摄影测量学

<<摄影测量学复习提纲>>

1. 摄影测量学的定义:是对研究的物体进行摄影，量测和解译所获得的影像

获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。 内容：获取被摄物体的影像，研究影像的处理理论、技术、和设备，以及将所处理和量测得到的结果以图解或数字的形式输出技术和设备。 2. 主要特点：在像片上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理等条件的限制;所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富直观，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息；可以拍摄动态体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快，效率高；产品形式多样。 3. 摄影测量学的分类:

按摄影时摄影机所处位置不同：航天摄影测量（遥感技术）、航空摄影测量（主要方式）、地面摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量。 按应用领域划分：地形摄影测量、非地形摄影测量。

按处理的技术手段分：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。 4. 摄影测量学发展的三个阶段:模拟摄影测量,解析摄影测量,数字摄影测量 5. 摄影原理：小孔成像原理

6. 成像公式：物方主平面Q到物点A的距离D，称为物距；像方主平面Q’

到像点a的距离d，称为像距。物镜的焦距为F。由光学成像公式可知：

1D?1d?1F 构像公式的另一种形式：

xx??f27. 物镜的光圈：实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜边缘部分的投射光线都会引起较大的影像模糊和变形。为限制物镜边缘部分的使用，并控制和调节进入物镜的光量，通常在物镜筒中间设置一个光圈。光圈是衡量镜头能通过光线多少的重要参数，一方面可调节物镜使用面积的大小，另一方面了调节进入物镜的光亮。镜头具有汇聚光线的能力，它里面有一个用以控制镜头有效通光口径的装置，称为光圈。

8. 快门：快门起遮盖投射光线经物镜进入镜箱体内的作用，是控制曝光时间的

重要机件。

曝光时间：（了解）快门从打开到关闭所经历的时间。常用的快门有：中心

快门和帘式快门。

9. 有效孔径d与物镜焦距F之比称相对孔径（d/F)。相对孔径的倒数K＝F/d，称为光圈号数。

10. 景深：指被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。景深与物距、光圈号数及物镜焦距有关，物距越大或光圈号数越大，景深也越大。 11. 量测用摄影机三个特征：（1）量测用摄影机的像距是一个固定的已知值，（2）量测用摄影机承片框上具有框标（3）内方位元素值是已知的 12. 黑白摄影处理过程一般分为四大步：显影、定影、水洗和干燥。（具体内容了解了解）

13. 摄影处理的目的:是使所摄景物的影像显现出来并得到固定。

显影处理：是利用显影液使感光材料乳剂层中受光后的卤化银晶体内的银

离子大量地还原为银原子，使曝光后感光材料上的潜影经显影液的氧化作用，将潜像转成可见影像。

定影处理：采用化学方法溶解所有剩余卤银物质，以便得到稳定的影像。 水洗与干燥处理：定影工作完成后，感光材料乳剂层表面附有大量的络盐

和杂质，需用水清洗掉在30分钟以上。以水洗后的感光材料应用海绵，毛巾等物除去表面水滴，然后放在通风的地方晾干。

14. 航空摄影：将航摄仪安放在飞机或其他航空飞行器上，从空中对地面景物的摄影。

15. 航空摄影的基本要求：飞机飞行稳定性好、保持一定的高度、航行路线直、飞行速度适宜、续航时间长。

竖直摄影 ：摄影瞬间摄影机主光轴处于铅垂方向的摄影。以测绘地形图为

目的的空中摄影多采用竖直摄影的方式。要求航摄机在曝光的瞬间物镜主光轴垂直于地面。像片倾角要小于 2 °~3 °。

竖直航空摄影分类 : 面积航空摄影、条状地带航空摄影、独立地块航

空摄影。

（1）相对航高：是指摄影瞬间摄影物镜相对于被摄区域内地面平均高程基准面的高度，用H表示，按H=m?f计算得到。

（2）绝对航高：

是指摄影瞬间摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海波高度。通过H绝=H+h平均地计算得到。

16. 摄影测量对空中摄影的基本要求：*

（1）摄影比例尺

摄影比例尺的变换有一定的限制范围：

1m＝fH1m＝fH

M为像片比例尺分母，H为摄影高度或称航高

空中摄影时飞行航高H的变化量ΔH（也称航高差）应限制为 ΔH≤5％H 另外，测量规范还规定同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于30m；摄影区域内实际航高与设计航高之差不得大于50m。 （2）像片重叠度

摄影测量使用的航摄像片，要求沿航线飞行方向两相邻像片上对所摄地面有一定的重叠度，称为航向重叠度。对于区域摄影，要求两相邻航带像片之间也要有一定的影像重叠，称为旁向重叠度。 航向重叠度 Px%＝Px/lx×100％ 旁向重叠度 Py%＝Py/ly×100％

Lx，ly表示像幅的边长；Px，Py表示航向和旁向重叠影像部分的边长。 航向重叠度的实用公式为：

式中h为摄区内地面高差，H为摄影航高。正常规定航向重叠度Px％＝65％ （3）航带弯曲度

是指航带两端像片主点之间的直线距离L与偏离该直线最远的像主点

（Px）%?Px%?50?hH%

到该直线垂距δ的比，一般采用百分数表示：

航带弯曲度一般规定不得超过3％。 （4）像片旋偏角

相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角称为像片的旋偏角，对像片的旋偏角，一般要求小于6°，个别最大不大于8°，而且不能连续三片有超过6°的情况。

17．航摄像片影像的误差主要来源：（1）底片变形（2）航摄机物镜畸变差（3）大气折光差（4）地球曲率影响

18. 主色和补色:三种颜色中任一种颜色均不能由其余两种颜色混合而成，三种颜色按不同的比例混合可形成各种色调的颜色，称为主色或三原色；如果两种颜色的光混合产生白色或灰色，则这两种颜色就称为互补色。黄和蓝，红和青，绿和品红为互补色。三原色：蓝绿红

19.（1）加色法:是将三原色按照不同比例进行光学混合,得到其他颜色。 （2）减色法:从白光中减去主色而获得补色的过程。

20.滤光片：染成某种颜色的有色玻璃透明片，属于选择性吸收的透明体 21.数码相机(电子元件)与传统相机（银盐胶卷）的本质区别在于所采用的感光介质不同。

22．中心投影的基本知识*

用一组假想的直线将物体向几何面投射称为投影。其投影线称为投影射线。投影的几何面通常取平面称为投影平面。在投影平面上得到的图形称为该物体在

R%??L?100%

投影平面上的投影。

投影有中心投影与平行投影两种，而平行投影中又有斜投影与正射投影之分 23.航摄像片是摄区地面的中心投影 24.航片上特殊的点、线、面。（P31） 25.摄影测量中常用的坐标系（P34）

（1）像平面坐标系（（1）框标坐标系（2）像平面直角坐标系（3）以主纵线为Y轴的像平面坐标系） （2）像空间坐标系（S－xyz） （3）像空间辅助坐标系（S－XYZ） （4）摄影测量坐标系（P-XPYPZP） （5）地面测量坐标系（t－XtYtZt） （6）地面摄影测量坐标系（A-XtpYtpZtp） 26.内方位元素

含义：描述摄影物镜像方节点与相片之间相关位置的参数称为相片的~ 相关：内方位元素可以确定摄影物镜后节点相对于像片平面的关系。因此，测图时可以利用像片的内方位元素建立和摄影光束完全相似的投影光束。从解析观点看，利用像片的内方位元素，可将像点在框标坐标系P-xy中的量测坐标转换成像空间直角坐标系S-xyz中的坐标，用于解析计算。它是摄影测量中重要的基本数据。

27.外方位元素

含义：在恢复内方位元素的基础上，确定航摄相片在摄影瞬间的空间位置和

姿态的参数。

28.像点在不同坐标系中的变换（P39） （1）像点的平面坐标变换 （2）像点的空间坐标变换 29.构像方程

1.一般地区的构像方程—共线条件方程

?X?Y???Z??XA?Xs??1???YA?Ys ????????ZA?Zs???X?Y???Z??x???Ry???????f??a1???b??1????c1a2b2c2a3??x??b3y??c3?????f?? ???

x??fa1(X?Xs)?b1(Y?Ys)?c1(Z?Zs)a3(X?Xs)?b3(Y?Ys)?c3(Z?Zs)a2(X?Xs)?b2(Y?Ys)?c2(Z?Zs)a3(X?Xs)?b3(Y?Ys)?c3(Z?Zs)===

y??f

上述方程描述的是摄影瞬间像点、摄影中心和物点三点共线的几何关系。

2.平坦地区的构像方程：

X??a11x?a12y?a13a31x?a32y?1

Y?a21x?a22y?a23a31x?a32y?1

上述方程为地面水平时的中心投影构像方程，它反映了两个平面对应点之间的投影变换关系

称为投影变换公式用此公式可以将倾斜像片变换为水平像片。

30. 利用航摄像片上三个以上像点坐标和对应像点坐标和对应地面点坐标，计算像片外方位元素的工作，称为单张像片的空间后方交会。（概念）（P50） 31.计算过程：

（1）获取已知数据。从航摄资料中查取平均航高与摄影机主距；获取控制点的地面坐标并转换为地面摄测坐标。 m, x0 , y0 , f , Xtp, Ytp, Ztp

（2）量测控制点像点坐标并作系统误差改正 x, y （3）确定未知数初值 Xs0, Ys0, Zs0, ?0, ?0, ?0 （4）用三个角元素的初值，计算各方向余弦值，组成旋转矩阵R （5）逐点计算像点坐标的近似值

（6）逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式 （7）计算法方程的系数矩阵ATA和常数项ATL,组成法方程式 （8）解法方程，球的外方位元素的改正数 （9）用迭代法计算外方位元素的新值

（10）将求得得外方位元素改正数与规定的限差比较，若小于限差，则迭代结束。否则用新的近似值重复。

32.像点位移：理论上讲，理想像片可以作为地形图直接使用。但是由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当像片有倾斜，地面有起伏时，便会导致地面点的实际构像位置与理想情况下的构像位置存在差异，这种点位的差异称为像点位移。

构像比例尺（了解）：在航摄像片上，某一线段构像的长度与地面上对应

线段水平距离之比，就是航摄像片上该线段的构像比例尺。

在像片水平，地面也水平的理想情况下，像片的比例尺才是个常数。 不同相对航高的线段，具有不同的构像比例尺，线段航高越小，构像比例尺越大

33.立体视觉的条件：（1）生理视差的绝对值小于0.4mm

（2）物体在左右两眼内的两个构象在同一眼基线平面内

人造立体观察的条件：

（1）两张像片必须是在左、右两个位置对同一个物体进行摄影而获得的。 （2）分像条件：一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即左眼看左像，右眼看右像。

（3）两张像片应这样放置：同名像点的连线应与眼基线近似的平行，而且同名像点间距离应该小于眼基距（或小于扩大后的眼差距）。 34.

（1）双像测标量测法:是用两个刻有量测标记的测标放在两张像片上，或放置在左右像片的观察光路中，当立体观测像片对时，左右两个测标构成一个空间测标，当左、右测标分别在左右像片的同名地物点上时，就构成测标与该地物点相切。此时，移动像片或观测系统的手轮可直接读出该点量测坐标系中的坐标（x1，y1）与（x2，y2）。或者以测标切到某一高程，用左右手轮运动，保证测标沿立体模型表明紧贴移动，即可带动测图设备绘出等高线。 （2）立体像对的特别点、线、面。（掌握）P/71 （3）双像解析摄影测量三种方法：

A.空间后方交会-前方交会法解求地面点的空间坐标。这种方法先以单张像片

为单位进行空间后方交会，分别求出两张像片的外方位元素，再根据待定点的一对像点坐标，用空间前方交会法解求待定点的地面坐标。

B.相对定向-绝对定向法解求地面点的空间坐标。这种方法不直接求出两张像

片相对于地面摄影测量坐标系的外方位元素，而是先进行相对定向，确定两张像片相对于以左摄站为原点的像空间辅助坐标系的方位元素-相对定向元素，然后用前方交会方法计算出模型点坐标，建立与地面相似的立体模型。最后进行绝对定向，将立体模型作三维的平移、旋转和缩放，使模型点坐标变换为地面摄影测

量坐标。

C．光束法解求地面点的空间坐标。这种方法根据共线条件方程式同时解算

两张像片的12个外方位元素和待定点的地面坐标。又称为一步定向法。

36.双像解析摄影测量的目的：立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标。 38.空间后方交会—前方交会法的计算步骤 （1）.像片控制测量 （2）.像点坐标测量

（3）.空间后方交会计算相片的外方位元素 （4）.空间前方交会计算待定点的地面坐标

39.绝对定向元素：描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数。 相对定向元素：描述立体像对两张像片相对关系的参。

40.采用重心化求解的原因：减少坐标在计算过程中的有效位数，提高计算精度：也可以使法方程式的系数简化，个别项的数值为0，从而加快计算速度。重心化坐标是指以重心为原点的坐标。

41.空中三角测量：为了减少外业工作量，在野外只测定少量必要的地面控制点，在室内利用相片之间内在的几何关系，用摄影测量的方法求解这些双向摄影测量所必须的控制点的地面坐标。 42.空中三角测量的分类：

按发展阶段可以分为：模拟空中三角测量、解析空中三角测量和数字空中三角测量

按平差范围：单模型空中三角测量、单航带空中三角测量、区域网空中三角测量

按数学模型：航带法空中三角测量、独立模型法空中三角测量、光束法空中三角测量

43.航带法单航带解析空三上网主要步骤： 1、像点坐标量测与系统误差改正。 2、连续像对法相对定向建立单个模型。

3、航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起来统一的航带网模型。 4、航带网模型的绝对定向。 5、航带网模型的非线性改正。

6将加密点地面摄测坐标变换为大地坐标

44.模型连接：将航带内所有模型连接成航带网，必须将各对象的模型进行比例尺规划，这一过程称为模型连接。

45.光束法解析空中三角测量基本思想：

以一张像片组成的一束光线作为一个平差的基本单元，以中心投影的共线方程作为平差的数学模型，以相邻像片公共交会点坐标相等、控制点的内业坐标与已知的外业坐标相等为条件，列出控制点和加密点的误差方程式，进行全区域的统一平差计算，解求出每张像片的外方位元素和加密点的地面坐标。 46.（1）像片纠正的实质：相片纠正的实质是要将相片的中心投影变换为成图比例尺的正射投影，实现这一变换的关键是要像点与相应图点的对应关系

（2）像片纠正的概念：若能将中心投影的航摄像片进行处理，消除像片

倾斜引起的像点位移，消除或限制地形起伏引起的投影差，归化不同摄站所摄像片的比例尺，就可形成既有航摄影像的优点又有地形图的数学精度的正射影像，这一过程称为像片纠正。 47.摄影测量外业工作任务： 1.摄影测量外业控制测量：控制点 2.像片解译及调绘 3.摄影测量外业补测 48.布点方案

1.全野外布点：精度高，但工作量大，受限制，常被非野外布点代替。（仅用于特殊要求及特殊地形。）

2.稀疏布点：指在外业只测定少量控制点，其余大部分的像控点要通过内业加密手段获取的布点方案。 3.像控点的布设方案：

（1）航线网布点：六点法、三点法、五点法 （2）区域网布点

4．像控点的目标确定：像控点应选择在像片上影像清晰、能准确判点的明显地物点，如地物拐角点、接近正交的线状地物交点或固定的点状地物上。 49.像片判读:即识别像片上各种影像所反映的属性特征，分为目视解译与计算机解译。

直接判读标志：地物本身属性在影像上的反映。形状、大小、色调、阴

影、图案、相关位置、纹理

间接判读标志：间接反映和表现目标地物信息的特征。地物相关布局，

植被标志，地貌形态，水系格局，季相标志。

50．像片调绘方法：（结合书本看P/174）

摄影测量成图的像片调绘是根据地物在像片的构像规律，在室内或野外对像片进行判读调查，识别影像的实质内容，并将影像显示的信息按照用图的需要综合取舍后，用图式规定的符号在像片上表示出来。对于像片影像没有显示而地形图又需要的地物，要用地形测量的方法补测描绘到像片上，最终获得能够表示测区地面地理要素的调绘片。 ? 1.调绘像片的准备。

调绘像片的准备包括像片的准备和调绘面积的划分。调绘像片应该选择影像清晰与成图比例尺相近的像片。像片调绘要选用测区隔号像片，作业时除线性地物外，一般按像片顺序逐片调绘完成。各张像片划分的调绘面积要保证测区调绘面积不出现漏洞和重叠。 ? 2.全野外调绘。

全野外调绘是摄影测量外业调绘作业的主要方法。出发调绘前应按计划具体调绘路线和调绘面积，要立体观察确定调绘重点和疑难地物，以便做到心中有数有的放矢。选择调绘路线既要少走路又不至于漏掉要调绘的地物地貌为原则。平坦地区通视良好一般沿居民地和主要道路调绘。居民地分布凌乱地区可以采用“放射花形”或“梅花瓣形”为调绘路线。 3.综合判调法。

综合调绘的主要工作是室内判绘和野外补调。

室内判绘是在室内依据测区收集的各种资料，对像片进行观察、分析和比较然后判读出影像的内容、数量性质，并着墨描绘在像片上，对于没有足

够把握判读的地物则用铅笔画出后供野外补调确定。

室内判绘采用的方式有直接目视判读描绘、立体判读描绘以及利用资料辅助判读描绘。室内通过目视影像、像片的立体观察以及航摄像片与辅助资料的对比、分析，从影像中判读出地理要素并着墨在像片上。如果影像不够清晰或者室内无法判读时，则用铅笔画出由野外补调确定。

综合判调第二项工作是野外补调。野外补调是对室内判绘的检查与补充。首先要计划补调路线、补调重点以及一般查看的内容。补调要重点检查室内判绘没有把握的地物，室内判绘的地物在实地如果发现错误要马上修改补绘。

51.新增地物的补测方法

（1）简易补测法：比较法、截距法、线交会法、正交法等

（2）仪器补测法：当补测的地物多、范围广时，应布设图根控制，用普通的野外地形测图方法在像片上实测。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/51cd.html