摄影测量学发展三个阶段：模拟/解析/数字摄影测量

摄影资料的基本要求：影像色调（影像清晰，色调一致，反差适中）；相片重叠（航向重叠p%=60%—65%，不小于53%；旁向重叠q%=30%—40%，不小于15%）；像片倾角（不大于2度，不超过3度）；航线弯曲（△L/L不大于3%）；像片旋角（不超过6度，最大不超过8度））

摄影测量实质：摄影测量可以被认为是研究并实现将中心投影的航摄像片转换为正射投影（地图）的科学与技术

正射投影：投影光线相互平行且垂直于投影面

中心投影：投影光线聚于一点

航摄像片主要的点线面：像主点o、像底点n、等角点c、主合点i、朱纵线vv、合线hihi、等比线hchc、基本方向线VV。主垂面W

常用坐标系统：像方坐标系（像平面坐标系；像空间坐标系；相空间辅助坐标系）；物方坐标系（地面测量坐标系；地面摄影测量坐标系）

航摄像片的内外方位元素：内方位元素（表示摄影中心与像片之间相关位置的参数）：f（摄影中心S到像片的垂距）、x0y0（像主点o在框标坐标系中的坐标）；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）：三个直线元素：Xs、Ys、Zs（S在地面摄影测量坐标系中的值）、外方位角元素：φ（航向倾角）、ω（旁向倾角）、κ（像片旋角）

立体像对：在两摄站点对同一地面景物摄取有一定影像重叠的两张像片 立体像对的点线面：摄影基线B（两摄影中心S1、S2的连线）、同名像点a1、a2（地面上任一点A在左右像片上的构像）、同名射线AS1a1、AS2a2、核面WA（通过摄影基线与任意地面点A做的平面）、核线（核面与像片面的交线）、同名核线k1a1、k2a2（同一核面左右像片的核线）、核点k1、k2（基线延长线与左右像片面的交点）、左、右主核面（通过左右像片主点的两主核面）、垂核面（通过像底点的核面）

重建立体模型过程：内定向（恢复像片对的内方位元素）、恢复像片对的外方位元素

摄影测量双向立体测图方法：模拟法/解析法/影像数字化立体测图

恢复像片对的外方位元素两个步骤：相对定向（确定一个立体像对两像片的相对位置）、绝对定向（借助地面控制点恢复或计算7个绝对定向元素）

相对定向元素（5个）：bv、bw（基线分量）、φ2、ω2、κ2（右像片3个角元素）

绝对定向元素（7个）：XS、YS、ZS（坐标原点平移量）、λ（模型缩放比例因子）、φ、Ω、Κ（方向余弦）

连续像对：将左片置平，以左片的像空间坐标系作为本像对的像空间辅助坐标系的像对

单向空间后方交会（角锥体法）：利用至少三个已知地面控制点的坐标和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

立体像对前方交会：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相应地面点的地面坐标

解析法相对定向：通过计算相对定向元素建立地面立体模型，恢复了摄像时相片之间的相对位置（解析法相对定向恢复核面，要从共面条件式出发解求5个相对定向元素，才能建立地面立体模型）

连续像对相对定向至少量测五对同名像点

解析法绝对定向：把模型点在像空间辅助坐标系中的坐标转化为地面摄影测量坐标（X，Y，Z）

解算绝对定向公式至少需要两个平高控制点和一个高程点（三个控制点不同线），实际中在模型四个角布设四个控制点

立体像对的解析摄影测量目的：求待定点的地面坐标

立体像对的光束法思想：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，在相对内联合进行结算，同时求解两像片的外方位元素及待定点坐标

双向解析摄影测量的三种解算方法：后交—前交解法（已知像片外方位元素，需确定少量待定点时用）、相对定向—绝对定向解法（航带法解析空中三角测量中用）、光束法（理论严密，精度最高，光束法解析空中三角测量用）

单张像片空间后方交会、解求像片外方位元素需要四个地面控制点

一个立体像片对模型绝对定向需要四个地面控制点，求出7个绝对定向元素 解析空中三角测量分类：按平差模型（航带法、独立模型法、光束法），按加密区域（单航带法、区域网法）

DTM (Digital Terrain Model, DTM)是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

DEM是DTM的一个子集，是DTM的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地形信息

规则格网DEM的优点：易压缩，只记录各格网点的高程

规则格网DEM的缺点：只记录格网上点的高程，无法根据矩形DEM恢复地貌细节。

DEM数据点的采集方法：1、地面测量2、现有地图数字化3、摄影测量4、空间传感器（LIDAR）直接获取

DEM内插方法一般分为：1、移动曲面拟合法（逐点内插方式）2、分块函数法（局部函数内插方式）3、多面函数法（局部函数内插方式）4、最小二乘法5、三角格网法

数字地面模型形式1、规则矩形格网2、不规则三角网TIN3、Grid-TIN混合网

数字地面模型应用:概述应用(1、三维景观2、数码城市和虚拟现实3、DEM在工程上的应用);应用算法(1、等高线的绘制2、基于DEM的可视化分析)

核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关

三种区域网平差方法从数学模型和平差原理的比较：航带法（数学模型是航带坐标的非线性多项式的改正公式，平差单元为一条航带，观测值为航带地面坐标。通过整体平差解求各航带非线性改正系数。方便，速度快，精度不高）；独立模型法（数学模型是空间相似变换公式，平差单元为独立模型，观测值为模型坐标。可将平面和高程分开求解，仍能得到严密平差的结果）；光束法（数学模型为共线条件方程，平差单元是单个光束，观测值是像点坐标。误差方程由像点坐标观测值列出，能对像点坐标进行系统误差改正。最严密，应用广泛，解析空中三角测量的主流方法，但未知数多，计算量大，影响解求速度）

第二篇：摄影测量学综合测试1

中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院

摄影测量学 课程综合测试1

学习层次：专科 时间：90分钟

一.名词解释

1．主合点

2．主垂面

3．核点

4．投影误差

5．共面条件

6．全能法测图

7．单航线解析空中三角测量

二．填空题

1．摄影测量的中心任务之一，是把地面按＿＿＿＿投影规律获得的＿＿＿＿比例尺像片转换成按＿＿＿＿投影规律的＿＿＿＿比例尺地形图。

2．倾斜像片和水平像片相交于＿＿＿＿。

3．摄影过程的几何反转是指＿＿＿＿。

4．单元模型的绝对定向最少需要＿＿＿＿ 个平高和 ＿＿＿＿个高程地面控制点。

5．多倍仪上利用＿＿＿＿原理达到分像目的。

6．航线网的绝对定向包括＿＿＿＿ 和＿＿＿＿ 两步。

7．航线网的系统变形模型可用＿＿＿＿ 或＿＿＿＿来描述。

8．像片调绘的“四到”是指＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、和＿＿＿＿。

三．问答题

1．列表比较摄影测量发展的三个阶段的不同特点。

2．试写出?,?,?转角系统中三个角元素的定义以及三个旋转矩阵的具体形式。

3．用袖珍立体镜观察立体像对的步骤？

4．像对连续相对定向主要包括哪些计算步骤？

5．简述独立模型法区域网平差的基本思想。

6．简述像片调绘的基本作业程序。

7．试写出立体模型绝对定向的数学模型以及式中各符号的含义。

四．作图题

作图表示航线法区域网解析空中三角测量的野外布点方案。

答案卡

一．名词解释

1．真水平线和主纵线的交点。

2．过摄影中心且垂直于物方平面和像平面的垂直平面。

3．摄影基线或者其延长线与像片面的交点。

4．地面点较其在起始基准面上的正射投影点在同一张像片上构像位置的差异，即因地形起伏而引起的像点位移。

5．恢复立体像对的相对方位的几何条件，指的是同名光线和摄影基线共面所满足的数学关系。

6．依据摄影过程的几何反转原理，利用立体像对在室内建立与地面相似的立体模型，从而量测地面点的平面位置和高程。

7．通过建立航线模型、航线模型的绝对定向、非线性变形改正和加密点坐标计算的过程达到解析空中三角测量的目的。

二．填空题

1．中心 摄影 正射 成图 2．等比线

3．在室内采用一定方法恢复两张像片摄影时的位置姿态，使得同名光线 对对相交，建立跟地面相似的立体模型 4．两个 一个 5．互补色

6．概略绝对定向 非线性变形改正 7．二次多项式 三次多项式 8．跑到 看到 问到 画到

三．问答题

2．航向倾角?：主光轴SO在XZ平面上的投影SOX与Z轴的夹角； 旁向倾角?：主光轴SO在XZ平面上的投影SOX与SO的夹角；

相片旋角?：Y坐标轴与SOXO组成的平面与相片平面的交线与像平面直角坐标系的y轴之间的夹角。三个旋转矩阵分别是：

?cos?0?sin??R???010?

????sin?0cos???

00??1

R???0cos??sin??

????0sin?cos???

?cos??sin?0?R???sin?cos?0?

??

01???0?

3．袖珍立体镜观察立体像对的步骤是：

1）将像对按方位线定向，即使两像片上的相应方位线位于一条直线上。

2）沿方位线方向使两张像片左右移动，以改变像片之间的距离，使相应视线的交角与双眼的交会角相适应。

3）使观察基线与像片上方位线平行，即可以进行相对立体观察。

4．像对连续相对定向的计算过程包括9个步骤：

1）原始数据的输入以及像点坐标的预处理；

2）确定相对定向元素的初始值；

3）根据确定的初始值，分别计算左、右片的方向余弦值，组成左、右片各自的旋转矩阵R1,R2，进而计算左、右片上同名像点的像空间辅助坐标X1,Y1,Z1X2,Y2,Z2；

4）逐点计算定向点的上下视差Q；

5）逐点组成误差方程式的系数矩阵A；

6）逐点组成法方程式的系数阵APA和常数项系数阵APL

7）按X?ATPAATPL求出各未知数的一次改正值；

8）计算相对定向元素的新值；

9）判断所有未知数的改正值是否小于限差，党大于限差时重复前面3）至8）步的计算，直到小于限差值为止。

5．独立模型法区域网平差的基本思想是

在独立的建立但模型的基础上，利用已知控制点的内业加密坐标应与其外业坐标相等，以及分别由相邻模型确定的连接点（包括同航线相邻模型间的公共摄站）的内业坐标应该相等的条件，在整个区域内，用平差方法确定每一个单模型在区域中的合适位置（即确定每一个单模型的平移、旋转和缩放），从而计算出各加密点的地面坐标。

由于平差方法通常只处理偶然误差，因而要求在像点坐标中消除系统误差的影响。胶乳系统误差没有消除或者消除不完全，将会影响加密成果的精度。

6．像片调绘的基本作业程序

1）准备工作，包括划分调绘面积、准备调绘工具及做好调绘计划等

2）像片判读

3）综合取舍

4）着铅

5）询问、调查

6）量测

7）补测新增地物

8）清绘

9）复查

10）接边

7．立体模型绝对定向的数学模型是： TT???1

?Xtp??a1???bY??tp???1

???c1?Ztp??

式中： a2b2c2a3??XP???X?b3??YP????Y? ?????c3????ZP?????Z??

Xtp,Ytp,Ztp为地面控制点的地面摄测坐标，XP,YP,ZP为模型点的摄测坐标，?为比例尺因子，aibici(i?1,2,3)为模型的三个角元素?,?,?组成的旋转矩阵，?X,?Y,?Z为模型坐标原点在地面摄测坐标系中的三个平移量。

四．作图题（一）

根据目前航摄资料的实际情况和作业经验，野外布点的区域划分通常是以成图比例尺四幅方形区域为主横向长方形区域为辅的方案。

航线法区域网平差的野外布点方案

注：当比例尺较小或像幅较大时，也可采用6幅或8幅组成的区域。无论采用哪种区域划分，当用航线区域网平差时，全区内的像对数不得超过380对，当用独立模型法区域网平差时，全区内的像对数不得超过230对，平坦地区加密时，在区域中应适当增加高程控制点数。