摄影测量考试整理复习资料

摄影测量学考试复习资料

第一章 绪论

1.摄影测量学的定义：从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。

2.摄影测量学的任务：包括地形测量与非地形测量。

地形测量：测绘各种比例尺的地形图以及城镇、农业、林业、地质、交通、工程、资源和规划等部门需要的各种专题图，尽力地形数据库，为各种地理信息系统提供三维的基础数据。

非地形测量：用于工业、建筑、考古、医学、生物、体育、变形观测、事故调查、公安侦破与军事调查等方面。 第二章 摄影测量学解析基础 1.共线方程：

x??fy??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)

各个参数的意义：x,y为像点的像平面坐标；

X0,Y0,f为影像的内方位元素； Xs,Ys,Zs为摄站点的物方空间坐标；

X，Y，Z为物方点的物方空间坐标。

共线条件方程的应用：

求像底点坐标，单像空间后方交会和多像空间前方交会，摄影测量中的数字投影基础，航空影像模拟，光束法平差的基本数学模型，利用DEM制作数字正射影像图，利用DEM进行单张像片测图。

2.影像内定向：根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植，恢复像片与摄影机的相关位置，即确定像点在像框标坐标系中的坐标。

（重点是通过实习掌握在数字摄影测量系统中内定向的实质及所需要的参数信息） 3单像空间后方交会

定义：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素 1)共线方程的线性化：

已知值 x0,y0,f,m,X,Y,Z 观测值 x,y

未知数 Xs,Ys,Zs,?,?,?

泰勒级数展开

2) 空间后方交会的计算过程：

获取已知数据 m,x0,y0,f,Xtp,Ytp,Ztp 量测控制点像点坐标 x,y

确定未知数初值 Xs0,Ys0,Zs0,?0,?0,?0

组成误差方程式并法化 解求外方位元素改正数 检查迭代是否收敛

4.立体像对空间前方交会

定义：由立体像对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标（某一暂定三位坐标系里的坐标或地面测量坐标系坐标）。 两种空间前方交会法的数学模型： 1).点投影系数法（书P32）： 计算过程：

获取已知数据x0,y0,f,Xs1,Ys1,Zs1,?1,?1,?1,Xs2,Ys2,Zs2,?2,?2,?2 量测像点坐标 x1,y1,x2,y2

由外方位线元素计算基线分量 BX,BY,BZ

由外方位角元素计算像空间辅助坐标 X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2 计算点投影系数 N1,N2 计算地面坐标 XA,YA,ZA

2.)共线方程的严密解 5.双像立体测图原理

1).双像立体测图原理：利用像对进行立体测图，必须重建与实地相似且符合比例尺及空间方位的几何模型。即：在室内实现摄影过程的几何反转。 2)立体像对的点、线、面 立体像对 摄影中心：

摄影基线 像主点 同名像点与同名射线 核面、核线与核点

(1)核点：摄影基线与像平面的交点 (2)核线：像平面与核面的交线；

核面：摄影基线与任意一地面目标点所形成的平面。 6. 立体像对相对定向与绝对定向

1)相对定向的含义是,恢复摄影瞬间立体像对左右像片之间的相对空间方位。 确定两个像片的相对空间方位需要5个参数。

2)绝对定向也称大地定向,是指确定立体模型或由多个立体模型构成的区域的绝对方位,也就是确定立体模型相对地面的关系。绝对定向参数为7个。

7.像对：相邻摄影基站所拍摄的具有一定重叠度的两张像片。

8.航向重叠：在同一航线上，相邻两像片应有一定范围的影像重叠：60%~65%，不得小于53%， 9.旁向重叠，相邻航线上也有一定范围的影像重叠，30%~49%，不小于15%。 10.为什么要求相邻像片之间以及航线只见到 像片对要有一定的重叠？

答：满足测图需要；保证像片立体量测与拼接；获得同一地面景物在相邻两张像片上都有影像。 11.中心投影概念：投影射线会聚于一点的投影。航片为中心投影，地形图为正射投影 12.正射投影概念：投影光线相互平行且垂直于投影面的投影。卫片是多中心投影。 13.航摄像片的内外方位元素

1)内方位元素：确定摄影中心相对于影像位置关系的参数。 2)外方位元素：摄影中心在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数。 线元素：描述摄影中心在物方空间直角坐标系中的坐标。 角元素：描述影响面在摄影瞬间的空中姿态。

11.人造立体效能是什么？人造立体视觉必须符合自然立体观察的哪些条件？

概念：空间影像在感光材料上的构像，再用人眼观察构像的像片而产生生理视差，重建景物立体视觉。 条件：1)两张像片必须在不同位置对同一景物摄取的立体像对，(立体像对)

2)每只眼睛必须只能观察像对的一张像片，(分眼观测)

3)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；(两眼基线与同名像点视线在同一平面内) 4)两像片的比例尺相近(相差<15%)否则需要ZOOM系统等进行调节。 正立体、反立体、( )

12.同名像点：地面目标在左右像片上的构像点。

13.物方空间坐标系：所摄物体所在的空间直角坐标系。测绘中用的是地面测量坐标系(大地坐标系)，是左手系。 14.双像解析摄影测量有哪三种方法？各有何特点？ 1)三种方法：

单像空间后方交会?外方位元素 双向前方交会?待定点地面坐标

立体像对的相对定向?同名光线对对相交 模型的绝对定向?待定点地面坐标 立体像对光束法严密解(一步定向法) 2)优缺点 方法 后方-前方 解析定向 精度 较低 较高 求解难易 较易 较难 主要缺点 无检核条件 不能直接得到外方位元素 适用范围 获取少量点坐标 单航带解析摄影测量 光束法 高 难 误差方程改写项目过多 光束法解析测量 15.怎样获取同名核线与核线影像(极有可能是简答)？

答：分两类：一是基于数字影像的几何纠正；二是基于共面条件。具体的P28 获取核线影像：P82

第三章 解析空中三角测量 1.意义

? 不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状

? 可快速地在大范围内同时进行点位测定，以节省野外测量工作量 ? 不受通视条件限制

? 区域内部精度均匀，且不受区域大小限制

2.目的：一、用于地形测图的摄影测量加密；二、高精度色回应测量加密，用于各种不同的应用目的。 3.像点坐标误差改正的目的：消除系统误差影响，防止误差累积，提高数据精度 4. 解析空中三角测量的基本流程 像点坐标系统误差预改正 立体像对相对定向

模型连接构建自由航带网 航带模型绝对定向 航带模型非线性改正 加密点坐标计算

① 像点坐标量测与系统误差改正。 ②连续法相对定向建立单个模型。

建立起的航带内各单个模型的像空间辅助坐标系，其特点是各模型的像空间辅助坐标系统，坐标轴向都保持彼此平行，但模型比例尺各不相同，坐标原点也不一致。

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。

航带内各单个模型建立之后，以相邻两模型重叠范围内三个连接点高度应相等为条件，从航带的左端至右端的方向，逐个模型的归化比例尺，统一坐标原点，使全航带内个模型连接成一个统一的自由航带网模型。统一后的模型点坐标为摄影测量坐标系坐标。 ④航带网模型的绝对定向。

建立的航带网模型是摄影测量坐标系，还需要根据地面控制点，把摄影测量坐标变换为地面摄影测量坐标。即将整个航带网按控制点的摄影测量坐标和地面摄影测量坐标，进行空间相似变换，完成航带网模型的绝对定向。使整个航带网的摄影测量坐标纳入到地面摄影测量坐标系中。 ⑤航带网模型的非线性改正。

第四章 数字影像与特征提取 1.数字影像与数字影像重采样

数字影象是以象元（象素pixel＝picture element）为单位，以灰度值表示的灰度矩阵。 2.采样

实质是将连续函数进行离散化的过程。

影像采样通常按等间距进行。确定一个适当的采样间隔非常重要。采样间隔的确立在于像平面在空域和频域内的卷积和乘积。 3.重采样

当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数g(x,y)的数值时就需进行内插，此时称为重采样。（resampling） 影像的旋转、纠正都要涉及重采样。

4.使用影像重采样方法(每个算法都要认真看看，学会算法) ①双线性插值法 ② 双三次卷积法 ③ 最临近像元法

第五章 影像匹配基础理论与算法

1.影像匹配基本原理：影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名点 。 2.基于灰度的数字相关

数字相关是利用计算机对数字影像进行数值计算的方式完成影像的相关 1)二维相关 2)一维相关P100 一维相关的前提：建立核线影像 3.简述二维相关的过程。P100

第六章 数字高程模型 1.DEM的概念：

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。如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征。

数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）。高程是地理空间中的第三维坐标。

2.DEM的基本格式：

1)规则格网模型(Grid)

规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。

规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。

结构简单，计算机对矩阵的处理比较方便，高程矩阵已成为DEM最通用的形式。高程矩阵特别有利于各种应用。

缺点：有时不能准确表示地形的结构与细部，因此基于DEM描绘的等高线不能准确地表示地貌。 2)TIN模型

TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。

TIN能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面比矩形格网(Grid)精确。其缺点是数据量较大，数据结构较复杂，因而使用与管理也较复杂。

第七章 数字微分纠正

1.数字微分纠正的概念：根据有关的参数和数字地面模型（DTM），利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始的非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行，且使用的是数字方式处理，称为数字微分纠正或数字纠正。

2.微分纠正基本原理

数字微分纠正的基本任务是实现两个二维图象之间的几何变换，因此，在数字微分纠正的过程中，必须首先确定原始图像与纠正后图像之间的几何关系。

设任意像元在原始图像和纠正后图像中的坐标分别为(x,y)和(X,Y):它们之间存在着映射关系:?由纠正后像点坐标(X,Y)出发反求其在原始图像上的像点坐标(x,y)?x?fx(X,Y)? y?f(X,Y)y??由原始图像上的像点坐标(x,y)出发反求其纠正后像点坐标(X,Y)?X??x(x,y)??Y??y(x,y)3.反解法(间接法)数字微分纠正步骤

①计算地面点坐标:设正射影像上任意一点(像素中心)P的坐标为P(X',Y'),由正射影像左下角图廓坐标(X0,Y0)与正射影像比例尺分母M计算P点对应的地面坐标(X,Y):?X?X0?M?X'?'Y?Y?M?Y0?②应用反解公式计算原始图像上相应的像点坐标p(x.y), 在航空摄影情况下,反解公式即为共线方程:a1(X?XS)?b1(Y?YS)?c1(Z?ZS)x?x0??fa3(X?XS)?b3(Y?YS)?c3(Z?ZS)y?y0??fa2(X?XS)?b2(Y?YS)?c2(Z?ZS)a3(X?XS)?b3(Y?YS)?c3(Z?ZS)Z为P点的高程,由DEM内插得到3、灰度内插由于所得的像点坐标不一定落在像元素中心,为此必须进行灰度内插,求得像点p的灰度值g(x,y).4、赋值再将像点p的灰度值赋给纠正后像元素P.G(X,Y)?g(x,y)依次对每个纠正元素完成上述运算,即获得纠正后的数字图像.4.什么是数字正射影像图？作用？

数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。

作用：为背景控制信息评价其他数据的精度、现实性和完整性；可从中提取自然信息和人文信息，并派生出新的信息和产品。

正解法(直接法)微分纠正的缺点：纠正后的图像上，所得的像点是非规则排列的，有的像元素内可能出现“空白”(无像点)，而有的像元素可能出现重复(多个像点)，因此很难实现灰度内插并获得规则排列的数字影像。 1.测绘4D产品：

数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM） 数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM） 数字线划地图（Digital Line Graphic，缩写DLG） 数字栅格地图（Digital Raster Graphic，缩写DRG）

2.航片的特点：像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移。

3.航片和地形图的区别：

比例尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺 表示方法：地图为线划图，航片为影像图 表示内容：地图需要综合取舍

几何差异：航摄像片可组成像对立体观察

4.影像特点：直观；信息丰富；目标之间相对关系固定，无绝对的地理方位等信息。 5.摄影测量的特点：

? 1、物体本身获得被摄物体信息 ? 2、由二维影象重建三维目标 ? 3、面采集数据方式

? 4、同时提取物体的几何与物理特性

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d3kf.html