三、攝影測量學目錄contains攝影測量學的定義、任務和特點01攝影測量的分類02攝影測量學的發展03攝影測量學的定義、任務和特點01一、攝影測量學的定義、任務和特點攝影測量學是利用光學攝影機獲取的像片，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。傳統的攝影測量學定義攝影測量是對非接觸傳感器系統獲得的影像及其數字表達進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環境的可靠信息的科學和技術?，F代攝影測量定義一、攝影測量學的定義、任務和特點坐標量測三維模型二維影像獲取影像三維建模一、攝影測量學的定義、任務和特點各種比例尺的地形圖、專題圖、特種地圖正射影像地圖、景觀圖建立各種數據庫提供地理信息系統和土地信息系統所需要的基礎數據任務之一地形測量領域圖紙數據庫系統數據一、攝影測量學的定義、任務和特點非地形測量領域建筑物變形監測古文物、古建筑監測任務之二生物醫學監測公安偵破監測一、攝影測量學的定義、任務和特點攝影測量學特點無需接觸物體本身獲得被攝物體信息由二維影象重建三維目標面采集數據方式同時提取物體的幾何與物理特性可應用于非地形測量領域一、攝影測量學的定義、任務和特點攝影測量的分類02二、

攝影測量的分類根據影像獲取的位置，攝影測量基本可分為：①航天攝影測量(衛星)衛星地面③低空攝影測量(無人機)

②航空攝影測量(飛機)航空低空二、

攝影測量的分類按用途地形攝影測量非地形攝影測量按處理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發展03三、攝影測量學的發展法國人達蓋爾發明攝影術為攝影測量提供了基本手段。法國陸軍上校勞賽達提出交會攝影測量并測繪了萬森城堡圖，標志著攝影測量的開始。攝影測量學的起源1839年1851年1903年第一次世界大戰期間萊特兄弟發明了飛機使航空攝影和航空攝影測量成為可能。首臺航攝儀的問世、立體坐標量測儀和1318立體測圖儀的使用，真正開始了攝影測量學。三、攝影測量學的發展1950-19801851-1970攝影測量學的三個發展階段解析攝影測量模擬攝影測量1970-現在數字攝影測量利用光學/機械投影方法實現攝影過程的反轉，用兩個/多個投影器模擬攝影機攝影時的位置和姿態構成與實際地形表面成比例的幾何模型，通過對該模型的量測得到地形圖和各種專題圖。階段1模擬攝影測量人工建立立體模型人工量測和解譯機械繪圖圖解線劃圖像片影像圖特點三、攝影測量學的發展三、攝影測量學的發展投影器階段1模擬攝影測量攝影機替代光學投影儀幾何反轉通過投影器實現，人眼識別同名點三、攝影測量學的發展WildA10模擬立體測圖儀機械投影儀幾何反轉通過光機導桿實現，人眼識別同名點機械臂繪圖桌光機導桿右像片左像片左手輪x腳輪z右手輪y目鏡階段1模擬攝影測量三、攝影測量學的發展人工量測和解譯自動記錄數字線劃圖數字高程模型像片影像圖特點以電子計算機為主要手段，通過對攝影像片的量測和解析計算方法的交會方式來研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質及其相互關系，并提供各種攝影測量產品計算機建立立體模型階段2解析攝影測量三、攝影測量學的發展解析測圖儀瑞士WILD廠BC2型解析測圖儀瑞士Kern廠DSR-1型解析測圖儀階段2解析攝影測量解析測圖儀德國Zeiss廠C-100型解析測圖儀中國測繪研究院JX-3院士三、攝影測量學的發展數字測量攝影系統自動建立立體模型“自動”量測和解譯自動記錄基于攝影測量的基本原理，通過對所獲取的數字/數字化影像進行處理，自動（半自動）提取被攝對象用數字方式表達的幾何與物理信息，從而獲得各種形式的數字產品和目視化產品數字影像數字高程模型數字影像圖數據庫數字線劃圖計算機視覺特點半自動自動階段3數字攝影測量JX-4A數字攝影測量工作站數字攝影測量實驗室階段3數字攝影測量三、攝影測量學的發展三、攝影測量學的發展立體顯示器手輪腳盤立體顯卡數字攝影測量工作站（DPW）立體眼鏡組成部分階段3數字攝影測量模式識別與人工智能計算機視覺數字圖像處理計算機技術專家系統階段3數字攝影測量三、攝影測量學的發展三、攝影測量學的發展電力線巡航數字地圖GIS數據庫大壩地形測量產品豐富不動產登記實景三維模型水利工程選址階段3數字攝影測量三、攝影測量學的發展產品模擬產品模擬產品數字產品數字產品模擬產品原始資料投影方式儀器操作方式模擬攝影測量解析攝影測量數字攝影測量像片（模擬影像）物理投影模擬測圖儀手工操作像片（模擬影像）數字投影解析測圖儀機助作業員操作數字化影像數字影像數字投影計算機自動化操作+作業員干預發展階段3.2攝影測量基本知識與數據處理目錄contains天然立體觀察和像對立體觀察03攝影測量兩個基本問題04數字攝影測量產品06像片的內、外方位元素02攝影測量常用的坐標系01空中三角測量與區域網平差05攝影測量基本知識01一、攝影測量基本知識1.攝影測量常用的坐標系:地面測量坐標系(D-XYZ)像平面坐標系（o-xy）像空間坐標系（s-xyz）地面輔助坐標系（O-XYZ）攝影測量坐標系(S-XYZ)像點a(x,y)地面點A(X,Y,Z)DXZY

oyXYZaSYXZOAyzxx像片的內、外方元素02二、像片的內、外方元素

xyz作用：確定攝影光束的形狀像片的內方位元素是通過攝影機檢校獲得的，使用時作為已知值。二、像片的內、外方元素

像片的外方位元素確定攝影瞬間像片的空間位置與姿態。每張像片的外方位元素都不一樣，因此確定每張影像的外方位元素是攝影測量的一個重要內容。zoxyyxSYXZo

OMN天然立體觀察和像對立體觀察03三、天然立體觀察和像對立體觀察用雙眼直接觀察空間物體能有遠近的現象，稱為天然立體視覺。利用立體像對在室內進行觀察，也能獲得與直接觀察空間物體一樣的立體感覺，稱為稱為像對立體觀察。利用兩張具有重疊度的影像獲得立體視覺必須滿足：1.分像：兩眼各看一張像片，即左眼只能看左片，右眼只能看右片，而不能同時看到。2.必須使同名像點的連線與眼基線平行，以保證兩視線在同一個視平面內。常用的分像方法有:互補色法偏振光法交替光闌法（閃閉法、光閘法）立體量測觀察設備反光立體鏡三、天然立體觀察和像對立體觀察攝影測量兩個基本問題04四、攝影測量兩個基本問題1.兩個影像上同名像點識別:x1,y1x2,y2人工方法,數字影像匹配。2.確定像點坐標與空間坐標之間的幾何關系。四、攝影測量兩個基本問題共線條件方程以像點a、投影中心s、物點A三點共線為基礎建立起來的數學表達式，稱之為共線條件方程式。其表達式是：確定了影像與物體的幾何關系是攝影測量最基本的方程式，貫穿于整個攝影測量過程。SoAaxyxyz四、攝影測量兩個基本問題應用一：單像空間后方交會利用3組以上像點地面點坐標，求解像片外方位元素。DYXZS四、攝影測量兩個基本問題應用二：單張像片測圖提供高程值Z四、攝影測量兩個基本問題應用三：立體像對前方交會空中三角測量與區域網平差05五、空中三角測量與區域網平差從模擬解析一直到數字攝影測量，空中三角測量一直是攝影測量的重要環節，而且至今還在不斷發展?？罩腥菧y量的基本流程如下圖。五、空中三角測量與區域網平差用于確定兩張像片的相對位置。相對定向無外業控制點就能建立地面立體模型。相對定向的唯一標準是兩張影像上所有同名點的投影光線對對相交，所有同名點光線在空間的交點集合構成了物體的幾何模型。兩張像片的相對定向只能確定一個立體模型，而模型連接就是解決模型與模型之間的連接。如圖（b）中需要將兩個模型連接起來。通過相對定向、模型連接，把一條航線上的影像連接起來，構成航線的立體模型，通過旁向重疊影像，實現整個區域的模型連接，構成空中三角測量網。利用最小二乘法進行誤差處理。（1）相對定向：（2）模型連接：（3）空中三角測量：（4）區域網平差：數字攝影測量產品06六、數字攝影測量產品1、數字地面高程模型(DEG)數字地面模型是將地面劃分為等間隔（?X，?Y）的格網，一般為正方形圖(a)。然后取每個隔網點的地面高程，構成一個高程陣列Zg圖(b)；圖(c)實際(DEG)。六、數字攝影測量產品數字地面高程模型也可以用三角網（TIN）形式表達如下圖（c），地形圖上的等高線多由DEM內插自動生成。（c）三角網（TIN）（d）等高線與地形特征線六、數字攝影測量產品2、數字正射影像圖(DOM)數字正射影像圖是對航空航天像片進行數字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數字正射影像集。它是同時具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。DOM具有精度高、信息豐富、直觀逼真、獲取快捷等優點。帶等高線的正射影像圖六、數字攝影測量產品3、數字線劃圖（DLG）數字線劃圖是以點、線、面形式或地圖特定圖形符號形式，表達地形要素的地理信息矢量數據集。由攝影測量生產的數字線劃圖的比例尺可以由1:500到1:10000。六、數字攝影測量產品4、數字柵格地圖（DRG）數字柵格地圖（DRG）是?紙質地形圖的數字化產品。它通過?掃描、?幾何糾正、?色彩校正和?數據壓縮處理后，形成在內容、幾何精度和色彩上與地形圖保一致的柵格文件。3.3激光掃描和激光雷達目錄contains激光雷達02激光掃描01激光雷達與攝影測量05激光雷達的應用06激光雷達測深04激光掃描的多次回波特性03激光測距與激光掃描01一、激光測距與激光掃描激光具有方向性、亮度高、單色性和相干性好等特點，在測繪中用于測距。激光測距是測得由激光發射到反射后接收的時間之差求得距離。激光掃描是使激光自動旋轉，構成激光掃描系統，在一個測站形成面測量就能獲得周圍密集的空間點--點云。激光雷達-LiDAR02二、激光雷達-LiDAR激光掃描系統安裝在飛機上，構成機載激光掃描，一般稱激光雷達。是集激光測距、GpS、慣導、計算機與數據處理于一體的測量技術。利用CPS可以測定發射點的位置，用激光掃描測定激光發射器到目標的距離S，而慣導系統(IMU)可以測定發射瞬間飛行器的俯仰角(pitch)、橫滾角(ml)與航偏角(yaw)，即可確定發射光束的方位，由此能夠確定未知點在WGS84的位置(如下圖所示)。二、激光雷達-LiDAR多倫多市激光掃描點云俯視圖激光掃描的多次回波特性03三、激光掃描的多次回波特性常規攝影測量在密集森林地區只能獲得森林表面模型，為獲得地面高程，只能減去平均樹高獲得地面高程，其精度低，難以獲得高精度的DEM。激光掃描具有多次回波特性，通過多次回波的分類，由激光點云能夠獲得高精度的DEM。多次回波－－是激光《特有》的優勢！三、激光掃描的多次回波特性一次脈沖，四次回波。三、激光掃描的多次回波特性森林地區的彩色影像

激光點云激光掃描的斷面激光雷達測探04四、激光雷達測探LIDAR系統向海面發射波長為1064nm的紅外激光和倍頻后波長為532nm的藍綠激光，由于藍綠激光較易直接穿透海水而紅外激光不易穿透海水，獲取紅外激光的陸地信息以及藍綠激光的海底信息。根據紅外激光與藍綠激光返回的時間差，即可計算出被測點處的海水深度。激光雷達與攝影測量05五、激光雷達與攝影測量一個完整的LiDAR系統多有攝影機與其相匹配。完整的LiDAR激光雷達系統(LMS-Q680i系統)，它由激光掃描部分、定位定姿部分(CPS與IMU)

航空數碼相機三部分組成。飛機下部窗口分為兩部：一是對地激光掃描部分，一是攝影機機頭。飛機按飛行方向飛行，一邊激光連續對地進行掃描，掃描線實際上由一定間隔、密集的掃描點所組成，一邊攝影機對地攝影。按攝影測量要求，相鄰影像的間隔同樣需要滿足60%的重疊度，影像與激光掃描點云之間存在嚴密的對應關系。五、激光雷達與攝影測量

如圖：LiDAR數據處理流程數據預處理中包括少量的外業控制點與坐標變換；通過點云分類可以同時得到數字地面模型(DEM)與數字表面模型(DSM)（后者是構建數字城市中至關重要的信息)；在激光雷達情況下進行空中三角測量，可以實現點云與影像的精確配準，可以利用點云作為控制，從而減少控制點。由上可以看出，LiDAR可以高效地生產DEM、DSM、DOM，同時也可以生產地形圖(DLG)，其效率要優于常規的攝影測量。五、激光雷達與攝影測量LiDAR點云與正射影像激光雷達的應用06六、激光雷達的應用1.激光雷達在電力管線測量中應用在電力線上獲得激光點