摄影测量学.docx

1. 摄影测量学：是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。其任务是：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。
2. 模拟摄影测量：利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。投影方式：物理投影。
3. 解析摄影测量：以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。数字投影。
4. 数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。数字投影。
5. 影像信息学: 是一门记录、存储、传输、量测、处理、解译、分析和显示由非接触传感器影像获得的目标及其环境信息的科学、技术和经济实体。
6. 遥感通常是指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，获取其特征信息（一般是电磁波的反射辐射和发射辐射），并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。
7. 摄影比例尺，又称为像片比例尺，其严格定义为：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，称之为摄影比例尺，即1/m=l/L。
8. 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成为摄影航高，一般用H表示.
9. 摄影测量生产对摄影资料的基本要求主要包括：影像的色调 、像片重叠、像片倾角、 航线弯曲、 像片旋角 。
10. 投影射线会聚于一点的投影称为中心投影 。
11. 正射投影：若投影光线相互平行且垂直于投影面。
12. 阴位：负片影像和地面的实际方向相反，投影中心位于物和像之间。
阳位：如果将负片P绕投影中心S翻转至P’的位置，投影中心位于物和像同侧。
13．像方坐标系：描述像点的位置，称为像方坐标系。分为像平面坐标系、像空间坐标系和像空间辅助坐标系 。
物方坐标系：描述地面点在物方空间的位置，称为物方坐标系。有摄影测量坐标系、地面测坐标系、地面摄影测量过渡坐标系。
14.内方位元素：表示摄影中心与像片之间相关位置的参数称为内方位元素；
外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数称为外方位元素。
15. 内方位元素
每条摄影光线在像空系中有一个确定的方向。作用：
1、像点的框标坐标系向像空系的改化；
2、确定摄影光束的形状；
16.像点位移：在中心投影情况下，当像片有倾斜，或地面有起伏时导致了航空摄影像片上构像相对于理想情况下的构像，产生了位置差异叫做像点位移。
17. 倾斜像片上像点位移的特性
①倾斜像片上像点位移δα出现在以等角点为中心的辐射线上。
②当ψ＝0°或180°时，像点位于等比线上，无像片倾斜像点位移。
③倾斜像片的像点位移是以误差值表示的，其值与sinψ的符号有关。
18. 地形起伏像点位移的特征为：
①地形起伏像点位移是地面点相对于所取基准面的高差而引起的。
②地形起伏像点位移以误差值表示，表现在像底点为辐射中心的方向线上。
③地形起伏像点位移的符号与该点的高差符号相同；正号高差引起的δh是由像点朝向像底点n引入δh之值来改正。
④在保持像片摄影比例尺不变时，地形起伏像点位移之值随航高的增大而减小；因此采用长焦距摄影机以增大航高进行空中摄影是有利的。
⑤在航摄像片上由像底点引出的辐射线不会出现因地形起伏像点位移引起的方向偏差。
⑥水平像片上存在有地形起伏像点位移δh。
19.引起的像点位移原因：像片倾斜、地形起伏、其它物理因素（物镜的畸变差、大气折光、地球曲率以及底片变形）
20.航摄像片与地形图的区别 像片与地形图表示方法与内容不同、像片与地形图的投影方式不同。
21. 航摄对摄影资料的基本要求（重叠、倾角、旋角）。
22. 摄影测量常用的坐标系（像方、物方）。
23. 双像立体测图，是指利用一个立体像对（即在两设站点对同一地面景物摄取有一定影像重叠的两张相片）重建地面立体几何模型，并对该几何模型进行测量，直接给出符合规定比例尺的地形图或建立数字地面模型。
24.人造立体视觉的过程：空间景物在感光材料上构像，在利用人眼观察构像的像片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。这样的立体感觉称为人造立体视觉，所看到的的立体模型称为视模型。
25. 人造立体观测的条件：
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（分像条件）；
3两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行；
4两像片的比例尺应相近（差别<15%）。
26.同名像点：同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心在左右像片上构成的像点。
同名光线：同一地面点发出的两条光线称同名光线。
核面：摄影基线与同一地面点发出的两条同名光线组成的面。
核线：核面与左右像片面的交线为同名核线。
27. 立体摄影测量基本原理：就是摄影过程的几何翻转即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，所以交点的集合，构成与地面相似的几何模型，模型比例尺为1：m=b:B 。
28. 立体摄影测量：利用一个立体像对，在回复它们的内、外方位元素后，重建与地面相似的几何模型，并对该模型进行量测的一种摄影测量方法。
29.重建立体模型的过程：恢复像片对的内方位元素；恢复像片对的外方位元素（首先找出两张像片相对位置的数据（相对定向），这时同名射线（投影光线）就能对对相交并形成与实地相似的几何模型。因相对定向后重建起来的几何模型，它的大小和空间方位都是任意的，还必须找出恢复该模型的大小和空间方位的数据，这些数据成为模型的绝对定向元素）。
30．利用像对重建并量测立体模型的测绘，根据使用的不同的仪器完成重建立体模型的过程，有不同的立体测图方法： 模拟立体测图 解析立体测图 影像数字化立体测图。
31.确定两像片的相对位置的方法：独立和连续。
32. 确定一个立体像对两像片的相对位置称为相对定向。
33. 模拟法立体测图需要在特定的模拟型立体测图仪器上进行。该仪器是利用光学投影或机械投影来模拟摄影过程，实现几何翻转。
34. 立体模型的绝对定向：为了在立体模型上取得正射投影的地形图，还需要将该模型纳入地面摄影测量坐标系并将模型大小归化为测图比例尺。
35. 摄影测量空间后方交会基本思想是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。这种解算方法是以单张像片为基础的，也称单像空间后方交会。
36.空间后方交会的步骤：
1、获取已知数据；包括查取像片比例尺、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，并转化成地面摄影测量坐标。
2、量测控制点的像点坐标并进行像点坐标系统误差改正。
3、确定未知数的初始值
4、计算旋转矩阵R：利用角元素的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：利用未知数的近似值代入共线方程，计算控制点像点坐标的近似值（x）（y）
6、组成误差方程式：按公式组成误差方程式，然后按组成法方程式，解算未知数的改正数；
7、求解外方位元素，根据法方程，按照公式求解外方位元素改正数，并与相应的近似值求和，得到外方位元素新的近似值
8、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，改正数小于指定值（一般为0.1’)，则完成；否则将解算的未知数加上初始值，作为新的初始值，重复4-7步，直到满足要求为止 。
37.由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定地面点的地面坐标方法，称为空间前方交会。
38.采用双像解析空间后交－前交方法计算地面点的空间坐标，步骤为： 1、野外像片控制测量 2、量测像点坐标3、空间后方交会计算两张像片外方位元素4、空间前方交会计算待定点地面坐标。
39.解析相对定向的概念：解析法像对的相对定向是通过计算相对定向元素建立地面立体模型。
40.模型坐标的解求： 根据相对定向元素计算像点的像空间辅助坐标
计算左右像点的投影系数
求模型点在像空间辅助坐标系的坐标 （看书p84）
41. 坐标重心化： 好处：可以减少模型点坐标在计算过程中的有效位数，以保证精度；可以使法方程系数简化，个别项的数值为零，部分未知数可以分开解，从而提高计算速度。
42：绝对定向的具体解算过程：书p88
43.双向解析的相对定向-绝对定向法：1用连续像对或单独像对的相对定向元素的误差方程解求像对的相对定向元素； 2由相对定向元素组成左、右像片的旋转矩阵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的坐标，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。
44. 解析空中三角测量的概念：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，按照一定的数学模型，平差解算摄影测量作业过程中所需要的全部控制点及每张像片的外方位元素。这是空中三角测量与区域网平差的基本思想，通常称为解析空中三角测量或解析空三加密。
45.解析空中三角测量的分类：航带法区域网平差、独立模型法区域网平差、光束法区域网平差。
46.像点坐标系统误差改正：有必要实现改正原始数据中像点坐标的这种系统误差，系统误差主要包括以下几个方面：1.底片变形改正2.摄影机物镜畸变改正3.大气折光改正4.地球曲率改正
47.航带网法空中三角测量的建网过程：建立航带模型 航带模型的绝对定向 航带模型的非线性改正。
48.航带网法区域网平差主要步骤如下：
1.按单航带模型法分别建立航带模型，以取得个航带我行点在本航带统一的辅助坐标系统中的坐标值2.各航带模型的绝对定向。3.计算重心坐标及重心化坐标。4.根据模型中控制点的加密坐标应与外业施测坐标相等以及相邻航带间公共连接点的坐标应相等为条件，列出误差方程式，并用最小二乘准则平差计算，整体解求个航带的非线性改正系数. 5.用平差计算得出的多项式系数，分别计算各模型点改正后的坐标值.此时，在控制点上仍有残差，可根据此残差的不符值来衡量加密的精度.
49. 独立模型区域网空中三角测量是基于单独法相对定向建立单个立体模型，在由一个个单模型相互连接组成一个区域网。
50. 独立模型法空中三角测量的作业主要流程为：
Ø 单独法相对定向建立单元模型，获取各单元模型的模型坐标，包括摄站点
Ø 利用相邻模型公共点和所在模型中的控制点，各单元模型分别作三维线性变换，按各自的条件列出误差方程式和法方程
Ø 建立全区域的改化法方程，并按循环分块法求解，求得每个模型点的七个绝对定向元素
Ø 按平差后求得的七个绝对定向元素，计算每个单元模型中待定点的坐标，若为向量模型的公共点，取其均值作为最后结果 .
51.光束法区域网空中三角测量: 在一张像片中，待定点与控制点的像点与摄影中心以及相应地面点均构成一条光束 .
52.三种区域网平差方法的比较:1. 航带法是从模拟仪器上空中三角测量演变过来的，是一种分步近似平差方法。
具体步骤：（1）单个像对的相对定向建立单个模型；（2）模型连接构成自由航带；（3）航带网概略定向；（4）对每条航带多项式进行非线性改正时，顾及航带间公共点条件和区域内的控制点，使之得到最近符合。
2.独立模型法源于单元模型空间相似变换。
作业步骤：（1）影像坐标经过相对定向建立单个模型；（2）各个单元模型在空间进行平移、旋转和缩放等相似变换，使模型公共点有尽可能相同的坐标， 并通过地面控制点，使整个空中三角测量网最佳纳入到规定的坐标系中。
独立模型法的数学模型是单元模型的空间相似变换公式，观测值是计算的模型坐标，平差单元为独立模型，未知数是各模型空间变换的7个参数，也可按平面4个、高程3个参数分开求解，此外未知数还有加密点的地面坐标。这种方法是一种相当严密的平差方法，如能顾及模型坐标间的相关特性，独立模型法在理论上与光束法同样严密。
3.光束法是从实现摄影过程的几何反转出发，基于摄影成像时像点、物点和摄影中心三点共线的特点而提出的。这种方法最初提出时，由于受当时计算机水平和计算技术的限制，未能广泛应用。但随着摄影测量技术的发展和计算机水平的提高，这种最严密的平差方法得到广发应用，并已成为解析空三加密的主流。
光束法的数学模型是共线方程，平差单元是单个光束，每幅影像的像点坐标为原始观测值，未知数是各影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标。通过各个光束在空间的旋转和平移（6个定向参数）使同名光线最佳地交会，并最佳地纳入到地面控制系统中。
光束法是最严密的一步解法，误差方程式直接对原始观测值列出，能最方便地顾及影像系统误差的影像，最便于引入非摄影测量附加观测值，如导航数据和地面量测数据。它还可以严密地处理非常规摄影以及非量测相机的影像数据。目前光束法已广泛应用于各种高精度解析空三和点位实际生产中。
与前两种方法相比，光束法也有其缺点。首先像点坐标所描述的像点坐标和各未知数的关系是非线性的，因此必须建立线性化的误差方程式和提供未知数的初始值。其次光束法未知数多、计算量大、计算速度相对较慢。此外它不能将平面高程分开处理，只能三维网平差。
53,正射影像图：
54：像片纠正的概念：
55.正解法书p154：
56.摄影测量外业工作的作业流程一般为：1．技术设计2. 准备工作及拟订作业计划 3．外业工作施测4．外业成果检查与验收
57. 像控点布设的一般原则：
ü 像控点一般按航线全区统一布点。
ü 布在同一位置的平面点和高程点，应尽量联测成平高点。
ü 相邻像对和相邻航线之间的像控点应尽量公用。
ü 位于自由图边或非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。
ü 像控点尽可能在摄影前布设地面标志，以提高刺点精度。
ü 点位必须选择在像片上的明显目标点。
58.像控点的位置要求 ：
ü 点分布在航向三片重叠（二度重叠）中线和旁向重叠中线附近，困难时可布设在航向重叠范围内像片上应布在标准位置上即通过像主点并垂直于方位线的直线附近；
ü 像控点距像片边缘不小于1cm，因为边缘部分影像质量较差，且像点受畸变和大气折光差所引起的位移较大，再则倾斜误差和投影误差使边缘部分影像变形大，增加了判读和刺点的困难；
ü 点位必须离开像片上的压平线和各类标志，以利于明确辨认，为了不影响立体观测时立体照准精度，规定离开距离不得小于1mm
ü 旁向重叠小于15%或由于其他原因，控制点在相邻两航线上不能公用而必须分别布点时，两控制点之间裂开的垂直距离不得大于像片上2cm。
ü 点位应尽量选在旁向重叠中线附近，离开方位线大约3cm时，应分别布点
59.布点方案：1.全野外布点 2。非全野外布点： 航带网法的布点方案
六点法 五点法 八点法
60.像控点联测的GPS方法：1、仪器的选用 2、GPS像控点布设 3.GPS观测4.数据处理5.高程计算
61.像控点联测的GPS方法与常规方法比较：(1)GPS方法联测像控点不受地形条件的影响，不要求点间通视。(2)GPS方法联测像控点可跨等级布设。(3)GPS方法联测像控点的精度良好 (4)GPS方法联测像控点可不区分平高点和高程点，同时获得平面 和高程成果，而且无须每点均用水准或三角高程联测，用GPS 代替测图水准，大大减少了水准测量和三角高程测量的工作量。(5)GPS方法联测像控点不仅从时间上，且经济效益上或是作 业人员的劳动强度等方面均远优于常规联测方法，节省了 大量前道工序的时间，保证了以最快速度满足用户用图的 需要，极大地提高了工作效率
62.目视解译的特征：1.直接目视解译： 形状 大小 色调 阴影 图案 相关位置 纹理 2.间接目视解译特征。
63.像片调 绘主要注意以下几个方面：一是掌握目视解译特征，做到准确解译和描绘 ；二是正确掌握综合取舍的原则，综合合理，取舍恰当；三是掌握地物地貌属 性、数量特征和分布情况，依据图式的说明和规定，正确运用统一的符号、 注记描绘在像片上。