《摄影测量学》教学大纲

《摄影测量学》教学大纲
课程编码：C303206 教学时数：50（8）
课程性质：必修（S）开课学期：第6学期
授课对象：测绘类本科各专业
一、课程概述
1．课程的性质与地位
《摄影测量学》是测绘类本科各专业的一门专业基础必修课，对学生全面系统地掌握摄影测量的基本理论、方法和测图仪器设计原理，了解测制数字地形图的主要作业方法，培养学生养成良好的业务作风具有重要作用和意义，本课程的学习可为进一步学习相关专业课及从事相关工作奠定坚实的基础。

2．课程基本理念
本课程的教学应坚持以人为本、以学为主、注重综合素质培养的指导思想，坚持将知识学习、能力训练和综合素质培养融为一体，将摄影测量理论学习与摄影测量实践紧密结合，注重培养学生在学习和实践中发现问题、分析问题、解决问题的能力。

在教学过程中，注重对学生科学探索精神和团队精神的培养。

3．课程设计思路
首先学习摄影测量学的定义、分类、任务以及摄影测量学的历史、发展概况，了解常规航空影像的获取方法和基本要求，学习单张像片、立体像对的基本概念和基本知识，对摄影测量学的基本理论依据和单张像片、立体像对的几何特性进行系统介绍，然后结合摄影测量处理重点介绍利用航空影像进行摄影测量生产作业的方法和理论，在此基础上，以解决像点的自动识别与量测问题为目标，介绍数字摄影测量的相关内容，最后，结合摄影测量设备的发展，介绍有关立体测图仪器，重点学习解析测图仪的基本原理。

教学中，及时安排相应的实验课，促进理论与实践相结合，巩固和加深学生对所学知识的理解。

二、课程目标
理解和掌握摄影测量学的定义、分类；了解摄影测量学的任务、历史及现状；掌握和透彻理解摄影测量学的基本理论依据、单张像片及立体像对的几何特性和点定位基本理论；掌握像点自动识别与量测、测制数字地形图的原理与方法；了解摄影测量典型设备的发展历程，掌握解析测图仪的基本原理和计算过程。

通过本课程的学习，要求学生了解摄影测量作业的全过程，能够从理论上对摄影测量作业过程进行分析和解释，为解决实际作业问题提供理论基础。

通过本课程的各个教学环节，激发和培养学生热爱测绘事业的热情和情感，培养不怕困难、善于思考、勤于钻研的良好学风，树立科学探索精神和创新意识。

三、内容标准
（一）绪论与空中摄影
1．基本内容：摄影测量学的定义、分类及任务；摄影测量学的历史及发展概况；摄影测量学的基本理论依据；空中摄影的定义；测量摄影机、航摄仪的种类；航空摄影测量对航空摄影的基本要求、航空摄影过程。

2．学习要求：理解摄影测量学的定义；了解摄影测量学的任务，清楚摄影测量学的地位和作用；掌握基于摄影距离的分类方法，了解航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量和近景摄影测量的主要特点和适用范围；掌握基于摄影测量技术方法的分类方法，了解模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量的特点；了解摄影测量的历史及发展概况，清楚摄影测量学产生、发展的过程和现状；理解摄影测量学的基本理论依据；理解空中摄影的定义；掌握航空摄影测量对航空摄影的基本要求；了解测量摄影机、航摄仪的种类及航空摄影过程。

通过本模块的学习，达到掌握摄影测量学总貌和特点、了解空中摄影基本要求的目的，培养学生学习摄影测量学课程的兴趣。

3．教学要求：本模块共安排4学时，采用课堂讲授的方法实施教学。

在教学过程中，要准确解释各个基本概念，清晰阐明基本概念的内涵和相互联系。

要从摄影测量涉及的被测目标、目标图像和测量结果三个基本要素之间的关系入手，详细讲解摄影测量学的分类方法。

充分利用最新的技术资料和电子课件，力求生动形象地介绍相关的教学内容，以帮助学生建立对摄影测量学的整体认识。

注重激发学生对测绘专业和本课程的学习兴趣。

根据对摄影测量学和空中摄影的了解程度和认识水平进行考核和评价。

（二）单张航摄像片的解析
1．基本内容：中心投影及特性；航摄像片的内外方位元素；单张航摄像片的构像方程（共线条件方程）；用外方位角元素组成的旋转矩阵以及不同系统角元素之间的关系；共线条件方程的一些实用形式；航摄像片的像比例尺；因像片倾斜和地形起伏引起的像点位移；像点坐标的系统误差及其改正。

2．学习要求：理解投影、平行投影、垂直投影和中心投影等概念和中心投影的特性；理解和掌握像片内、外方位元素的定义和作用；了解常用坐标系的定义及作用，理解构像方程的含义；了解构像方程式的推导过程；了解旋转矩阵的组成和不同系统外方位角元素之间的关系，了解共线条件方程的一些实用形式和它们的特点；理解像比例尺的有关概念；理解倾斜误差、投影误差的概念，掌握倾斜误差、投影误差公式的使用方法，了解倾斜误差、投影误差的基本特性；了解像点坐标系统误差产生的原因和改正的方法。

通过本模块的学习，了解像片与所摄地面的投影关系和单张像片的几何特性，深入理解共线条件方程的含义与应用，逐步体验与归纳测绘科学分析问题与解决问题的思路和方式，培养分析问题与解决问题的能力。

3．教学要求：本模块共安排11学时，概括了航摄像片的重要的几何特性，是单张像片几何处理的理论基础。

紧紧围绕航摄像片与地图之间的几何差异、航摄像片与地物之间的关系开展教学，教学中应从直观形象入手，侧重从解析角度建立和加深对航测像片数学实质的认识。

以建立构像方程为主线，着重讲清像点和地面点的坐标变换、旋转矩阵的构成。

在教学过程中，要注重引导学生了解本课程分析问题与解决问题的技术路线和思维方式。

根据对基本概念的理解程度和基本方法的灵活运用的能力进行考核和评价。

（三）立体像对的基本知识
1．基本内容：立体像对概述；立体像对的方位元素；标准式立体像对；像对的立体观察和量测。

2．学习要求：理解立体像对的有关概念，了解建立几何模型的基本方法；理解和掌握立体像对相对方位元素和绝对方位元素的定义和作用；掌握标准式立体像对的基本特性，了解高差公式的推导过程；了解人眼基本构造和天然立体观察产生立体感觉的基本原因；掌握像对立体观察和量测方法，了解像对立体观察中几种常见的分像方法。

通过本模块的学习，了解立体像对的几何特性，建立利用立体像对进行交会定位的基本概念，透彻理解共面条件在摄影测量中的作用和意义，逐步学习运用二维图形表达物、像在三维空间的几何关系的方法，培养学生三维空间的想象能力。

3．教学要求：本模块共安排理论教学5学时，概括了立体像对重要的几何特性，是立体摄影测量的基础知识。

教学中应充分利用最新的技术手段，生动形象的介绍物、像在三维空间的几何关系。

在教学过程中，要注重引导学生了解三维空间图形的表达方式，培养学生正确建立立体像对与物方三维几何关系的能力。

根据对基本概念的理解程度和基本方法的灵活运用的能力进行考核和评价。

（四）摄影测量作业理论
1．基本内容：内定向；空间后方交会；单张像片的投影变换理论；相对定向的理论；空间前方交会；绝对定向的理论；空中三角测量。

2．学习要求：理解内定向的作用，掌握内定向的方法；理解外方位元素解算的条件，掌握外方位元素计算方法和步骤，了解单张像片的投影变换理论；熟悉掌握共面条件方程的意义和各种表达形式，了解相对定向方程的推导方法，理解相对方位元素解算的条件，掌握相对方位元素计算方法和步骤；理解空间前方交会的有关概念，掌握空间前方交会的基本原理，了解空间前方交会公式的推导方法，掌握模型点和地面点计算的方法和步骤；掌握空间相似变换的原理，理解空间相似变换的公式以及绝对方位元素解算的条件，了解坐标重心化的目的和方法，掌握绝对方位元素计算方法和由模型点坐标计算地面点坐标的方法；掌握空中三角测量的定义和目的；了解航带法空中三角测量、航带法区域网空中三角测量、独立模型法区域网空中三角测量的基本思想；掌握光束法区域网空中三角测量的基本原理和主要过程。

通过本模块的学习，系统掌握摄影测量作业的基本理论与方法，逐步形成运用摄影测量的理论与方法解决摄影测量生产作业问题的思维方式，培养学生分析问题和解决实际问题的能力。

3．教学要求：本模块共安排理论教学12学时，概括了摄影测量生产作业重要的理论和方法，为开展摄影测量生产作业提供系统的理论支撑和技术手段。

坚持问题牵引，密切结合生产作业流程，充分利用学生已掌握的专业知识和数学基础，围绕各单元所需解决的问题进行讲解，使学生对各方程的理论依据、使用条件有深刻的认识，掌握各方位元素和模型点、地面点的计算方法。

在教学过程中，要注重前后知识点的关联，注意引导学生理论联系实际，组织学生对生产作业中的一些问题进行研讨，培养学生运用理论解决实际问题的能力。

根据对基本概念的理解程度和基本方法的灵活运用的能力进行考核和评价。

（五）数字摄影测量
1．基本内容：数字摄影测量定义、主要研究内容、发展过程；数字影像；影像特征提取；影像匹配；数字摄影测量系统。

2．学习要求：理解数字摄影测量定义，了解数字摄影测量的主要研究内容和发展过程；了解数字影像获取与表达的基本方法；理解影像特征提取的基本概念，掌握影像特征提取的基本方法，了解影像特征提取在摄影测量中的应用；理解数字影像匹配的基本概念，掌握影像匹配的基本方法，了解影像匹配的一般过程和影像匹配在摄影测量中的应用；掌握数字摄影系统的软硬件组成，了解国内外典型的数字摄影测量系统。

通过本模块的学习，掌握数字摄影测量的基本知识和重点内容，培养创新意识。

3．教学要求：本模块共安排理论教学6学时。

坚持问题导向，使学生掌握数字摄影测量解决的关键技术问题；准确阐述各基本概念，详细介绍典型算子的运算机理、适用情况和计算过程，使学生做到活学活用。

教学中应充分利用图片展示、参观等多种手段，对数字摄影测量的基本概念、方法和技术手段进行讲解和演示，使学生对数字摄影测量有较深刻的理解。

根据对基本概念的理解程度、基本方法的灵活运用能力进行考核和评价。

（六）立体测图仪器
1．基本内容：模拟立体测图仪简介；解析测图仪。

2．学习要求：掌握模拟立体测图仪的分类，了解模拟立体测图仪的发展过程，了解多倍仪的基本结构和基本原理；理解解析测图仪的基本概念，了解解析测图仪的发展过程和硬件组成，掌握解析测图仪的基本原理。

通过本模块的学习，建立对摄影测量立体测图仪器的认识，培养学生了解专业发展历史的兴趣。

3．教学要求：本模块共安排理论教学4学时，概括了模拟摄影测量、解析摄影测量立体测图仪器的基本类型、设计原理。

立体测图仪器是模拟摄影测量阶段和解析摄影测量阶段开展立体测图作业的主要设备，教学中应充分利用图片展示、参观等多种手段，结合摄影测量的作业理论对各种立体测图仪器的分类、多倍仪的设计原理、解析测图仪的控制方法等进行讲解，使学生对典型立体测图仪器有基本的了解。

在教学过程中，要注意培养学生养成主动了解专业历史的良好习惯。

根据对基本概念的理解程度、基本方法的灵活运用能力进行考核和评价。

（七）摄影测量教学实践
1．基本内容：像对立体观察实习；模拟与解析立体测图仪器参观；影像定向实习；数字摄影测量系统实习；摄影测量程序设计实验。

2．学习要求：掌握像对立体观察的基本方法；了解模拟测图仪的种类，了解多倍仪的基本结构，了解解析测图仪的硬件组成和基本原理；掌握影像定向的目的，了解影像定向的基本方法，了解影像定向错误的原因和处理方法；了解数字摄影测量系统组成和基本操作方法；了解摄影测量程序设计方法。

通过模块的学习，进一步加强摄影测量基本概念、基本原理和基本方法的掌握，培养分析问题、解决问题的能力和动手能力。

3．教学要求：本模块共安排实践教学8学时，概括了本课程所有实践环节的内容。

实践环节的组织与实施应及时与像对的立体观察和量测、摄影测量立体测图仪器、摄影测量作业理论、数字摄影测量系统等理论教学相结合。

应注意引导学生理论与实践的结合，明确实践的目的和要求，要注意培养学生分析问题、解决问题的能力和动手能力。

根据分析问题、解决问题的能力和基本技能的掌握程度进行考核和评价。

四、实施建议
1．预修课程
本课程应在《现代测量学》、《大地测量学基础》、《误差理论与测量平差基础》等课程之后开设。

2．教材选编与使用
教材内容能紧跟摄影测量技术的发展，有配套的实习指导书。

3．课程考核评价
本课程应同时注重对基本理论知识、实际操作能力、分析问题能力和综合素质的考核评价。

理论部分采取闭卷考试成绩与平时成绩相结合的考核评价方式，其中卷面分数占总成绩的80%，平时作业与实验成绩占总成绩的20%。

4．课程资源开发与利用
充分利用已配备的摄影测量设备，适时开放摄影测量实验室，展示摄影测量学有关资料和图片，提供
电子教案和多媒体电子课件。

5．教学保障条件
本课程的教学应在多媒体教室进行，实验实习课前及时提供相应的资料和设备，保证资料齐全准确，设备处于良好的工作状态。

五、附录
1．基本教材
《摄影测量学》，测绘出版社，张保明等，2008
2．实习指导书、习题集
《摄影测量学习题》，信息工程大学
3．参考书
《摄影测量学原理》，王之卓，测绘出版社出版，1979年
4．主要专业术语解释
（1）中心投影：所有投射线都通过一固定点的投影。

（2）平行投影：所有投射线都相互平行的投影。

（3）垂直投影：所有投射线都垂直于承影面的投影。

（4）倾斜误差：因像片倾斜引起的像点移位。

（5）投影误差：因地形起伏引起的像点移位。

（6）同名像点：同一物点在立体像对两张像片上所构成的两个像点。

（7）摄影基线：两摄站之间的连线。

（8）立体像对：由不同摄站摄取的具有一定影像重叠的两张像片。

（9）标准式立体像对：摄影基线水平的两张水平像片组成的立体像对。

（10）相对定向：计算相对方位元素的工作。

（11）绝对定向：计算绝对方位元素的工作。

（12）影像匹配：通过一定的算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。

撰写人：张保明审核人：龚志辉。