得？
(1)像平面坐标系:就是以该像片得像主点为坐标原点得坐标系,用来表示像点在像片面上得位置,在实际应用中,常采用框标连线得交点为坐标原点,称为框标平面坐标系。X、y轴得方向按需要而定,常取与航线方向一致得连线为x轴,航线方向为正。
(2)像空间坐标系:以摄影中心S为坐标原点,X轴与Y轴分别与像平面直角坐标系得X轴与Y轴平行,Z轴与主光轴重合,向上为正,像点得像空间坐标系表示为(x、y、-f)。
(3)像空间辅助坐标系:其坐标原点就是摄影中心S坐标轴依情况而定,通常有三种方法:
a、以每一条航线得第一张像片得像空间坐标系作为像空间辅助坐标系。
b、取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ,这样同一像点a在像空间坐标系中得坐标为x、y、z=(-f),而在像空间辅助坐标系中得坐标为u、v、w。
c、以每个像片对得左片摄影中心为坐标原点,摄影基线方向为u轴,以摄影基线及左片光轴构成得平面作为uw平面,过原点且垂直与uw面(左核面)得轴为v轴构成右手直角坐标系。
(4)地面摄影测量坐标系:其坐标原点在测区内某一点上,x轴就是大致与航向一致得水平方向,y轴与x轴正交,z轴沿铅垂方向,构成右手直角坐标系。
3、航测像片得内、外方位元素？
(1)内方位元素:表示摄影中心与像片面相对位置得参数为内方位元素,即(x0、y0、f)
(2)外方位元素:表示摄影中心与像片(或摄影光束)在地面坐标系中得位置与姿态得参数为外方位元素,即三个直线元素Xs、Ys、Zs,与三个角元素φ、ω、κ。
4、 什么就是共线条件方程？分别推导“用像点坐标表示地面点坐标得共线条件方程”与“用地面点坐标表示像点坐标得共线条件方程”。(旋转矩阵得9个元素不必推导)

5、 解释共线方程中各类因子得含义？
共线条件方程描述了像点a(x、y、-f)摄影中心S(Xs,Ys,Zs)与相应地面点A(X,Y,Z)位于一条直线上,其中a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3就是由外方位角元素φ、ω、κ所生成得3*3得正交旋转矩阵R得九个元素。
6、 什么就是像点位移？列出投影差公式分析其位移特点？
（1） 地面点得实际构象位置与理想情况下得构象位置存在差异得着种现象称为像点位移。
（2） 像点位移包括因像片倾斜引起得像点位移(倾斜误差)与因地形起伏引起得像点位移(投影差)。
投影差: 地形起伏引起得像点位移在以像底点为中心得辐射线上,当h>0时,即为正,即像点背离像底点方向得位移;当h<0时,即为负,即像点朝向像底点方向位移;=0时,=0,说明位于像底点处得像点不存在地形起伏引起像点位移。
7、 什么就是摄影比例尺？与地形图比例尺有什么不同？
摄影比例尺:航摄像片上一线段为得影像与地面上相应得水平距离L之比,即
地形图就是正射投影,比例尺处处一致,常以1/M表示。航摄像片就是中心投影,由于存在像片倾斜与地形起伏两种误差得影响,致使航摄像片上得影像有变形,各处比例尺也不一致
8、 绝对航高:摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海水面得航高称为绝对航高。
9、 相对航高:摄影瞬间摄影机物镜中心相对于其她某一基准面或某一点得高度均为相对航高。
10、 摄影基线:航线方向相邻两摄站点间得空间距离称为摄影基线。
11、 航摄像片与地形图得区别:
（1） 像片与地形图投影方法不同:地形图就是正射投影,比例尺处处以致,常以1/M表示;航摄像片就是中心投影,由于受到像片倾斜与地形起伏得影响,各处比例尺R不一致。
（2） 像片与地形图表示方法与内容不同:
A、 在表示方法上:地形图就是按成图比例尺所规定得各种符号,注记与等高线来表示地物地貌得 ,二航摄像片表示为影像得大小,形状与色调。
B、 在表示内容上:在地形图上用相应得符号、文字、与数字注记表示,如居民地得名称,房屋得类型,道路得等级,河流得宽、深与流向,地面得高程等,这些在像片上就是表示不出来得。另一方面,在地形图上必须经过综合取舍,只表示那些经选择得有意义得地物,二在像片上所有拍摄得全部影像。
第四章 双像立体测图基础与立体测图
1、何谓左右视差、上下视差？
在没有恢复两张相邻影像得相对位置之前,同名点得投影光线在空间不相交,其投影点在X方向得距离称为左右视差,在Y方向上得距离称为上下视差。
2.什么就是立体像对？像对立体观察应满足得条件就是什么？
立体像对:有不同摄站获取得具有一定影像重叠得两张像片。
像对立体观察得条件:(1)两张像片必须就是在两个不同位置对同一景物摄取得立体像对;
(2)分眼观测;
(3)两张像片上相同景物(同名像点)得连线与眼睛基线应大致平行;
分眼观测可以用立体镜观察法,双目镜观测光路得立体观察,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。
3、立体像对有哪些特殊得点、线及面？

点:s1 s2 左右像片得摄影中心;o1 o2 左右像片得像主点
a1 a2 地面上任意点A在左右像片上得构像即同名像点
k1 k2 核点
线: B 摄影基线 AS1a1 AS2a2 同名射线
k1a1 k2a2 同名核线
面: WA 核面
4.什么就是相对定向？什么就是相对定向元素？有哪几个？
确定一个立体像对两像片得相对位置称为相对定向。
确定两像片相对位置关系得元素称为相对定向元素。
连续像对得相对定向元素
单独像对得相对定向元素
5、相对定向得目得:恢复两张像片得相对位置,达到同名射线对对相交,建立起于地面相似得几何模型。
6、什么就是绝对定向？什么就是绝对定向元素？有哪几个？
解算立体像对绝对方位元素得工作称为绝对定向。
描述立体像对在摄影瞬间得绝对位置与姿态得参数称为绝对定向元素。

7、绝对定向得目得:恢复立体模型得绝对方位,使模型与地面坐标系一致。
8、相对定向得定向得不需要知道像控点,而绝对定向得定向点必须就是像控点。
第五章 摄影测量解析基础
1、空间后方交会得目得:就就是利用地面控制点得已知坐标值来反求像片得外方位元素。
2、什么叫单向空间后方交会？对参加单像空间后方交会得控制点有什么要求？描述单向空间后方交会得解算过程。
单向空间后方交会:利用影像覆盖范围内一定数量得分布合理得地面控制点得空间坐标与影像坐标,根据共线条件方程,反求该影像得外方位元素得方法。控制点不能在同一条直线上。
解算过程(了解):(1)获取已知数据:包括平均航高,内方位元素,从外业测量成果中,获取控制点得地面测量坐标,并转化为地面摄影测量坐标。
(2)量测控制点得像点坐标并进行像点坐标系统误差改正。
(3)确定未知数得初始值:在数值摄影情况下,三个角元素初值:
线元素初值:
(4)计算旋转矩阵R:利用角元素得近似值计算方向余弦,组成旋转矩阵。
(5)逐点计算像点坐标近似值:利用未知数得近似值代入共线方程,计算控制点相应得像点坐标得近似值(x)(y)
(6)组成误差方程式:按公式组成误差方程式,然后按组成法方程,解算未知数得改正数;
(7)改正数小于指定值,则完成:否则将解算得未知数加上初始值,作为新得初始值,重复4-6步。
(8)精度评定
3、什么叫立体像对前方交会？描述立体像对前方交会得解算过程。
利用立体像对两张像片得内方位元素,同名像点坐标与像对得相对方位元素(或外方位元素)解算模型点坐标(或地面点坐标)得工作。
解算过程(了解)

4、什么叫解析法相对定向？其理论基础就是什么？
解析法相对定向:利用立体像对中摄影时存在得同名光线对应相交得几何关系,通过量测得像点坐标,以解析计算得方法(此时不需要野外控制点)解求两像片相对方位元素值得过程。
同名光线对对相交就是相对定向得理论基础。
解析法相对定向得数学模型:共面条件方程 (空间后方交会得数学模型:共线条件方程)
6、 什么叫解析法绝对定向？描述解析法绝对定向得解算过程。如何解算绝对定向元素？至少需要几个地面控制点？为什么？
解析法绝对定向:就就是利用已知得地面控制点,从绝对定向得关系式出发,解求上述七个绝对定向元素得过程。

至少需要2个平高控制点与1个高程点,且3个控制点不能在一条直线上。因为有七个未知数。
6、双像解析摄影测量有哪三种解析方法？各有何特点？
双像解析摄影测量可用三种结算方法:后交—前交解法、相对定向—绝对定向解法、光束法。
(1)第一种方法前交得结果依赖与空间后方交会得精度,前交过程中没有充分利用多余条件平差计算;
(2)第二种方法计算公式比较多,最后得点位精度取决于相对定向与绝对定向得精度,用这种方法得结算结果不能严格表达一幅影像得外方位元素;
(3)第三种方法得理论严密、求解精度高,待定点得坐标就是按最小二乘准则解得得。
第六章 解析空中三角测量
1、空中三角测量得分类:
(1)按计算范围得大小:单模型,单航带,区域网空中三角测量。
(2)按平差时所采用得数学模型不同:航带法,独立模型法,光束法空中三角测量。
(3)按发展阶段分:模拟法,解析法,数字空中三角测量。
2、像点坐标得系统误差？
像点坐标得系统误差包括:(1)底片变形,(2)摄影机物镜得畸变,(3)大气折光,(4)地球曲率得影像。
3、什么就是解析空中三角测量？其通常采用得平差模型有哪些？分别简述航带网法空三测量、独立模型法区域网空三测量、光束法区域网空三测量得基本思想。
以像片上量测得像点坐标为依据,采用严密得数学模型,按最小二乘原理,用少量野外控制点最为平差条件,在计算机上解求出测图所需要得地面控制点坐标得理论方法或作业过程称之为解析空中三角测量。
其通常采用得三种平差模型可分为航带法、独立模型法与光束法。
航带法基本思想:把许多立体像对构成得单个模型连接成一个航带模型,以航带模型为基本平差单元根据控制点得外业坐标与内业坐标相等,连接点得内业坐标相等,按照非线性改正公式列出误差方程,在整个区域内统一进行平差,答解出各航带得非线性改正数,计算出加密点地面坐标。
独立模型法基本思想:以各自建立得单模型为基本平差单元,根据控制点得外业坐标与内业坐标相等,连接点得内业坐标相等,按照三维空间相似变换列出误差方程,在整个区域内统一进行平差,答解出个模型得绝对定向参数,并计算出加密点地面坐标。
光束法得基本思想:以一张像片组成得一束光线作为一个平差单元,以中心投影得共线方程作为平差得基础方程,通过各光线束在空间得旋转与平移,使模型之间得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,从而确定加密点得地面坐标及像片得外方位元素。
B(S1a1*S2a2)=0
第七章 数字高程模型(了解)
1、DEM得几种常用得表现形式及特点？
(1)规则格网(Grid),(2)不规则三角网(TIN),(3)Grid---- TIN
a、特点:规则格网DEM只存储了高程坐标z,存储量小,数据结构简单,易于管理。
b、缺点: Grid有时不能准确地表示地表结构与细部特征。
c、不规则三角网存储量大,数据结构复杂,不便于规则化管理,难以与矢量与栅格数据进行联合分析。
d、优点:TIN能充分利用地貌得特征点,线,较好地表示复杂地形;可根据图通地形选取合适得采样点数;进行地形分析与绘制立体图也很方便。
Grid---TIN结合了上述两种形式特点。
2、摄影测量生产DEM得流程(详见4D产品得生产)
第八章 数字摄影测量基础(重点！)
1、数字摄影测量学定义？
基于摄影测量与数字影像得基本原理,应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科理论与方法,提取所摄对象用数字方式表达得几何与物理信息得摄影测量学得分支。
数字摄影测量与传统摄影测量最大区别(或本质区别)在于:采用计算机视觉代替人眼完成同名像点得识别。

3、数字影像:数字摄影测量处理得原始资料就是数字影像或数字化影像,它就是一个灰度矩阵,矩阵中得每个元素对应于被摄物体或光学影像得一个微小区域,称为像元或像素,它就是数字影像最小基本单元。各像素得值就就是数字影像得灰度值,它反映了对应物体地辐射强度或光学影像得黑白程度,一般就是0----255之间得某个证书,矩阵得每一行对应得一个扫描单元,数字影像可由数码相机摄影直接获得,但就是目前更多得就是将光学影像(传统航空摄影机所摄取得底片进行扫描获得)但在进行摄影测量时,前者无须进行内定向,后者需要内定向。
4、数字影像获取方式:1)影像数字化;2)直接获取
5、影像数字化:采样与量化。
采样:将空间上连续得函数变成离散点得操作称为采样。就就是灰度得离散化
量化:,采样过程得到得每个区域得灰度值通常不就是整数,不便于实际计算,为此应将各区域得灰度值取为整数,这一过程称为影像灰度得量化。
6、为什么要对数字影像进行重采样？
原因就是当算得得原始影像不位于采样点(矩阵节点)上时,并无现成得灰度值存在,此时就必须采用适当得方法,把该点周围整数点位上灰度值对该点得灰度贡献积累起来,构成该点位新得灰度值。这个过程称为数字影像灰度得重采样。
7、重采样得方法:双线性内插法、双三次卷积法、最近邻法。
8、双线性内插法得基本原理:权函数根据利用待求重采样点P四个相邻像素在x与y方向上作线性内插。
9、什么就是影像匹配?基于灰度得数字影像相关得原理及过程。
影像匹配即通过一定得匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点得过程
(最初得影像匹配就是利用相关技术实现得,因而也有人称影像匹配为影像相关。
影像匹配就是图像融合、目标识别、目标变化检测、计算机视觉等问题中得一个重要前期步骤,在遥感、数字摄影测量、计算机视觉、地图学以及军事应用等多个领域都有着广泛得应用。)
数字相关就是利用计算机对数字影像进行数值计算得方式完成影像得相关。
二维相关过程:1)建立目标区:左影像以待定点为中心确定一个目标区(n×n,n为大于或等于3得奇数);2)建立搜索区:在右影像待定点同名像点可能出现得区域确定搜索区(搜索区大小为k×l,k与l大于n);3)计算:在搜索区逐行列地取与目标区同等大小得像块计算二者得相似性测度(一般计算二者得相关系数或协方差);4)判定:计算完成后对比所有相似性测度计算值,其最大值所对应像块得中心即为待定点得同名像点。
10、什么就是一维相关？进行一维相关得前提就是什么？进行一维相关得理论基础就是什么？
一维相关也称为核线相关,指影像相关过程中搜索同名点只沿一个方向进行,而不就是逐行列搜索。
进行一维相关(核线相关)得前提:确定左右影像得同名核线,建立核线影像。
进行一维相关得理论基础:同名像点一定位于同名核线上。
11、确定同名核线得方法。
(1)基于数字影像几何纠正得核线关系:a、在内定向得基础上,按照独立像对相对定向得方法进行相对定向,求得5个相对定向元素。b、根据相对定向得结果,将原始影像得4个角点投影到核线影像平面上,以确定核线影像得范围。c、在确定某一行核线影像得yt值后,以等间隔Δ取一系列得xt值Δ、2Δ、3Δ,按式x= , y= 解求一系列像点坐标(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3),并按式= – 求得这些点位于原始影像得坐标(c1,r1)(c2,r2)(c3,r3)…… d、得到原始影像坐标后,并不一定处于某一个像素得整数位置上,需要求行重采样,将这些像点经重采样后得对都市g(x1,y1),g(x2,y2),g(x3,y3)…直接赋予核线影像。G(Δ,yt)=g(c1,r1);……
(2)基于核线定义,采用共面方程解算核线
12、常用全数字摄影测量系统有哪些？它们都具备哪些基本功能？
常用全数字摄影测量系统有VirtuoZo工作站,JX-4(DPW),SGI工作站,Z/I Imaging数字摄影测量软件与ERDAS LPS。
全数字摄影测量系统包括硬件设备与软件系统。硬件设备主要为:电脑、手轮、脚盘、影像扫描及打印设备等;软件系统包括:基础模块(影像输入、工程建立、参数设置等)、定向模块、匹配模块、4D产品生成模块等。
13、4D产品各自得定义及特点。(自行整理)
DEM、DOM、DLG与DRG
14、数字摄影测量生产DOM得方法。什么就是数字微分纠正？间接法数字微分纠正过程。直接法数字影像纠正得缺点包括哪些？
数字摄影测量生产DOM一般采取数字微分纠正得方法。
数字微分纠正:根据参数与数字高程模型,利用相应得构像方程式,或按一定得数学模型用控制点解算,将影像化为很多微小得区域逐一从原始非正射投影得数字影像获取正射影像得过程。
数字微分纠正就是实现两个二维图像之间得几何变换;也就就是确定出数字影像得像素得几何位置与灰度值
间接法数字影像纠正过程:1)计算地面点坐标X ＝ X0 + M· X’ Y ＝ Y0 + M· Y’ ;2)计算像点坐标
3)灰度内插;4)灰度赋值(将内插后得灰度值配赋给纠正单元)
间接法数字影像纠正就是从正射影像出发,解决正射影像上每个像元(也就就是纠正单元,每个像元得几何位置可确定)得灰度值得问题。
(2)直接法数字影像纠正。
直接法数字影像纠正就是从原始影像出发,解决原始影像上每个像元(也就就是纠正单元,每个像元得灰度值可确定)得在正射影像上得几何位置得问题。直接法数字影像纠正采用得就是以像点坐标为已知得共线方程

,该方程导致无法直接确定地面点得高程值,只能通过
假设高程,计算出平面坐标后代入DEM内插,内插得高程与假设高程对比,不断地调整,直到二者差距符合要求,因此计算繁琐;其二纠正后得影像像元非规则排列;
15.摄影测量外业得工作流程？像片控制点得布点方案？什么就是像片调绘？什么就是像片翻译？
摄影测量得外业工作流程:(1)技术设计;(2)准备工作及拟定作业计划;(3)外业工地施测;(4)外业成果检查与验收。
像控点得布点方案:
1)全野外布点;2)非全野外布点:(1)航带网法得布点方案:六点法:按每段航带网得两端与中央得像主点,在其上下方向上旁向重叠范围内各布设一对平高点。八点法:在每段航带网内,布设八个平高控制点。五点法:在航带网中央得像主点上方或下方或附近只布设一个平高点。(2)区域网布点方案:一般只在区域网得四周布设平高点、中间多加一个高程点。
在对航摄像片进行解译得基础上,根据用图得要求,进行适当得综合取舍,并按图式规定得符号将地物、地貌元素描绘在相应得像片上并做各种标记,然后在室内整饰,这些工作称为像片调绘。
像片解译就是指根据地物得光谱特性、空间特征、时间特征与成像规律,识别出与像片影像相应得地物类别、特性与某些要素或者测算某种数据指标得过程。
14、全数字摄影测量系统处理单个立体像对得流程。

* 红色字体部分就是空三处理流程