1、攝影測量技術組員：李曉冬 閆君懿 李笑揚 周松 施驊峰目錄12點擊添加標題3攝影測量的基本知識4攝影測量的相關應用2 5 攝影測量技術的概述近景攝影測量在橋梁變形監測中的應用基于無人機傾斜攝影測量的城市三維建模攝影測量技術的概述3攝影測量技術的概述4一，攝影測量技術的基本定義和任務二，攝影測量技術的分類以及應用領域三，攝影測量技術的發展歷程一，攝影測量的基本定義和任務 攝影測量學是利用光學攝像機獲取的像片，經過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關系的一門學科。 它的主要任務是用于測繪各種比例尺的地形圖、建立數字地面模型，為各種地理信息系統和土地信息系統提供基礎數據。攝影測量與遙

2、感的定義:對非接觸傳感器系統獲得的影像及數字表達進行記錄、測量和數字解釋，從而獲得自然物體和環境的可靠信息額定一門工藝科學和技術。A 攝影測量學要解決的兩大問題是幾何定位和影像解譯。幾何定位就是確定被攝物體的大小、形狀和空間位置。幾何定位的基本原理源于測量學的前方交會方法，它是根據兩個已知的攝影站點和兩條已知的攝影方向線，交會出構成這兩條攝影光線的待定地面點的三維坐標。影像解譯就是確定影像對應地物的性質。B基本工作原理AB基本工作原理模擬信號測量：利用光學/機械投影法來實現攝影過程中的反轉，用兩個或多個投影器模擬攝影機，攝影時的位置與姿態構成與實際的地形表明成比例的幾何模型，再通過對該模型的測

3、量來得到地形圖和各種專題圖。A解析攝影測量： 1954年電子計算機的問世和1957年還拉瓦博士解析測圖儀的思想。標志這解析攝影測量的開始。以電子計算機為主要工具，通過對攝影相片的量測和解析計算的交會方式來研究確定被攝物體的大小、形狀和位置性質及相互關系。APart 01171.攝影測量的基本知識1.1攝影測量的基本分類及其原理 根據攝影時攝影機所處的位置的不同，攝影測量學可分為地面攝影測量、航空攝影測量和航天攝影測量。根據應用領域的不同，攝影測量學又可分為地形攝影測量與非地形攝影測量兩大類。根據技術處理手段的不同（也是歷史階段的不同），攝影測量學又可分為模擬攝影測量、解析攝影測量和數字攝影測量

4、。（1）地面攝影測量地面攝影測量（terrestrial photogrammetry ）是指利用安置在地點擊添加標題18面上基線兩端點處的攝影機向目標拍攝立體像對，對所攝目標進行測繪的技術。用于險阻高山區、小范圍山區和丘陵地區測圖，還用于地質、冶金、采礦、水利、鐵道等方面的勘察。它的根本思想是從外業攝影取立體像對,(在不同的兩個攝站對同一地區進行攝影所得的兩張像片為一個立體像對)。再施測少量控制點，經過內業一系列的處理，通過不同途徑，獲得被攝區我們所需要的地形圖。其基本原理為前方交會原理。前方交會原理圖Part 0119地面立體攝影測量的攝影方式可分為正直攝影, 左、右等偏攝影, 等傾攝影,

5、 交向攝影等。正直攝影：是指左右兩站攝影時, 攝影主光軸垂直于攝影基線的攝影。左（右）等偏攝影：是指在左、右兩站攝影時, 攝影主光軸相對于正直攝影的攝影主光軸向左（右)等偏一個角度。等傾攝影：是指等傾攝影是指在攝影基線兩端，兩攝影機主光軸保持平行，相對于水平面傾斜相同角度的攝影。（2）航空攝影測量航空攝影測量（aerial photogrammetry）指的是在飛機上用航攝儀器對地面連續攝取像片，結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟，繪制出地形圖的作業。航空攝影測量的主題是將地面的中心投（航攝像片）變換為正射投影（地形圖）。這一問題可以采取許Part 01點擊添加標題20 多途徑來解決。如

6、圖解法、光學機械法（亦稱模擬法）和解析法等。在每一種方法中還可細分出許多具體方法，而每種具體方法又有其特有的理論。其中有些概念和理論是基礎性的，帶有某些共性，如像片 的內方位元素和外方位元素,像點同地面點的坐標關系式,共線條件方程，像對的相對定向，模型的絕對定向和立體觀測原理等。航空攝影測量基本原理圖單張像片測圖的基本原理：航空攝影測量單張像片測圖的基本原理是中心投影的透視變換，立體測圖的基本原理是投影過程的幾何反轉。廣義來說，前一情況的基本原理也是攝影過程的幾何反轉。20世紀30年代以后，攝影過程的幾何反轉都是應用各種結構復雜的光學機械的精密儀器來實現的。50年代以后，開始應用數學解析的方式

7、來實現。21航空攝影測量的基本原理： 根據不同的用途與施測方法的不同航空攝影測量的基本原理分單張像片測圖原理、立體觀測原理。幾何反轉原理圖請在此輸入您的文本。中心投影正投影請在此輸入您的文本。斜投影平行投影幾種投影形式Part 01點擊添加標題24航空攝影測量的測圖方法主要有3種,即綜合法、全能法和分工法（或稱微分法）。綜合法是攝影測量和平板儀測量相結合的測圖方法。地形圖上地物、地貌的平面位置由像片糾正的方法得出像片圖或線劃圖，地形點高程和等高線則用普通測量方法在野外測定。它適用于平坦地區的大比例尺測圖。全能法是根據攝影過程的幾何反轉原理，置立體像對于立體測圖儀內，建立起所攝地面縮小的幾何模型

8、，借以測繪地形圖的方法。它的主要工具是立體測圖儀。分工法（微分法）是按照平面和高程分求的原則進行測圖的一種方法。使用的主要儀器是立體量測儀。Part 0125（3）航天攝影測量航天攝影測量通俗地講是以衛星、飛船和飛機等航天器為運載工具, 利用各種傳感器在軌道空間獲取地球表面上的地物、地貌影像等信息數據, 通過系統軟件分析、處理形成各種用途專題地圖的測繪方法。 航天攝影測量是伴隨著空間技術、攝影技術、圖像數字傳輸與處理、全球定位和計算機技術的發展而產生的測量新技術, 從其原理與應用角度看其應屬于攝影測量學科的一個分支, 是航空攝影測量技術的進一步拓展。27攝影測量的相關應用地形測圖攝影測量最基本

9、最原始的應用即地形圖的繪制模擬攝影測量在20世紀初發展起來，當時采用地面攝取的成對像片使用同名射線逐點交會的方式進行測量交會測量，來測定地面點坐標，進而可以實現測圖。DTM（數字地面模型）DEM（數字立體模型）制作鐵道部第一勘察設計院從20世紀50年代開始勘測青藏鐵路，采用航測全數字攝影測量技術完成勘測任務。是我國第一條全面應用先進的全數字攝影測量工作站進行全數字測圖勘測設計的鐵路，第一個應用三維動畫和沙盤模型技術，直觀形象地反映工程設計的真實效果，為工程建設提供服務。青藏鐵路航片DTM模型DTM,DEM制作交通運輸一、數字攝影測量在公路設計中的應用:數字正射影像(DOM) 制作像片控制測量1

10、2000 數字線劃圖(DL G) 測繪數字高程模型(DEM) 制作公路圖數字正射影像圖二、在鐵路的選線和控制中的作用：在鐵路選線方面的應用在既有線鐵路測量中的應用對鐵路沿線環境的動態監測在線路運營管理的應用水利建設水利建設的各個環節中攝影測量的應用：地質勘探水文計算選擇壩址根據地形圖進行規劃設計經濟調查等工作無人機低空攝影測量在南水北調工程中的應用：結合南水北調中線工程的實際需求無人機攝影測量可滿足帶狀地形圈的測圖精度且具有自動化智能化精確化的優勢快速準確地獲取數字高程模型數字線劃圖和數字正射影像圖為南水北調工程建設管理系統建設做數據庫準備加速南水北調工程的順利開展，利用三維地理信息系統贛件可

11、實現帶狀地形圖的可視化使得信息更加直觀化，為了表達地物與地貌的關系可在三維建摸的基礎上疊加對應區域的DEM數據實現地物與地貌的統一在南水北調工程中可以利用建立的三維模型進行三維地理信息系統一些應用。無人機低空攝影測量在南水北調工程中的應用：南水北調路線圖南水北調DEM、DOM圖34近景攝影測量在橋梁變形監測中的應用35近景攝影測量的發展及應用 近景攝影測量是攝影測量與遙感學科的一個分支，它不是以測制地形圖為主要目的，而是以攝影測量為手段，對被研究對象進行攝影，根據像片上記錄的信息，進行量測、解算、判讀以確定被攝物體的形狀、大小和性質的科學和技術。其屬于地面攝影測量的一種。 近十年來，近景攝影測

12、量在隧道、橋梁、大壩、滑坡及高層建筑變形監測等方面得到了廣泛應用, 其監測精度可達到mm 級。近景攝影測量既可為靜態目標提供三維空間坐標或等值線圖，也可為動態目標提供運動軌跡及變化規律。36橋梁變形監測內容及現狀 橋梁變形按其類型可分為靜態變形和動態變形。靜態變形是指變形觀測的結果只表示在某一期間內的變形值，它是時間的函數。動態變形是指在外力影響下而產生的變形，它是表示橋梁在某個時刻的瞬間變形，是以外力為函數來表示的對于時間的變化。橋梁墩臺的變形一般來說是靜態變形，而橋梁結構的撓度變形則是動態變形。一般來說，橋梁的工程監測的對象主要包括：橋梁的墩臺、塔柱（斜拉橋和懸索橋）和橋面橋梁變形監測主要

13、內容 37橋梁變形監測內容及現狀 橋梁變形觀測的傳統方法主要有兩大類：一是常規的測量方法即大地測量法，二是物理學傳感器方法。 常規的大地測量方法是最主要的變形測量方法，是指利用空間幾何原理，通過光學或電子儀器（經緯儀、全站儀、水準儀等）測量角度和距離等來獲取三維坐標的方位。 優點：測量精度高、資料可靠。 缺點：監測速度慢，無法在短時間完成多個變形點的觀測；其次受現場條件的限制，在某些空間狹小，光線不足的情況下無法完成作業；此外，利用全站儀實施高精度測量需架設棱鏡，這在許多情況下難以實現。 橋梁變形監測技術現狀38橋梁變形監測內容及現狀 物理傳感器方法主要是指在監測過程中廣泛應用了測力計、應變計

14、、加速度計、位移計、重量動態測量儀、銹蝕檢測儀，以及震動、溫度、風力、壓力、濕度、雨量等傳感器。 優點：能獲得觀測對象內部的一些信息及高精度局部的相對變形信息，并且能實現長期連續的自動化觀測。 缺點：這種方法只能監測橋梁的局部形變狀態和相對形變情況,對于橋梁的整體性形變監測則顯得蒼白無力。橋梁變形監測技術現狀39 近景攝影測量基本流程 人工標志的廣泛使用是近景攝影測量的一個特點。一方面，人工標志可以保證或提高測量精度和可靠性；另一方面，與航空攝影測量相比較，大量人工標志的布設并不是一件困難的事。 人工標志多為平面形，但也有球形標志。平面標志通常選用黑白相間的顏色，球形標志適用于從多個角度拍攝目

15、標物，以至環繞目標來拍攝或測量的情況。標志的外形多種多樣，其材質有紙張、鐵、不銹鋼等。以下列出幾種常見標志圖：標志點的選取及布設添加標題選取橋側面及橋墩中心作為標志點布設的位置，獲取標志點處的坐標值以用來監測橋面的平面位移添加標題測量點布設圖選取橋側面及橋墩中心作為標志點布設的位置，獲取標志點處的坐標值以用來監測橋面的平面位移添加標題測量點位坐標值表點位測量誤差表44基于無人機傾斜攝影測量的城市三維建模無人機傾斜攝影測量1該部分簡單介紹了攝影測量技術、傳統無人機低空遙感攝影測量技術和傾斜攝影測量技術。無人機數字影像匹配 2該部分簡單介紹了在影像特征提取時常用的點特征提取算子的種類以及常見的無人

16、機影像匹配算法。無人機傾斜攝影技術在城市三維建模中的應用3該部分介紹了目前3D建模的主要技術方法，然后對城市3D建模的主要過程進行了實例演示。446無人機傾斜攝影測量01傳統無人機低空攝影測量02無人機低空傾斜攝影03無人機低空傾斜攝影測量系統一 剛才已經介紹過，攝影測量技術的發展經歷了三個階段，分別為模擬攝影測量階段、解析攝影測量階段和數字攝影測量階段，現己經步入了數字攝影測量階段。新技術尤其是計算機、空間技術、信息技術、通訊技術及數字技術等的出現與迅猛發展以及在攝影測量中的應用,使攝影測量的理論和實踐步入了現代化的嶄新階段,并成為攝影測量不斷發展并日臻完善的基本保障和巨大推動力。 按照所攝

17、對象不同,攝影測量學的內容可以分為地形攝影測量和非地形攝影測量兩大類。非地形攝影測量一般指近景攝影測量,即研究對象的體積和面積較小,攝影機到攝影目標的距離較近,測量的精度相應地要求較高。近景攝影測量大多應用在專題科學研究和考察,如工業、建筑學、生物學、考古、醫學以及高速運動物體等方面,任務和要求也各不相同。 攝影測量學按攝影站的位置分為航天攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量和水中攝影測量幾類。地面攝影測量包括地面立體攝影測量和近景攝影測量。 航空攝影測量一般應用的區域是比較大的范圍，對于較小的區域，航空攝影技術在很大程度上依賴于機場以及天氣條件，且開銷支出較大，航攝周期較長，不利于發揮航空攝

18、影技術的作用。因此，急需新的攝影測量技術來彌補這一缺陷，為日益發展的經濟建設服務。以無人駕駛飛機為空中遙感平臺的技術，正好能夠填補傳統航空攝影測量的不足。六旋翼無人機無人機低空遙感的優點：（1）影像獲取快捷方便； （2）低成本； （3）具有機動性、靈活性和安全性；（4）分辨率高、多角度（視角）；（5）影像獲取時效性強。無人機低空遙感的缺點：（1）姿態穩定性差、旋偏角大； （2）像幅小、數量多、基高比小； （3）非專業量測型相機，影像畸變大。 因此，根據上述無人機低空攝影測量與遙感的特點，在影像獲取以及處理方面，都要有相對應的措施。 傳統無人機低空攝影流程：（1）影像獲取 飛行區域通常情況在谷歌

19、地球上設定一個區域并保存 KMZ文件，飛行作業人員接到任務派工后，打開谷歌地球將 KMZ文件直接導入可獲得飛行指定區域 ，航飛攝影作業有兩種情況，一種是無需控制點，第二種是需要控制點。無控制點的飛行區域有控制點的飛行區域傳統無人機低空攝影流程：（1）影像獲取 根據選定的區域，系統參數設定后，能夠自動地進行航線規劃。 起飛前，將飛機與地面站利用電臺進行聯調，將之前規劃的航線上傳至飛機，開始攝影直至整個區域完成攝影。（2）數據處理 數據處理是無人機低空遙感系統的核心工作，它包括影像的預處理、相機高精度檢測、影像匹配、自動空中三角測量、DSM/DEM 的自動提取、DOM 的生成與無縫拼接等技術。無人

20、機低空傾斜攝影： 無人機傾斜攝影技術為當前國際測繪遙感領域中新興發展的一項技術，其實質是在同一飛行平臺上搭載多個傳感器，同時從多個角度對地物進行拍攝，使得獲取的地物信息更完整、更全面。傾斜攝影技術主要從垂直、傾斜角度對地物進行攝影。其中，以垂直于地表水平面的角度對地拍攝獲取的影像為正片（一組影像）；傾斜角度主要以傳感器與地面的水平線成一定的角度對地進行攝影，獲取的影像稱為斜片（四組影像）。傾斜相機無人機低空傾斜攝影： 傾斜攝影技術與傳統的垂直航空攝影相比，有一定的突破性：傾斜攝影技術主要是從多角度、多方位的方面對地物進行信息的采集，從而能從三維的角度獲得更多的信息。傾斜影像獲一組影像連續幾組影

21、像正拍影像（左）與傾斜影像（右）同一地物的四個側面傾斜影像無人機低空傾斜攝影特點：（1）從全方位的角度對地物進行觀察，真實反映地物的實際情況及周邊情況，極大的彌補了正射影像的不足。 （2）傾斜影像可以對所測量地物進行高度、長度、角度、坡度等的量測，能夠實現單張影像量測，這一技術擴展了傾斜影像技術的應用。 （3）對于不同的地物，傾斜影像都能采集到地物的側面紋理。在數字城市三維建模的過程中，結合航空攝影所獲取的大范圍的影像，加上傾斜影像采集到的側面紋理，即可對大范圍的區域進行建模并貼紋理，大大減少了數字城市三維建模的成本。無人機低空傾斜攝影測量系統： 無人機低空傾斜攝影系統由傾斜攝影部分和影像處理

22、軟件部分組成。 傾斜攝影部分由分為三塊，分別為飛行平臺、工作人員和儀器。其中飛行平臺為無人機；工作人員為地面指揮人員；儀器包括傳感器和姿態定位系統。傳感器主要是多頭相機（用于多角度拍攝）和 GPS 定位裝置（用于獲取的三個線元素 Xs，Ys，Zs），姿態定位系統主要記錄相機在曝光瞬間時的姿態（三個角元素、）。 傾斜攝影測量影像處理的關鍵技術通常包括：非量測相機的高精度檢測、影像預處理、區域網聯合平差、多視影像匹配、DSM生成、真正射影像糾正、三維建模等關鍵內容。56無人機數字影像匹配01影像特征提取 02無人機影像匹配二 影像匹配實質上是在兩幅（或多幅）影像之間識別同名點的過程。在數字攝影測量

23、中它是以計算機視覺代替傳統的人工觀測，來獲取同名像點的，它是數字攝影測量的核心技術之一。多視影像由于是多幅影像組合而成，因此具有覆蓋范圍廣，分辨率高的特點。鑒于這特點，可以考慮在匹配過程中利用冗余信息，對多視影像中的同名點左邊進行快速高效地獲取，繼而獲取拍攝地物的三維特征信息。 因此，第一步就要考慮影像特征的提取。特征提取是將影像上的點進行歸類，分別劃分為不同的子集，這些子集通常是由一個孤立的點、一條連續的曲線或一個連續的區域組成。例如，針對點的特征提取，比較有名的算子主要有：Moravec算子、Hannah算子 、Harris 算子、和 Forstner 算子。無人機影像匹配： 由于無人機低

24、空攝影測量系統是無人駕駛的飛機，在風力的影響下不容易對無人駕駛飛機進行操作，且會偏離既定的航線，導致相鄰影像間的旋偏角大，同時在城區飛行時，高聳的建筑物會在相鄰影像中存在變形，導致在攝影的影像上無法找到匹配的搜索范圍，從而使得其匹配較為復雜。因此必須嚴格確定所選用的匹配算法。常見的匹配算法有：（1）影像金字塔 為同時保證匹配結果的可靠性，又滿足匹配相關的精度要求，可以采用一種自頂向下，由粗到精，不斷細化的分級匹配策略。 （2）SIFT 算法 SIFT 算法即尺度不變特征變換算法，是一種針對影像中局部特征的描述子。由Lowe在1999年提出，并在2004年加以總結和完善。實驗表明，SIFT算法在圖像的縮放和旋轉方面能夠保持一定的穩定性，也可保持光照強度和立體視角的不變。并且，SIFT算法能夠很好的將影像在整體上和尺度空間上進行局部化，并因此降低了噪聲干擾。 （3）BRISK 算法 與前面的 SIFT 算法相比，BRISK 算法具有匹配精度高或運算速度快的優勢。BRISKS 算法分為特征點檢測和特征點描述。60無人機傾斜攝影技術在城市三維建模中的應用01目前3D建模的主要方法0