摄影测量基础教案

摄影测量基础教案
教案
2013~2014学年度第一学期
授课教师：课程名称：摄影测量基础
授课班级：12测量
授课周数：9
周学时：2
总学时：18
教案
班级：12测量
2013年9月6日
3.2 数字化影像的方法，一种是直接用数字摄影机和各种数字式扫描仪获得，称为数字影像；另一种则是用各种数字扫描仪对已得到的相片影像进行扫描，称为数字化影像。

3.3 20世纪90年代数字摄影测量系统进入实用化阶段，并逐步代替传统的摄影测量仪器和作业方法。

我国自行研制的全数字摄影测量系统VirtuoZo与JX-4A已在我国大规模用于摄影测量生产作业，并在国际上得到应用。

表1 摄影测量的发展历程
三、影像信息学的形成与发展
1、影像信息的形成：摄影测量与遥感技术有机的结合起来，成为地理信息系统（GIS）技术中的数据采集与更新的重要手段；反过来，GIS是摄影测量与遥感技术
教案
班级：12测量
2013年11月1日
图1物镜的成像
2.3 物镜的像场、像场角、分解力：在视场面积内能获得清晰影像的区域称为像场，而物镜像方主点与像场直径所张的角称为像场角，分解力一般以1mm宽度内能清晰分辨的线条数来表示。

2.4 物镜的光圈与光圈号数：光圈的作用主要是控制和调节进入物镜的光量，并且限制物镜成像质量较差的边缘部分的入射光。

2.5 摄影机快门：摄影机快门是控制曝光时间的机件装置，它是摄影机的重要部件之一。

2.6 检影器：用来调整像距使检影平面上的影像清晰的过程叫做对光。

3、摄影机简介
3.1摄影机按使用目的分为专业摄影机和普通摄影机两
相邻摄影站航摄仪物镜中心，航摄像片的像幅边长为l ，其相应被摄地面的实际长度为L ，由平行四边形S 1S 2A 1A 2，可得)%1(%2121L P L P L A A S S B
x x -=-===，又因为ml L H f m L ===,11，所以ml P B x %)1(-=，同理可得旁向航带间距ml P D y Y %)1(-=
2.6 航带弯曲度：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，即%100%
⨯=L
R δ，航带弯曲度一般规定不超过3%。

2.7 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，习惯用K 表示。

3、空中摄影质量的评价：（1）负片上影像是否清晰、框标影像是否齐全，像幅四周指示器件的影像是否清晰
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班级：12测量
2013年11月8日
图1
2、正片和负片
1.1 正片：像片在投影中心和被摄物体之间
1.2 负片：像片在投影中心和被摄物体同侧
3、摄影测量的主要任务：把地面按中心投影规律获得摄影比例尺像片，转换成按图比例尺要求的符合正摄投影规律的影像。

4、航摄像片上特殊的点、线、面
4.1 透视变换：假设摄影地面为水平面，像平面和地平面之间的中心投影变换关系称为透视变换关系。

4.2 像片倾角、像主点、摄影机主距、航高
像片倾角：摄影平面P和地平面E是以物镜中心S 为投影中心的两个透视平面，两透视平面的交线TT称为透视轴或迹线，两平面的夹角α称为像片倾角。

像主点：过S作P面的铅垂线与像片交于o，与地面交于O，o称为像主点，O称为地主点，So称为摄影机
标系之间建立一种过渡性的坐标系，称为地面摄影测量坐标系，用D-X tp Y tp Z tp 表示。

地面测量坐标系：指的是地图投影坐标系，是国家测图所采用高斯-克吕格3°带或6°带投影的平面直角坐标系。

三、航摄像片的内外方位元素 3.1 内方位元素：x0、y0、f
图2内方位元素
3.2 外方位元素：
S
S S Z Y X 、、、、、κϕω
图3外方位线元素
四、空间直角坐标系之间的变换
图3中心投影构像方程
5.2 单张像片的空间后方交汇
已知三套坐标（像点坐标和地面控制点坐标），求得共线方程中的6个未知数。

为了求得精确的未知数和精度评定，经常选取3套以上坐标，进行平差求得6个参数。

图4单张空间后方交会
六、航摄像片比例尺
6.1 像片水平且地面为水平面的构像比例尺
教案
班级：12测量
2013年11月15日
外方位元素和同名像点的像坐标结算相应地面点坐标的工作，叫做空间前方交会。

3.2 立体像对前方交会公式含义及推算：
图1立体像对的空间前方交会
已知：量得两像点坐标
2
2
2
1
1
1
、
、
、
、
、z
y
x
z
y
x，两航片内外
方位元素
2
2
2
1
1
1
2
2
2
1
1
1
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、κ
ϕ
ω
κ
ϕ
ω
S
S
S
S
S
S
Z
Y
X
Z
Y
X
f
y
x，由
外方位元素线元素计算的分量Bz
By
Bx、
、，由外方位元素角元素计算像空间辅助坐标系
2
2
2
1
1
1
、
、
、
、
、Z
Y
X
Z
Y
X，
①像空间坐标系→摄影测量坐标系
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
-
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
f
y
x
M
Z
Y
X
，⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
-
'
'
'
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
'
'
'
f
y
x
M
Z
Y
X
②A
a
S、
、三点共线，可以写出
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
∆
∆
∆
Z
Y
X
N
Z
Y
X
，
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
'
'
'
'
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
'
∆
'
∆
'
∆
Z
Y
X
N
Z
Y
X
，N、N'为投影系数。

主核面之间的夹角。

4.4 立体像对模型的绝对定向元素
在恢复立体像对的两张像片的相对方位的基础上，用来确定立体像对（立体模型）在地面辅助坐标系正确方位和比例尺所需要的参数，叫立体像对的绝对定向元素。

绝对定向元素是K ΩΦ,,,,,,Zs Ys Xs B 五、立体像对的相对定向 5.1 共面条件方程的一般形式
图2连续像对定向共面条件
相应光线和摄影基线共处于一个核面内，这也是恢复
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班级：12测量2013年11月22日
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班级：12测量2013年11月29日
在共同的坐标系中。

然后以单个航带模型作为一个基本单元，利用地面控制点的摄影测量坐标与实际地面坐标相等以及相邻航带公共点坐标相等为条件，将这些点经概略绝对定向后的坐标作为观测值，用平差方法在全区域同时整体解算各条航带模型的非线性变形纠正系数，从而求得各个加密点的地面坐标。

2.2 航带模型的建立：建立航带模型实际就是求得各模型点在统一的航带像空间辅助坐标系中的坐标。

1、像对的相对定向
1）建立单个立体模型：以第一张航片的像空间辅助坐标系作为像空间辅助坐标系，以后各模型的像空间辅助坐标系与第一个像空间辅助坐标系平行；但是模型比例尺和坐标原点不同。

2）建立统一的航带自由网：
2、模型比例尺归化
2.2航带模型的概略绝对定向
航带模型概略绝对定向目的是将航带模型在统一的航带像空间辅助坐标系的坐标转换到航带统一的地面参考坐标系中，取得模型的概略坐标，为区域网整体平差做准备。

1、地面参考坐标系的建立：根据首条航带模型内两地面控制点A 和B ，根据式（）将地面坐标系转换到X 轴大致与航带平行的地面参考坐标系。

⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡--⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣
⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡t tA t tA t Z Y Y X X a b b a Z Y X λ0000
2、坐标重心化：对地面参考坐标系中地面控制点坐标和航带模型辅助坐标系中模型点坐标的重心化。

3、航带模型的概略定向：是将航带模型作为一个整体，通过空间相似变换来实现，公式如下：。