攝影測量學知識點第一章緒論1、攝影測量學-----是對研究物體進行攝影、量測和解譯所獲得的影象，獲取被攝物體的幾何信息和物理信息的一門科學和技術。攝影測量的特點1、在影像上量測，無需接觸物體本身，因此很少受自然地理2、影象是客觀事物的真實反映，信息豐富,可選擇需要的物體影象進行量測、處理、研究，從影象上獲得最新最全面的幾何或物理信息。3、攝影測量大部分工作在內業進行，有利于自動化、數字化、智能化飛作效率高。攝影測量分類按攝影站的位置：航天攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量顯微攝影測量、水下攝影測量按研究對象不同：地形攝影測量、非地形攝影測量按處理技術手段：模擬攝影測量、解析攝影測量、數字攝影測量攝影測量學的三個發展階段

■模擬攝影測量階段(1851-1970)用光學投罷魁和機械方袪詵■宜攝影時的也置、竟黠模■擬攝影過程F惡成一個比實地編小了的幾何模型，即所懾凰諾過程的幾何反轉，在直嶷型上采集雖測,格所霄到的結果通過機械或齒輪傳劭方式宜接注繪圖桌上建出各種圖、光學機械

、測圖儀器、光學機械

、測圖儀器.人丁建丈立少體模型?分二法測國?綜臺洼旳圖圖解線劃地圖像片影像地圖?分二法測國?綜臺洼旳圖圖解線劃地圖像片影像地圖人工量測W 和解譯機械墅型■解析攝影測量階段(1950-1980)■提出攝影測量新概念■提出攝影測量新概念^數字投影代替物理投影到解折攝影測量的時代"持密的機械導桿披共觀方#—又稱裁數字導桿”所代替，簡憂了儀器的結枸，理投影到解折攝影測量的時代"持密的機械導桿披共觀方#—又稱裁數字導桿”所代替，簡憂了儀器的結枸，形成了解析測圖惶a然而利用六牛標準點粗進存擁對定向仍然沒有變牝.只是人們貝需觀測六個標準點癥的上下視差.計算機就能自動解算相對左向的元素"計算的過程雖黯還是迭代的過程，但是，柞業員的柞業中超免了迭哉過程，從而加快了定向原始帝料儀器廣品模擬攝影測量像片手］操忙解析攝影測雖像片解曲測團儀機助模J薩品舸寧產品數宇數〒化憲擦計算機白動比操忡數寧產弗攝影測量數寧影像?+作業員干預第二章攝影測量解析基礎中心投影的正片位置和負片位置a） 負片位置：投影平面和物點位在投影中心的兩側b） 正片位置：投影平面和物點位在投影中心同一側C）攝影時的位置是負片位置，解算時的位置是正片位置，為了解算的方便，像點和物點之間的幾何關系并沒有改變;攝影比例尺d）攝影比例尺指攝影像片上一線段為l與地面上相應線段的水平距L之比e）航攝比例尺----指水平像片，地面取平均高程時，像片上的一線段Z與地面上相應線段的水平距L之比攝影儀攝影的要求攝影方式豎直攝影：攝影瞬間攝影機的主光軸近似與地面垂直攝影航高：H=mf攝影重疊度f） 重疊攝影部分與整個像幅長的百分比稱為重疊度g） 航向重疊p----同一條航線內相鄰像片之間的影像重疊h） 旁向重疊q---相鄰航線的重疊P=60~65%q=30~35%攝影比例尺特性?1）攝影比例尺愈大，則像片地面分辨率越高，有利影像的解譯與提高成圖的精度。?2）攝影比例尺愈大,則攝影工作量增加,攝影費用要增多，所以攝影比例尺要根據信息采集的精度確定。量測用攝影機的特征1?量測用攝影機的像距是一個固定的已知值

2?量測用攝影機承片框上具有框標3?量測用攝影機的內方位元素值是已知的攝影測量解析基礎（一）■一、像片解析：就是利用數學分析的方法，研究被攝景物在航攝像片上的成像規律，像片上影像與所攝物體之間的數學關系，從而建立像點與物點的坐標關系式。■二、像片解析是攝影測量的理論基礎；■三、測量中：地面與地形圖的投影方式屬于正射投影,航攝像片的投影方式:中心投影正射投影,航攝像片的投影方式:中心投影重要的點、線、面■一、點?投影中心S（主光軸：過投影中心S垂直于像平面P的光線）?像主點0：主光軸與像平面的交點0?地主點O：主光軸與地面對應點O■像底點n:過投影中心S的鉛垂線SN與像平面交點n■地底點N：過投影中心S的鉛垂線SN與地面點交點N.■傾斜角------主光軸SO與主垂線SN夾角a等角點c:■傾斜角a的平分線SC與像平面P的交點c；SC和與地面E的交點C稱為等角點共軛點；■合點：過投影中心做E上的一直線的平行線和P的交點；二、線?So:攝影機的主距&像片主距用f表示；TT：跡線&透視軸像平面和地平面的交線；SO：攝影方向，表示攝影瞬間攝影機主光軸的空間方位；SN：是投影中心S相對于相對于過地底點N的地平面的航高；vv：主縱線，W和P的交線VV：攝影方向線，W和E的交線Hihi洽線，真水平線，ES與P的交線三、面P：像平面； E：地平面；W：主垂面：過鉛垂線SnN和攝影方向線SoO的鉛垂面；P丄W,W丄E,W丄

TT?ES：真水平面或者合面，過S作一水平面平行與E常用坐標系■像平面上的直角坐標系?框標坐標系（量測）?像平面直角坐標系（計算）■像空間直角坐標系（S-xyz）■像空間輔助坐標系（S-XYZ）■攝影測量坐標系（O1—XPYPZP）■地面測量坐標系（t—XtYtZt）■地面攝影測量坐標系（A—XtpYtpZtp）

坐標系種類L①橡平面上的坐標系_ ◎像晉面坐標系-⑴像方坐標系Y 初框標坐標爲L②檬空間坐標系③像空間鮎助坐標系淳)橇影測呈坐標系-(3)物方坐標-(3)物方坐標Y大冊傘抓奉(…)像平面上的直角坐標系稚標在像軽四迪中央；ISArp盒坐標軸「柢標謹蜿*軸化框掠在鍛幅匹角；2,原點；p盒坐標軸|電標連蜿夾軸在骯耀方向的平井戲為黃軸(一)像平面上的直角坐標系?像平面直角坐標系

坐標原點*?投影中心坐標方向HH同像平面直角坐標系?：盟＞的方向過渡性坐標系（三）像空間輔助坐標系（S-XYZ）過渡性坐標系1-原戌S更坐標軸IX軸航損方向（:一般和框標連現不就合》2軸鉛垂踐方向（四）攝影測量坐標系（O：LXp￥pZp）右手坐標系航帶網屮的統…坐標，表示諸模型點在構成航帶網后的統一坐標*坐標軸：通常與第一張像片（或第一個像

對）的像空間輔助坐標系的各坐標軸相同坐標原點在地面I:某-個點匚（五）地面測量坐標^（t-XtYtZt）地面測量坐標為國家統-?坐標系，平面坐標系為高斯-克肌格三度帶或六度帶1湘o西貴坐標系.左手系坐標原點為地面某一控制點，盤p軸與地面測昱坐標系的￡軸平行.骯口軸與航線一致右手系坐標A航測像片的方位元素■方位元素：確定攝影時攝影物鏡（攝影中心）、像片與地面三者之間相關位置的參數;描述攝影瞬間攝影中心與影像在地面設定的空間坐標系中的位置與姿態的參數。■分類：內方位元素和外方位元素■作用：確定像點、投影中心和物點的相對位置，然后通過像點反求物點坐標像片的內方位元素■作用：攝影物鏡后節點與像片之間相互位置的參數;■表示攝影中心與影像之間相關位置的參數■參數：?包括三個參數（f?，x0，y0）?像主點o在像框標坐標系中的坐標x0,yo攝影中心s到影像的垂距（主距）f恢復內方位元素可恢復攝影時的攝影光束像片的外方位元素像片外方位元素：通過已建立的攝影光束，確定攝影瞬間攝影中心和影像在地面直角坐標系中空間位置和姿態的參數一張像片有六個外方位元素，三個直線元素，三個角元素；三個直線元素：用于描述攝影中心在地面空間直角坐標系中的坐標值（一般為地面攝影測量坐標系）；三個角元素：描述攝影光束在拍攝瞬間在空間的姿態的要素。i=j

i==i三個直線元素，描述攝影中心在地面空間直角坐標系中的坐標值（Xs、Ys、Zs）（地面攝影測量坐標系中坐標）。三個角元素（申、3、K）,表示攝影光束空間姿態（像片在攝影瞬間空間姿態的要素）主軸：第一次旋轉所繞的軸；副軸：第二次旋轉所繞的軸；第三旋轉軸：第三次旋轉所繞的軸i=j

i==i像點坐標變接及投影變換■投影變換1.目的：將地面景物中心投影構像的影像變換為正射投影的地圖信息?這也是影像信息的攝影測量處理基本任務之一，2?中心投影構像方程設攝影中心S與地面點A在地面攝影測量坐標系A—XtpYtpZtp中的坐標分別為XSYSZS（即像片外方位直線元素）和XAYAZA，則地面點A在像空間輔助坐標系中的坐標為XA一XS,YA—YS，ZA—ZS共線方程x=_fa'XA—XS)+“辱一YS)+](ZA—ZS)a(XA-XS)+b(XA-XS)+c(ZA-ZS)y=-汽(XA-兀)+b卩-Ys)+仆ZA-Ga(XA-XS)+b(YA-YS)+c(ZA-ZS)TOC\o"1-5"\h\z3 A s 3A s 3A s當需要顧及內方位元素時，上式可表示為:za(X-X)+b(Y-Y)+c(Z-Z)X—X =—f—1 A S + A S + A S—0a(X-X)+b(Y-Y)+c(Z-Z)3 A S 3 A S 3 A S,(X-X)+b(Y-Y)+c(Z-Z)y—y =—fT A S 2 A S 2 A S—0a(X-X)+b(Y-Y)+c(Z-Z)3 A S 3 A S 3 A S共線條件方程的幾點結論當地面某一點坐標（XA,YA,ZA）已知時，量測像點坐標（x，y），式中有六個未知數，即六個外方位元素；利用3個或3個以上的已知地面平高點，可求出像片外方位元素（后交法）；立體像對的外方位元素已知時，量測像點坐標x，y），可求解未知地面點三維坐標（XA,YA,ZA）；在給定像片的外方位元素的條件下，并不能由像點坐標計算地面點的空間坐標，只能確定地面點的方向，只有給出地面點的高程，才能確定地面的平面位置。共線條件方程的應用單像空間后方交會和多像空間前方交會解析空中三角測量光束法平差中基本數學模型；攝影測量中的數字投影基礎；計算航空影像模擬（已知影像內外方位元素和物點坐標求像點坐標）利用DEM與共線方程制作數字正射影像；利用DEM進行單張像片測圖等。影像內定向定義：傳統攝影測量中，利用平面相似變換等公式，將影像架坐標（框標坐標）變換為像平面直角坐標系坐標的方法；定義：數字攝影測量中，利用平面相似變換等公式，將掃描坐標系轉換為像平面坐標系的過程；方法：平面相似變換例如仿射變換；單像空間后方交會定義：利用影像覆蓋范圍內一定數量的分布合理的控制點的空間坐標與影像坐標，根據共線條件方程，反求該影像的外方位元素。第三章1?人造立體視覺自然界中，當用兩眼同時觀察空間遠近不同的A與B兩個物點時，如圖，由于遠近不同而形成的交會角的差異，便在人的兩眼中產生了生理視差，得到一個立體視覺，能分辨出物體遠近。根據這一原理，在P1與P2兩個位置上，用攝影機攝得同一景物的兩張像片，這兩張像片稱為立體像對。這種觀察立體像對得到地面景物立體影像的立體感覺稱為人造立體視覺。2?觀察人造立體的條件攝影測量中，人造立體的觀察必須滿足形成人造立體視覺的條件。歸納如下：1、 由兩個不同攝站點攝取同一景物的一個立體像對。2、 一只眼睛只能觀察像對中的一張像片。（分像條件）3、 兩眼各自觀察同一景物的左、右影像點的連線應與眼基線近似平行。4、 像片間的距離應與雙眼的交會角相適應。觀察立體的方法互補色法、光閘法、偏光振法、液晶閃閉法3?三種立體效應：正立體、反立體和零立體效應。4?像對的立體觀察5?液晶閃閉法：廣泛用于現代的數字攝影測量系統中，主要由液晶眼鏡和紅外發射器組成，使用時，紅外發射器一端和顯卡相聯，圖像顯示軟件按照一定的頻率交替地顯示左右圖像，紅外發射器則同步地發射紅外線，控制液晶眼睛的左右鏡片交替閃閉，從而達到左右眼睛各看一張像片的目的。雙像解析攝影測量基礎■核面：攝影基線與某一地面點組成的平面；■立體像對的定義：在不同攝站對同一地區攝取具有重疊的連續的兩張像片；■攝影基線：相鄰兩攝站的連線；■同名光線：同一地面點發出的兩條光線；■同名像點：同名光線在左右像片上的構像;■同名核線：核面與左右像片面的交線；■主核面：通過像主點的核面（左、右主核面）■垂核面：包含左右像底點的核面;空間前方交會方法定義：由立體像對中兩張像片的內、外方位元素和同名像點坐標來確定相應地面點在物方空間坐標系中坐標的方法。原理：使用立體像對上的同名像點，就能得到兩條同名射線在空間的方向，這兩條射線在空間一定相交，其相交處必然是該地面點的空間位置；前交法計算過程■獲取已知數據x0,y0,f,XS1,YS1,ZS1,収,&1,K1,XS2,YS2,ZS2,92,曲K2■量測像點坐標x1,y1,x2,y2■由外方位線元素計算基線分量BX,BY,BZ■由外方位角元素計算像空間輔助坐標 X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2■計算點投影系數N1,N2■計算地面坐標XA,YA,ZA空間后交法與前交法求解地面點的步驟■這種方法首先由單片后方交會求出左、右像片的外方位元素，再用空間前方交會公式求出待定點坐標，主要步驟如下：□野外像片控制測量：要求重疊部分至少有四個已知地面控制點；□用立體坐標量測儀量測像點坐標；□空間后方交會法計算像片外方位元素：利用控制點分別計算每個像片的六個外方位元素，包括Xs1,Ys1,Zs1,?1,3k1和Xs2,Ys2,Zs2,?2,32,k2；空間前方交會法計算未知點地面坐標利用各自的像片的角元素，計算出左、右像片的方向余弦，組成旋轉矩陣R1,R2；根據左、右像片的外方位元素計算攝影基線分量BX,BY,BZ逐點計算像點的像空間輔助坐標；計算點投影系數；計算未知點的地面攝影測量坐標；解析相對定向：利用立體像對中攝影時存在的同名光線對應相交的幾何關系，通過量測的像點坐標，以解析計算的方法，求解兩像片的相對方位元素值的過程。解析相對定向：恢復攝影時相鄰兩影像攝影光束的相互關系，從而使同名光線對對相交。相對定向元素：確定相鄰兩像片的相對位置和姿態的要素，稱之為相對定向元素。（5個）相對定向的目的是建立一個與被攝物體相似的幾何模型，以確定模型點的三維坐標。相對方位元素根據選取的空間輔助坐標系的不同，其相對定向元素也有所不同，分為：□①連續法相對定向：像空輔坐標系的原點：立體像對中左片的攝站點上；坐標軸方向：與立體像對中左片的像空輔坐標系重合□②單獨法相對定向：在以左攝影中心為原點、左主核面為XZ平面、攝影基線為X軸的右手空間直角坐標系中，左右像片的相對方位元素絕對定向：■借助于物空間坐標為已知的控制點來確定空間輔助坐標系與實際物空間坐標系之間的變換關系，稱為立體模型的絕對定向。■描述立體像對在攝影瞬間的絕對位置和姿態的參數稱絕對定向元素。九，X0，Y0，Z0，①，Q，K■通過將相對定向模型進行縮放、平移和旋轉，使其達到絕對位置，也就是模型要進行空間相似變換。三種方法比較方法嚴壓性婭制點要求鋌用場合點悅精度決定于外方位元素梢度沒有利用書余條件日仆平高點巴知像片外方也元秦相對岌向-塑對點程精度決定于相對宦向一絕對定向轄度2牛乎高點十1個満程點屆法擁密一步定曲嗟理槍堆嚴禮2亍平高點+1個高程點光審法加密第四章解析空中三角測量定義：利用計算的方法，根據航攝像片上所量測的像點坐標以及極少量的地面控制點求出地面加密點的物方空間坐標，稱之為解析空中三角測量。意義■不觸及被量測目標即可測定其位置和幾何形狀；■可快速地在大范圍內同時進行點位測定，以節省野外測量工作量；■不受通視條件限制；■攝影測量平差時，區域內部精度均勻，且不受區域大小限制；分類按數學模型按平差范圍航帶法單模型法獨立模型法航帶法光線束法區域網法第五章A） 采樣；對實際連續函數模型離散化的量測過程B） 采樣的原因：數字影像或者數字化影像信息量巨大，但不能對理論上每個點都獲取其灰度值；只能將實際灰度函數離散化，對相隔一定間隔的“點”量測其灰度值。

C） 樣點：被量測的“點”稱為樣點小的區域--像素D） 采樣間隔：樣點之間的距離（矩形的長與寬通常稱為像素的大小）E） 影像采樣通常是等（J）或不等（X）間隔進行；F）采樣間隔如何確定？采樣定理1、為什么進行影像重采樣？對影像進行旋轉，核線重排列與數字糾正時，需要的點可能并不是采樣點，需要根據采樣點內插出新的點。2、核線重排列的原因：同名像點均位于同名核線上，進行影像相關