摄影测量学
(完整版)摄影测量知识点整理(完整精华版)
摄影测量学第一章 绪论1、摄影测量是从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球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、摄影测量学的三个发展阶段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量4、摄影测量存在哪些问题第二章 单幅影像解析基础1、像主点：摄影机主光轴（摄影方向）与像平面的交点，称为像片主点。
像主距：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距（f ）。
2、航空摄影：利用安装在航摄飞机上的航摄仪，在空中以预定的飞行高度度沿着事先制定好的航线飞行，按一定的时间间隔进行曝光摄影，获取整个测区的航摄像片。
空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机物镜主光轴近似与地面垂直。
Hf L l m ==1 （m —像片比例尺分母，f —摄影机主距，H —平均高程面的摄影高度 H=m ·f ） 3、相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，称为摄影航高。
绝对航高是相对于平均海平面的航高，是指摄影机物镜在摄影瞬间的真实海拔高。
通过相对航高H 与摄影地区地面平均高度H 地计算得到：H 绝=H+H 地5、航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称，重叠度一般要求在60%以上； 旁向重叠：两相邻航带像片之间的影像重叠，重叠度要求在30%左右。
6、中心投影：当投影会聚于一点时，称为中心投影； 正射投影：投影射线与投影平面成正交。
中心投影：投影射线会聚于一点（投影射线的会聚点称投影中心） 投影 斜投影：投影射线与投影平面成斜交 平行投影正射投影：投影射线与投影平面成正交7、透视变换中的重要的点线面：① 由投影中心作像片平面的垂线，交像面于o ，称为像主点；像主点在地面上的对应点以O 表示，称为地主点。
② 由摄影中心作铅垂线交像片平面于点n ，称为像底点；此铅垂线交地面于点N ，称为地底点。
③ 过铅垂线SnN 和摄影方向SoO 的铅垂面称为主垂面（W ），主垂面即垂直于像平面P ，又垂直于地平面E ，也垂直于两平面的交线透视轴TT 。
第3章 摄影测量学
从几何上理解, 摄影机是一个四棱锥
体 , 其顶点就是摄影机物镜的中心 S,
其底面就是 摄影机的成像平面(影像) , 如图 3 -13 所示。 摄影中心到成像面
的距离称摄影机的焦距 f , 摄 影中心到
成像面的垂足o 称为像主点 , So 称为 摄 影机 的主光 轴。 主点离影像中心
点的 位置x0 、y0确定了像主点在影像
上的位置。 f、 x0 、 y0 一起称为摄影 机的内方位元素。
内方位元素可以通过摄影机检校 ( 在计算
机视觉中称为标定) 获得。 测量专用的摄影 机在出厂前由工厂对摄影机进行过检校 , 其 内方位元素是已知的, 则称为量测摄影机 , 否 则称为非量测摄影机。 作为量测的光学摄影机还有一个很重要的
2 . 人造立体观测的条件与立体观测方法
利用两张具有重叠度的影像进行人造立体观测的条件是 : (1) 分像, 即左眼只能看左影像 ,右眼只能看右影像, 而不能同时看到;
(2)左右影像必须平行眼睛基线, 即不能上下岔开, 按摄影测量的术语则称 :
没有上下视差( y-parallax )。 满足上述条件进行立体观测 , 最常用的方法有 : 1) 通过光学系统(如立体反光镜) 2) 互补色法(anaglyph)
3 .1 概 述
3 .1 .1 什么是摄影测量学
摄影测量是一门通过摄影 , 对所获得的影像进行测量 (特别是测绘 国家基本比例尺地形图)的学科。
它的基本原理来自测量的交会方法。
摄影测量是在物体前的两个已知, 然后在室内利用摄 影测 量仪器 量
地面 分辨 率”就是一个像元所
对应地面(地面元) 的大小 , 因此 地面元越小 , 影像的分辨率越 高
3 .2 .4 摄影机的外方位元素
《摄影测量学》课程笔记
《摄影测量学》课程笔记第一章绪论一、摄影测量学的基本概念1. 定义摄影测量学是一种通过分析摄影图像来获取地球表面及其物体空间位置、形状和大小等信息的科学技术。
它结合了光学、数学、计算机科学和地理信息科学等多个领域的知识，为地图制作、资源管理、环境监测和工程建设等领域提供精确的数据。
2. 分类- 地面摄影测量：使用地面上的摄影设备进行的摄影测量，适用于小范围或精细的测量工作。
- 航空摄影测量：利用飞行器（如飞机、无人机）搭载摄影设备进行的摄影测量，适用于大范围的地形测绘。
- 卫星摄影测量：通过卫星搭载的传感器获取地球表面信息，适用于全球或大区域的环境监测和资源调查。
3. 应用领域- 地图制作：制作各种比例尺的地形图、城市规划图和专题地图。
- 土地调查：进行土地分类、土地权属界定和土地使用规划。
- 城市规划：辅助城市设计和基础设施规划。
- 环境监测：监测环境变化，如森林覆盖、水资源和污染状况。
- 灾害评估：评估自然灾害的影响范围和损失。
- 军事侦察：获取敌对地区的地理信息。
二、摄影测量学的发展历程1. 早期摄影测量（19世纪中叶-20世纪初）- 1839年，法国人达盖尔发明了银版照相法，这是摄影技术的起源。
- 1851年，瑞士工程师普雷斯特勒使用摄影方法绘制了第一张地形图。
- 1859年，法国人布洛克发明了立体测图仪，使得通过摄影图像进行三维测量成为可能。
2. 现代摄影测量（20世纪初-20世纪末）- 20世纪初，德国人奥佩尔提出了像片纠正和像片定向的理论，为摄影测量学的理论基础做出了贡献。
- 1930年代，随着航空技术的发展，航空摄影测量开始广泛应用。
- 1950年代，电子计算机的出现为摄影测量数据的处理提供了新的工具。
- 1960年代，数字摄影测量开始发展，利用计算机技术进行图像处理和分析。
3. 空间摄影测量（20世纪末-至今）- 1970年代，卫星遥感技术开始应用于摄影测量，提供了全球范围内的地理信息。
摄影测量学
二、摄影测量学摄影测量学基本概念与原理1.摄影测量学的定义摄影测量【photogrammetry】指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。
传统摄影测量学定义：是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
摄影测量学是测绘学的分支学科，它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。
摄影测量学要解决的两大问题是几何定位和影像解译。
几何定位就是确定被摄物体的大小、形状和空间位置。
几何定位的基本原理源于测量学的前方交会方法，它是根据两个已知的摄影站点和两条已知的摄影方向线，交会出构成这两条摄影光线的待定地面点的三维坐标。
影像解译就是确定影像对应地物的性质。
简史19世纪50年代，摄影技术一经问世，便应用于测量。
当时采用地面摄取的成对像片使用同名射线逐点交会的方式进行测量，称为交会摄影测量。
那时摄影机物镜的视场角仅有30°，一个像对所能测绘的面积很小，是地面摄影测量的初始形式。
20世纪初，物镜的视场角有所扩大，并发明了立体观测法，摄影测量进入了新的发展阶段。
1901年德国的普尔弗里希(C.Pulfrich)制成了立体坐标量测仪，1911年德国蔡司光学仪器厂制造出了由奥地利的奥雷尔(E.von Orel)设计的地面立体测图仪，从此便形成了比较完备的地面立体摄影测量。
19世纪末至第一次世界大战之前，很多学者进行了空中摄影的试验,理论和设备方面都有了初步的发展。
例如，德国的S.芬斯特瓦尔德在理论上使用投影几何原理，解析地处理空间后方交会,根据3个地面控制点解算空间摄影站点的坐标；提出了像片核线的定义以及像对的相对定向和绝对定向的概念。
奥地利的山甫鲁(T.Scheim-pflug)首先提出像片纠正、双像投影测图和辐射三角测量的概念，并于1900年研制出八物镜航空摄影机。
摄影测量学
摄影测量学>1. 摄影测量学的定义:是对研究的物体进行摄影，量测和解译所获得的影像获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。
内容：获取被摄物体的影像，研究影像的处理理论、技术、和设备，以及将所处理和量测得到的结果以图解或数字的形式输出技术和设备。
2. 主要特点：在像片上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理等条件的限制;所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富直观，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息；可以拍摄动态体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快，效率高；产品形式多样。
3. 摄影测量学的分类:按摄影时摄影机所处位置不同：航天摄影测量（遥感技术）、航空摄影测量（主要方式）、地面摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量。
按应用领域划分：地形摄影测量、非地形摄影测量。
按处理的技术手段分：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。
4. 摄影测量学发展的三个阶段:模拟摄影测量,解析摄影测量,数字摄影测量 5. 摄影原理：小孔成像原理6. 成像公式：物方主平面Q到物点A的距离D，称为物距；像方主平面Q’到像点a的距离d，称为像距。
物镜的焦距为F。
由光学成像公式可知：1D?1d?1F 构像公式的另一种形式：xx??f27. 物镜的光圈：实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜边缘部分的投射光线都会引起较大的影像模糊和变形。
为限制物镜边缘部分的使用，并控制和调节进入物镜的光量，通常在物镜筒中间设置一个光圈。
光圈是衡量镜头能通过光线多少的重要参数，一方面可调节物镜使用面积的大小，另一方面了调节进入物镜的光亮。
镜头具有汇聚光线的能力，它里面有一个用以控制镜头有效通光口径的装置，称为光圈。
8. 快门：快门起遮盖投射光线经物镜进入镜箱体内的作用，是控制曝光时间的重要机件。
曝光时间：（了解）快门从打开到关闭所经历的时间。
常用的快门有：中心快门和帘式快门。
摄影测量学的定义
1、吉林大学2、英昌明3、工程测量专业4、摄影测量学的定义：对研究的物体进行摄影，量测和解译所获得的影像，获得被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。
摄影测量的任务：获取被摄物体的影像，研究影像的处理理论技术和设备，以及将所处理和量测得到的结果以图解或数字的形式输出的技术和设备。
2、摄影测量与遥感的区别：摄影测量侧重于几何信息；遥感测量侧重于物理信息。
3、4D技术包括什么?DEM（数字高程模型）；DLG（数字线划图）；DRG（数字栅格图）；DOM(数字正射影像)4、数字摄影测量的特点：①无需接触物体的本身获得被摄物体影像资料；②由二维影像重建三维坐标；③面采集数据方式；④同时提取物体的几何和物理信息；⑤产品形式多样5、摄影测量学的发展历程：经历了模拟摄影测量，解析摄影测量和数字摄影测量三个发展阶段。
6、航向重叠度的定义：沿航向重叠部分与像片长度之比；航向重叠一般应达到60%，至少不小于53% 7、旁向重叠度的定义：旁向重叠部分的长度与像片长度之比；旁向重叠为35～15%。
8、竖直摄影测量的定义：摄影瞬间摄影机的主光轴处于铅垂方向的摄影。
9、航摄有哪些框标？机械框标和光学框标。
10、摄影基线定义：相邻摄站间的连线。
11、像片主距：摄影物镜后节点至像平面的距离。
12、摄影机焦距：摄影机物镜后主点至焦点的距离。
13、摄影比例尺：像片上某两点间的距离与地面上相应两点的水平距离之比，叫像片比例尺。
通常用表示：f——摄影镜头的焦距；H——镜头中心相对于地面的高度，称为相对航高。
14、航高概念：飞机在飞行过程中距地球上某一基准面的垂直距离。
随基准面的不同，航高分为：绝对高度——相对于平均海平面的垂直距离；相对高度——相对于平均海平面以外的某一基准面的垂直距离。
15、航线弯曲：航空摄影测量中把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲。
16、像片旋角：在像片平面内，所选定的像片坐标系绕主光轴旋转的角度。
摄影测量学
摄影测量学第一章绪论1.简述摄影测量学发展现状与趋势答：摄影测量就是利用摄影技术（主要是航空摄影也可是地面摄影)摄取物体的影像，从而识别此物体并测求其形状及位置。
摄影测量发展至今可分为三个阶段，即模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。
分为四个趋势：①空间数据信息获取的发展趋势。
②空间信息处理的发展趋势。
③空间信息管理的发展趋势。
④空间信息应用的发展趋势2.什么是4D产品？DOM的概念？TDOM的概念答：由数字高程模型DEM，数字正射影像图DOM，数字线划图DLG，数字栅格图DRG组成。
DOM，是对航空相片进行数字微分纠正，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，它同时具有地图几何精度和影像特征的图像。
TDOM，是真正摄影像，通过数字表面模型来纠正，完全垂直的建筑物能够正确定位，无掩蔽的区域。
3.什么是摄影测量学，摄影测量发展的三个阶段答：摄影测量就是利用摄影技术（主要是航空摄影也可是地面摄影)摄取物体的影像，从而识别此物体并测求其形状及位置。
摄影测量发展至今可分为三个阶段，即模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。
第二章影像获取1.航空摄影及其基本要求答：航空摄影就是以航空飞行器（飞机、汽球、飞艇等）为平台，用航空摄影机按摄影计划摄取地面物体影像的过程。
利用安装在航摄飞机上的航摄仪或数码相机从空中一定角度对地面进行摄影航摄仪或数码相机在曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面成图速度快、精度高、是中小比例尺地形图主要成图方式。
第三章摄影测量的基础知识（可不做）1.简叙中心投影的几种作图方法。
答：1.地面上点的中心投影法作图步骤:(1)找迹点T:(2)找主合点i;(3)连T1i与SA，交点为a。
2.直线的中心投影作图作图步骤:(1)找迹点T1;(2)找合点i1;(3)连T1i1与SA,交点为a;(4)连T1i1与SB,交点为b;(5) a与b连线。
3.地面上铅垂线中心投影作图作图步骤:(1)按E面上点作图方式确定a;(2)找像底点n;(3)连接na;(4) na与SB的交点为b;(5) a与b连线。
测量学概论-摄影测量学
无压平误差；无颗粒噪声。
无需冲洗 无需扫描
无压平误差 无颗粒噪声
为摄影测量 应急响应
提供了基础 为摄影测量
高精度 提供了基础
数码相机为多视觉摄影提供了实际的可能
多 视 匹 配 -- 增加匹配的可靠性
Twin view match is an ill-posed problem, there is no redundancy in each observation。 （双视图匹配是一个病态的问题，在每个
搜索区(>目标区)
x=012; y=1
x=1; y=0
xx=x=1=012345890－67; ; ; yyy===000
然后将目标区，沿 x、y方向顺序与搜索区叠合。
mi n g1( x, y) g2 ( x Δx, y Δy)
Δx,Δy
x=6; y=3
当x=6; y=3 灰度差绝对值之和为最小－－同名点
进行前方交会，求解未知点的坐标 A（X、Y、Z）。
A
b1
a1
S1
b2
a2
a1
a2
B
b1
b2
S2
由计算机视觉，看 摄影测量
计算机视觉的研究目标是使计算机具有 通过二维图像认知三维环境信息的能力，
《马颂德、张正友：计算机视觉－－理论与算法，1998》
左手前 －右手后
左手右 －右手左
左眼
左手左 －右手右
多次回波 多次回波－－这是激光特有的优势！
影像
LIDAR点云 地面点 断面
树上点
面 树林
屋顶
地面
LiDAR穿透海水
摄影测量学
一、名词解释摄影测量学含义：传统的摄影测量学是利用光学摄影机获得的像片，研究和确定被摄影物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科和技术。
内容：获取被摄影物体的影像、研究单张和多张像片的处理方法，以及将可处理和量测得到的结果以图件或数字形式输出的方法和设备。
分类：按距离远近：航天摄影测量，航空，地面，近景，显微按用途：地形，非地形按技术处理方法：模拟法，解析，数字摄影测量与遥感是对作接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译的过程获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。
2、像片分类（三个阶段）：1）模拟法摄影测量摄影测量用的摄影仪器——摄影经纬仪，作业方法——“交会摄影测量”；2）解析法摄影测量3）数字摄影测量：指从摄影测量和遥感可获取的数据中，采集数字化图形成数字/数字化影像，在计算机中进行各种数值、图形和影像处理，研究目标的几何和物理特性，从而获得各种形式的数字产品和可视化产品。
摄影测量的作业步骤：1）航空摄影 2）航测外业 3）航测内业内业的三种成图方法：1）综合法：适用于平坦地区大比例尺的测图(选长焦距常角摄影机)2）分工法：适用于丘陵地区中、小比例尺的测图(选短焦距特宽角摄影机)3）全能法：适用于各类地区的各种比例尺的测图(选中焦距宽角摄影机)物镜的特征是有一对主点、一对焦点、一对节点。
当物空间与像空间介质相同时，物镜两节点与两主点重合。
即两主点有两节点的性质。
物镜的成像公式：1/f = 1/D + 1/d （高斯公式）牛顿透镜公式：X*x=f2光圈的作用：1）调节物镜的使用面积2）调节进入物镜的通光量3）调节景深航摄比例尺：1/m = l/L =f/H像场角：物镜像方主点对像场直径的张角像片倾角α：主光轴偏离铅垂线SN的夹角α（α<=3°的摄影是竖直摄影）摄影航高H：指摄影物镜对摄影分区的平均高程基准面的高度。
绝对航高：摄影物镜相对于平均海水面的航高。
摄影测量学
1摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。
2航向重叠：供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。
3单像空间后方交会：知道像片的内方位元素，以及不在同一直线上的三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。
4外方位元素：用以确定摄影瞬间摄影机或像片空间位置，即摄影光束空间位置的数据。
5核面：通过摄影基线与任意物方点所作的平面称作通过该点的核面。
6数字摄影测量：是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科；或即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝，数字影像或数字化影像）提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量分支学科。
1．像对立体观察应该满足的条件是什么？（5分）答：像对立体观察应满足的条件有：（1）两张像片必须是在两个不同摄站点对同一景物摄取的立体像对，立体相对必须有一定重叠的地物。
（1分）（2）每只眼睛只能观察像对中的一张像片，这一条件称之为分像条件。
（1分）（3）两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行，并且两同名点的距离与眼基线尽量相等。
（1分）（4）两像片的比例尺相近，不能差别太大（差别<15%）（1分）2. 光束法区域网平差的基本思想是什么？（6分）答：光束法区域网空中三角测量是以每张像片(一个摄影光束，即一幅影像所组成的一束光线)作为平差的基本单元，以中心投影的共线条件方程作为平差的基础方程；（2分）通过各个光线束在空间的旋转和平移，使模型之间公共点的光线实现最佳的交会，并使整个区域最佳的纳入到已知的控制点坐标系统中去；（2分）建立全区域统一的误差方程式，整体解求全区域内每张像片的6个外方位元素以及所有待求点(加密点)的地面坐标。
摄影测量学的定义
摄影测量学的定义摄影测量学的定义摄影测量学是一门研究利用摄影技术进行地形测量、地图制图和空间信息获取的学科。
它是将摄影技术与测量学原理相结合，通过对物体在照相机中的投影进行几何分析，从而获得物体的三维坐标和形状等信息的一门交叉学科。
1. 摄影测量学的起源摄影测量学最初起源于19世纪末期，当时人们开始使用航空摄影技术来制作地图。
20世纪初期，随着航空工业和电子技术的发展，摄影测量学逐渐成为一门独立的学科，并被广泛应用于军事侦察、城市规划、资源调查、环境监测等领域。
2. 摄影测量学的基本原理摄影测量学主要依靠几何光学原理来分析物体在照相机中的投影。
当物体在照相机中被拍摄时，它们会被成像到底片上。
底片上的图像与实际物体之间存在着一定比例关系，这种比例关系可以通过几何分析来确定。
通过对底片上的图像进行测量，可以计算出物体在三维空间中的坐标和形状等信息。
3. 摄影测量学的应用领域摄影测量学被广泛应用于地形测量、地图制图和空间信息获取等领域。
其中，航空摄影是摄影测量学的重要应用之一。
航空摄影可以利用飞机或无人机等载具对地面进行高空拍摄，从而获取大范围、高精度的地形数据。
此外，摄影测量学还可以应用于城市规划、资源调查、环境监测等领域。
4. 摄影测量学的发展趋势随着数字技术和卫星遥感技术的不断发展，摄影测量学正朝着数字化、智能化方向发展。
数字化技术使得数据处理更加精确和高效，智能化技术则可以实现自动化处理和分析。
此外，虚拟现实和增强现实技术也为摄影测量学带来了新的发展机遇。
5. 摄影测量学的未来前景随着社会经济的不断发展和科技水平的不断提高，摄影测量学的应用前景将会更加广阔。
未来，摄影测量学将会在智慧城市、环境保护、灾害预警等领域发挥更加重要的作用。
同时，随着人工智能和大数据技术的不断发展，摄影测量学也将会迎来更加广阔的发展机遇。
摄影测量学
摄影测量学摄影测量学是一门研究利用摄影和测量学相关原理和惯例，收集并处理摄影照片上的信息，以对地表上客观存在的景观、构筑物等进行描述和测量的应用技术的学科。
主要研究内容是通过利用摄影获取的成像数据，实现对地面或三维物体的测量和信息表达的技术。
它的研究具有重大的现实意义，包括空间制图、电子地图、遥感决策、土地调查、测距、遥感环境监测等。
摄影测量在获取地理和空间数据时，具有准确性高，质量好，速度快，且不受阻碍的优点。
它能够获取地形测量图、挡土墙、河道、桥梁等建筑物的基本信息，以及城市规划、管网建设和再开发等地籍测绘工作。
从原理上说，摄影测量是一种通过利用摄影技术，在空间上形成的图像投影，从而对真实的地形、构筑物进行测量的应用技术。
它是测量学的一种重要方法，是一种以摄影测量为基础，利用摄影机构和测量学基本原理，通过放大、调整摄影机记录地表或构筑物特征的技术和方法。
近年来，摄影测量技术在空间信息处理中得到了广泛应用，它是地理信息定向采集的重要工具之一。
传统摄影测量只使用静态摄影，而近年来，随着无人机技术出现，摄影测量技术也发展到可以用无人机提供动态摄影数据，这大大提升了摄影测量的精度和活动范围。
同时，摄影测量技术也不断完善，从传统的拍摄直线和面的摄影技术，发展到多角度拍摄的三维模型技术，再到最近由空间信息处理技术连接的自动变型摄影；从人工测量技术到电脑处理技术，再到机器视觉处理技术，使得摄影测量技术具有越来越强大的功能。
总之，随着空间信息技术的发展，摄影测量技术必将有着越来越重要的应用，为专业的地理信息系统的建立和完善，以及智能城市等新兴领域的发展，提供有力的支持。
然而，由于技术发展的不断演进，摄影测量技术也面临着越来越多的挑战，因此，提升技术精度和效率，探索新的应用理论是摄影测量学未来发展的方向。
(整理版)摄影测量学(武大)07袁修孝
卫星遥感技术
卫星遥感技术是利用卫星搭载的 传感器获取地球表面信息的一种
技术。
卫星遥感技术具有覆盖范围广、 信息量大、实时性强等特点，广 泛应用于环境监测、城市规划、
资源调查、气象预报等领域。
卫星遥感技术包括卫星平台、传 感器、数据处理和信息提取等多 个环节，能够提供多尺度、多分
辨率的地理信息数据。
(整理版)摄影测量学(武大)07袁修 孝
contents
目录
• 摄影测量学概述 • 摄影测量学的基本原理 • 摄影测量学的技术与方法 • 摄影测量学的实践与应用 • 摄影测量学的未来发展与挑战
01 摄影测量学概述
摄影测量学的定义与特点
摄影测量学的定义
摄影测量学是一门通过分析摄影影像获取目标几何和物理信息的一门科学。它 利用摄影影像获取目标的三维坐标、形状、大小、运动状态等信息，经过处理 和解析，为各领域提供可靠的数据支持。
提高摄影测量学的精度与效率的方法
优化算法和技术
不断研究和优化摄影测量的算法和技术，提高数据处理和分析的 精度和效率。
多平台和多角度观测
利用多种平台和多角度观测技术，获取更加全面的数据信息，提高 测量精度。
集成化数据处理
将摄影测量与其他相关技术进行集成，形成一套完整的数据处理和 分析系统，提高工作效率。
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土地资源调查中的应用
01
02
03
土地利用调查
摄影测量技术能够快速获 取大范围土地的利用现状， 为土地资源管理和规划提 供基础数据。
土地变更监测
通过定期的摄影测量，可 以监测土地利用的变化情 况，及时发现非法占用和 破坏土地资源的行为。
摄影测量学
一．名词解释1.解析相对定向：根据摄影时同名光线位于一个核面的条件，利用共面条件方程解算立体像对中两张像片的相互关系参数，使同名光线对对相交。
2.GPS辅助空中三角测量：利用载波相位差分GPS 动态定位技术获取摄影时刻摄影中心的三维坐标，将其作为带权观测值引入摄影测量区域网平差中，整体确定物方点坐标和像片外方位元素并对其质量进行评定的理论和方法。
3.GPS 辅助空中三角测量的作用是大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，提高生产效率，降低生产成本。
4.像主点：相机主光轴与像平面的交点。
4.主合点：地面上一组平行于摄影方向线的直线在像片上构像的交点。
5航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度。
6旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠。
8景深：远景与近景之间的纵深距离称为景深9.单片空间后方交会：利用单张影像覆盖范围内一定数量的地面控制点与其对应的像点，据共线条件方程反求影像外方位元素的方法。
10.单片空间后方交会：在单张像片上，利用一定数量的地面控制点及其对应的像点坐标，根据共线条件方程求解像片的 6 个外方位元素。
11.影像的内方位元素：是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数。
12.影像的外方位元素：表示摄影中心和像片（或摄影光束）在地面坐标系中的位置和姿态的参数为外方位元素。
一张像片的外方位元素包括六个参数：其中三个是直线元素，用于描述摄影中心的空间坐标值；另外三个是角元素，用于描述像片的空间姿态。
13.空间前方交会：已知立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标，确定相应地面点在物方空间坐标系中坐标的方法。
14.空间后方交会：利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程或反求像片的外方位元素这种方法称为单张像片的空间后方交会。
15.摄影基线：相邻两摄站点之间的连线。
15.核线：立体像对中，同名光线与摄影基线所组成核面与左右像片的交线。
16.相对定向元素：恢复相邻像片间摄影光束相互位置关系的参数。
摄影测量学
摄影测量学1.摄影测量学：利用光学摄影机摄取像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术。
通俗的讲，是信息的获取及对信息加工、处理和相互关系的一门科学技术2.摄影测量的分类：按摄影平台位置分为：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量；按用途分为：地形摄影测量和非地形摄影测量3.解析空中三角测量：是指用计算的方法，根据少量地面控制点，按一定的数学模型，平差解算出待定点（或加密点）的平面位置和高程及每张像片外方位元素的测量方法4.摄影测量的特点：1.无需接触物体本身，受自然和地理等条件的限制少2.信息丰富逼真3.获取资料速度快，能反应物体不同时期动态变化有良好的量测精度4.只要物体能被成像，都可以使用摄影测量的方法和技术解决某一方面的问题5.框标的作用：建立框标坐标系、用于改正底片变形、用于确定扫描坐标系与像平面坐标系的关系6.摄影比例尺：航摄片上一线段为l的影像与地面上相应线段的水平距离L之比7.航空摄影前的准备工作：1.确定摄区范围2.选择航摄仪3.确定摄影比例尺4.确定摄影航高5.需要的像片数、日期及航摄成果的验收等8.像片的重叠式进行立体观察、量测及像片连接的必须条件，在同一航线上，相邻两像片应有一定范围的影像重叠，称为航向重叠（60%~65%，最小不小于53%）；相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠（30%~40%，最小不小于15%）9.像片倾角：在摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅直方向的夹角（2°-3°）10.五个重要的坐标系：（1）像平面坐标系P-xy（x-x0,y-y0）；（2）像空间直角坐标系S-xyz（Xa，Ya，-f）；（3）像空间辅助坐标系S-uvw（4）摄影坐标系D-XYZ（5）大地坐标系~~~~~~其中2与3坐标转换的关系式：已知像点坐标（x,y,-f），关系式为[u,v,w]T=R[x,y,-f]T,R T=R1 ,R为旋转矩阵11.方位元素：描述确定航空摄影瞬间摄影中心与像片在地面设定的空间坐标系中的位置和姿态的参数；内方位元素：描述摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括摄影中心到像片的垂距f及像主点o在框标坐标系中的坐标x0,y0；外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，包括摄影瞬间摄影中心S在摄影坐标系的坐标Xs,Ys,Zs和三个角元素φωκ12.中心投影构象方程式及其推导见书本48页13.像点位移：地面点在航摄像片上的构像相对于理想情况下构象位置的差异。
摄影测量学
1.摄影测量学：是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
其任务是：测制各种比例尺的地形图、建立地形数据库，为地理信息系统、各种工程应用提供基础测绘数据。
2.模拟摄影测量：利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。
投影方式：物理投影。
3.解析摄影测量：以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。
数字投影。
4.数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。
数字投影。
5.影像信息学: 是一门记录、存储、传输、量测、处理、解译、分析和显示由非接触传感器影像获得的目标及其环境信息的科学、技术和经济实体。
6.遥感通常是指通过某种传感器装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，获取其特征信息（一般是电磁波的反射辐射和发射辐射），并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。
7.摄影比例尺，又称为像片比例尺，其严格定义为：航摄像片上一段为l的影像与地面上相应线段的水平距离L之比，称之为摄影比例尺，即1/m=l/L。
8.当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时，摄影机的物镜中心至该面的距离成为摄影航高，一般用H表示.9.摄影测量生产对摄影资料的基本要求主要包括：影像的色调、像片重叠、像片倾角、航线弯曲、像片旋角。
10.投影射线会聚于一点的投影称为中心投影。
11.正射投影：若投影光线相互平行且垂直于投影面。
12.阴位：负片影像和地面的实际方向相反，投影中心位于物和像之间。
阳位：如果将负片P绕投影中心S翻转至P’的位置，投影中心位于物和像同侧。
摄影测量学的概念
摄影测量学：基本概念、设备、图像处理与测量技术及应用摄影测量学：基本概念、设备、图像处理与测量技术及应用一、摄影测量基本概念摄影测量学是一门通过摄影手段获取目标物体的图像，并通过对这些图像的分析、处理和解析，以获取目标物体的形状、大小、位置以及空间几何关系等信息的学科。
摄影测量学在科学、工程、建筑、医学等多个领域有着广泛的应用。
二、摄影系统与设备摄影测量学的研究和应用，需要借助专业的摄影系统和设备。
这些设备包括相机、镜头、三脚架、灯光、反射镜等。
其中，相机是核心设备，它能够捕捉到目标物体的图像。
镜头的选择也会影响图像的清晰度和细节。
三脚架用于稳定相机，防止抖动，提高拍摄质量。
灯光和反射镜等设备则用于创造合适的拍摄条件，以便更好地捕捉目标物体的细节。
三、图像获取与处理获取目标物体的图像是摄影测量的第一步。
这一步需要确保相机和镜头的正确设置，以获取高质量的图像。
在获取图像后，需要进行一系列的处理和解析，包括图像增强、去噪、特征提取等步骤，以便更好地提取出目标物体的信息。
四、目标物体几何形状的测量与描述通过摄影测量，我们可以获取目标物体的几何形状信息。
例如，我们可以通过图像处理技术，测量出目标物体的长度、宽度、高度等尺寸。
此外，我们还可以获取到目标物体的形状信息，如表面曲率、角度等信息。
五、目标物体的位置与姿态测量除了几何形状的测量，摄影测量还可以获取目标物体的位置和姿态信息。
通过分析多张图像中目标物体的相对位置和角度，我们可以推算出目标物体的空间位置和姿态。
这种信息对于理解目标物体的运动和动力学特征具有重要的意义。
六、摄影测量技术在各个领域的应用摄影测量技术在各个领域都有广泛的应用。
例如，在建筑领域，摄影测量被用于获取建筑物的三维模型和空间信息；在医学领域，摄影测量被用于获取人体结构和器官的三维模型；在地理信息系统领域，摄影测量被用于获取地物的三维信息和空间关系；在安全监控领域，摄影测量被用于获取目标的运动轨迹和行为分析等。
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<<摄影测量学复习提纲>>1. 摄影测量学的定义:是对研究的物体进行摄影，量测和解译所获得的影像获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。
内容：获取被摄物体的影像，研究影像的处理理论、技术、和设备，以及将所处理和量测得到的结果以图解或数字的形式输出技术和设备。
2. 主要特点：在像片上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理等条件的限制;所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富直观，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息；可以拍摄动态体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快，效率高；产品形式多样。
3. 摄影测量学的分类:按摄影时摄影机所处位置不同：航天摄影测量（遥感技术）、航空摄影测量（主要方式）、地面摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量。
按应用领域划分：地形摄影测量、非地形摄影测量。
按处理的技术手段分：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。
4. 摄影测量学发展的三个阶段:模拟摄影测量,解析摄影测量,数字摄影测量5. 摄影原理：小孔成像原理6. 成像公式：物方主平面Q 到物点A 的距离D ，称为物距；像方主平面Q ’到像点a 的距离d ，称为像距。
物镜的焦距为F 。
由光学成像公式可知：构像公式的另一种形式： 7. 物镜的光圈：实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜边缘部分的投射光线都会引起较大的影像模糊和变形。
为限制物镜边缘部分的使用，并控制和调节进入物镜的光量，通常在物镜筒中间设置一个光圈。
光圈是衡量镜头能通过光线多少的重要参数，一方面可调节物镜使用面积的大小，另一方面了调节进入物镜的光亮。
镜头具有汇聚光线的能力，它里面有一个用以控制镜头有效通光口径的装置，称为光圈。
8. 快门：快门起遮盖投射光线经物镜进入镜箱体内的作用，是控制曝光时间的Fd D 111=+2f x x ='重要机件。
曝光时间：（了解）快门从打开到关闭所经历的时间。
常用的快门有：中心快门和帘式快门。
9.有效孔径d与物镜焦距F之比称相对孔径（d/F)。
相对孔径的倒数K＝F/d，称为光圈号数。
10.景深：指被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。
景深与物距、光圈号数及物镜焦距有关，物距越大或光圈号数越大，景深也越大。
11.量测用摄影机三个特征：（1）量测用摄影机的像距是一个固定的已知值，（2）量测用摄影机承片框上具有框标（3）内方位元素值是已知的12.黑白摄影处理过程一般分为四大步：显影、定影、水洗和干燥。
（具体内容了解了解）13.摄影处理的目的:是使所摄景物的影像显现出来并得到固定。
显影处理：是利用显影液使感光材料乳剂层中受光后的卤化银晶体内的银离子大量地还原为银原子，使曝光后感光材料上的潜影经显影液的氧化作用，将潜像转成可见影像。
定影处理：采用化学方法溶解所有剩余卤银物质，以便得到稳定的影像。
水洗与干燥处理：定影工作完成后，感光材料乳剂层表面附有大量的络盐和杂质，需用水清洗掉在30分钟以上。
以水洗后的感光材料应用海绵，毛巾等物除去表面水滴，然后放在通风的地方晾干。
14.航空摄影：将航摄仪安放在飞机或其他航空飞行器上，从空中对地面景物的摄影。
15.航空摄影的基本要求：飞机飞行稳定性好、保持一定的高度、航行路线直、飞行速度适宜、续航时间长。
竖直摄影：摄影瞬间摄影机主光轴处于铅垂方向的摄影。
以测绘地形图为目的的空中摄影多采用竖直摄影的方式。
要求航摄机在曝光的瞬间物镜主光轴垂直于地面。
像片倾角要小于 2 °~3 °。
竖直航空摄影分类:面积航空摄影、条状地带航空摄影、独立地块航空摄影。
（1）相对航高：是指摄影瞬间摄影物镜相对于被摄区域内地面平均高程基准面的高度，用H表示，按H=m•f计算得到。
（2）绝对航高：是指摄影瞬间摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海波高度。
通过H绝=H+h平均地计算得到。
16. 摄影测量对空中摄影的基本要求：*（1）摄影比例尺Hf m1＝ M 为像片比例尺分母，H 为摄影高度或称航高空中摄影时飞行航高H 的变化量ΔH （也称航高差）应限制为 ΔH ≤5％H 另外，测量规范还规定同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于30m ；摄影区域内实际航高与设计航高之差不得大于50m 。
（2）像片重叠度摄影测量使用的航摄像片，要求沿航线飞行方向两相邻像片上对所摄地面有一定的重叠度，称为航向重叠度。
对于区域摄影，要求两相邻航带像片之间也要有一定的影像重叠，称为旁向重叠度。
航向重叠度 Px%＝Px/lx ×100％旁向重叠度 Py%＝Py/ly ×100％Lx ，ly 表示像幅的边长；Px ，航向重叠度的实用公式为：式中h 为摄区内地面高差，H 为摄影航高。
正常规定航向重叠度Px ％＝65％（3）航带弯曲度是指航带两端像片主点之间的直线距离L 与偏离该直线最远的像主点到该直线垂距δ的比，一般采用百分数表示： 航带弯曲度一般规定不得超过3％。
（4）像片旋偏角相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角称为像片的旋偏角，对像片的旋偏角，一般要求小于6°，个别最大不大于8°，而且不能连续三片有超过6°的情况。
17．航摄像片影像的误差主要来源：（1）底片变形（2）航摄机物镜畸变差（3）大气折光差（4）地球曲率影响18.主色和补色:三种颜色中任一种颜色均不能由其余两种颜色混合而成，三种颜色按不同的比例混合可形成各种色调的颜色，称为主色或三原色；如果两种颜色的光混合产生白色或灰色，则这两种颜色就称为互补色。
黄和蓝，红和青，绿和品红为互补色。
三原色：蓝绿红19.（1）加色法:是将三原色按照不同比例进行光学混合,得到其他颜色。
（2）减色法:从白光中减去主色而获得补色的过程。
20.滤光片：染成某种颜色的有色玻璃透明片，属于选择性吸收的透明体21.数码相机(电子元件)与传统相机（银盐胶卷）的本质区别在于所采用的感光介质不同。
22．中心投影的基本知识*用一组假想的直线将物体向几何面投射称为投影。
其投影线称为投影射线。
投影的几何面通常取平面称为投影平面。
在投影平面上得到的图形称为该物体在投影平面上的投影。
投影有中心投影与平行投影两种，而平行投影中又有斜投影与正射投影之分23.航摄像片是摄区地面的中心投影24.航片上特殊的点、线、面。
（P31）25.摄影测量中常用的坐标系（P34）（1）像平面坐标系（（1）框标坐标系（2）像平面直角坐标系（3）以主纵线为Y 轴的像平面坐标系）（2）像空间坐标系（S －xyz ）（3）像空间辅助坐标系（S －XYZ ）（4）摄影测量坐标系（P-X P Y P Z P ）（5）地面测量坐标系（t －XtYtZt ）（6）地面摄影测量坐标系（A-XtpYtpZtp ）26.内方位元素含义：描述摄影物镜像方节点与相片之间相关位置的参数称为相片的~相关：内方位元素可以确定摄影物镜后节点相对于像片平面的关系。
因此，测图时可以利用像片的内方位元素建立和摄影光束完全相似的投影光束。
从解析观点看，利用像片的内方位元素，可将像点在框标坐标系P-xy 中的量测坐标转换成像空间直角坐标系S-xyz 中的坐标，用于解析计算。
它是摄影测量中重要的基本数据。
27.外方位元素含义：在恢复内方位元素的基础上，确定航摄相片在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数。
28.像点在不同坐标系中的变换（P39）（1）像点的平面坐标变换（2）像点的空间坐标变换29.构像方程1.一般地区的构像方程—共线条件方程⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡s A s A s A Z Z Y Y X X Z Y X λ1 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡f y x c c c b b b a a a f y x Z Y X 321321321R===)()()()()()()()()()()()(333222333111s s s s s s s s s s s s Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a f y Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a fx -+-+--+-+--=-+-+--+-+--=上述方程描述的是摄影瞬间像点、摄影中心和物点三点共线的几何关系。
2.平坦地区的构像方程：1132312322213231131211++++=++++-=y a x a a y a x a Y y a x a a y a x a X上述方程为地面水平时的中心投影构像方程，它反映了两个平面对应点之间的投影变换关系称为投影变换公式用此公式可以将倾斜像片变换为水平像片。
30. 利用航摄像片上三个以上像点坐标和对应像点坐标和对应地面点坐标，计算像片外方位元素的工作，称为单张像片的空间后方交会。
（概念）（P50） 31.计算过程：（1）获取已知数据。
从航摄资料中查取平均航高与摄影机主距；获取控制点的地面坐标并转换为地面摄测坐标。
m, x0 , y0 , f , Xtp, Ytp, Ztp（2）量测控制点像点坐标并作系统误差改正 x, y（3）确定未知数初值 Xs0, Ys0, Zs0, ϕ0, ω0, κ0（4）用三个角元素的初值，计算各方向余弦值，组成旋转矩阵R（5）逐点计算像点坐标的近似值（6）逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式（7）计算法方程的系数矩阵A T A 和常数项A T L,组成法方程式（8）解法方程，球的外方位元素的改正数（9）用迭代法计算外方位元素的新值（10）将求得得外方位元素改正数与规定的限差比较，若小于限差，则迭代结束。
否则用新的近似值重复。
32.像点位移：理论上讲，理想像片可以作为地形图直接使用。
但是由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当像片有倾斜，地面有起伏时，便会导致地面点的实际构像位置与理想情况下的构像位置存在差异，这种点位的差异称为像点位移。
构像比例尺（了解）：在航摄像片上，某一线段构像的长度与地面上对应线段水平距离之比，就是航摄像片上该线段的构像比例尺。
在像片水平，地面也水平的理想情况下，像片的比例尺才是个常数。
不同相对航高的线段，具有不同的构像比例尺，线段航高越小，构像比例尺越大33.立体视觉的条件：（1）生理视差的绝对值小于0.4mm（2）物体在左右两眼内的两个构象在同一眼基线平面内人造立体观察的条件：（1）两张像片必须是在左、右两个位置对同一个物体进行摄影而获得的。
（2）分像条件：一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即左眼看左像，右眼看右像。