第3章--摄影测量基础知识讲课讲稿
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摄影测量基础知识PPT课件
摄影测量的主要任务之一：把地面按中心投影规律获取 的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射 投影地形图
.
28
三、航摄像片上特殊的点、线、面
将空间点、线作中心投影，在投影平 面P上得到一一对应的点、线，这种 经中心投影取得的一一对应的投影关 系称为透视变换
.
29
航摄像片中的重要点、线、面
Es S ho
例 尺
大比例尺 中比例尺
1:4000 ～1:6000 1:8000 ～1:12000 1:15000～1:20000 1:10000～1:35000
1:1000 1:2000， 1:5000 1:5000 1:10000
小比例尺
1:20000～1:30000 1:35000～1:55000
1:25000 1:50000
式中m为像片比例尺分母，f为摄影机主距，H为摄影高度或称航 高。
按照摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差一般不应超过5 ％。因此，空中摄影测量飞行航高H的变换量也称航高差应限 制为：
.
15
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。
的像对
p1
p2 p1
P2
S1
S2
S1
S2
理想像对
E 正直像对
.
E
19
7同名光线、同名像点、核线、核面
摄影基线
S1
同名像点
p1 l1
核面
S2
同名核线
p2 l2
A
.
20
核面：摄影基线与同一地面点发出的两条 同名光线组成的面
核线：核面与左右像片面的交线为同名核 线
第3章 摄影测量基础知识(1-4)
《摄影测量学》
第三章 摄影测量基础知识
主要内容
一、航空摄影 二、中心投影与正射投影 三、航片上的点、线、面 四、摄影测量常用坐标系 五、像片的内、外方位元素 六、坐标变换 七、中心投影构像方程 八、像点位移
§3-1 航空摄影
一、摄影比例尺与摄影航高
摄影比例尺：航摄像片上一线段与 地面上相应线段水平距离之比 。
2.像片的重叠 航向重叠：同一航线内相邻像片之间的影像重叠60%-65%，最 小>53%
H = ml f B = ml( 1 − p%) L=l
旁向重叠：相邻航线之间的影像重叠，30%-40%最小>15%
q% L
L
(1 − q %) L
3.像片倾角 摄影机轴与铅直方向的夹角 α 垂直摄影：像片倾角小于<2 ，最大不超过3
作用：描述像点在像空间的位置 原点：摄影中心S 坐标轴：x、y轴与像平面坐标系的轴平行，z轴与摄影机轴重合
(x, y,−f )
三、像空间辅助坐标系（右手直角坐标系） S − uvw
作用：过渡性坐标系 原点：摄影中心S 坐标轴：视需要而定(怎样取? )
1. uvw 轴分别平行于地面 摄影测量坐标系 D − XYZ
•航空摄影时像片不能严格保持水平 •地形起伏
1 l = m L
因此航摄像片上的影像比例尺处处不等，摄影 比例尺是平均比例尺
航高：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，一般用H表示。
f 1 = m H
绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海水面 的航高。 相对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于其它某一基 准面或某一点的高度。
2. 以每条航线第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系
第三章 摄影测量基础知识
主要内容
一、航空摄影 二、中心投影与正射投影 三、航片上的点、线、面 四、摄影测量常用坐标系 五、像片的内、外方位元素 六、坐标变换 七、中心投影构像方程 八、像点位移
§3-1 航空摄影
一、摄影比例尺与摄影航高
摄影比例尺：航摄像片上一线段与 地面上相应线段水平距离之比 。
2.像片的重叠 航向重叠：同一航线内相邻像片之间的影像重叠60%-65%，最 小>53%
H = ml f B = ml( 1 − p%) L=l
旁向重叠：相邻航线之间的影像重叠，30%-40%最小>15%
q% L
L
(1 − q %) L
3.像片倾角 摄影机轴与铅直方向的夹角 α 垂直摄影：像片倾角小于<2 ，最大不超过3
作用：描述像点在像空间的位置 原点：摄影中心S 坐标轴：x、y轴与像平面坐标系的轴平行，z轴与摄影机轴重合
(x, y,−f )
三、像空间辅助坐标系（右手直角坐标系） S − uvw
作用：过渡性坐标系 原点：摄影中心S 坐标轴：视需要而定(怎样取? )
1. uvw 轴分别平行于地面 摄影测量坐标系 D − XYZ
•航空摄影时像片不能严格保持水平 •地形起伏
1 l = m L
因此航摄像片上的影像比例尺处处不等，摄影 比例尺是平均比例尺
航高：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，一般用H表示。
f 1 = m H
绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海水面 的航高。 相对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于其它某一基 准面或某一点的高度。
2. 以每条航线第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系
第3章__摄影测量基础知识(武汉大学)
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第三章摄影测量基础知识3.1 航空摄影 3.2 中心投影的基本知识 3.3 航摄像片上特殊的点、线、面 3.4 摄影测量常用的坐标系统 3.5 航摄像片上的内、外方位元素 3.6 像点的空间直角坐标变换 3.7 中心投影构像方程 3.8 航摄像片上的像点位移本章主要内容本章主要讲述摄影测量基础知识，重点掌握摄影测量生产对摄影资料的基本要求，摄影测量常用的坐标系统像方坐标系和物方坐标系，航摄像片的内、外方位元素；理解像点的空间直角坐标变换与中心投影构像方程；了解航摄像片上的像点位移。
3.1航空摄影航一、航空摄影前的准备1、确定摄区范围摄区太大时，要进行分区划2、航摄仪的选择平坦地区大比例尺测图非平坦地区综合法测图长焦距窄角摄计全能法测图中焦距常角或宽角综合法测图【planimetric photo】指的是航空摄影和普通测量相结合的测图方法，地物平面位置用航空摄影方法求得，地面高程或等高线用普通测量方法求得。
只用在平坦地区。
全能法测图【universal photo】指的是在航空摄影测量作业中，用同一种仪器对地物、地貌测绘成地形图的方法。
3、摄影比例尺的确定摄影比例尺(又称像片比例尺）定义：航摄像片上一线段为l 的影像与地面上相应线段的水平距离L之比。
航摄像片上影像线段的长 1 l 严格定义： = 地面上对应线段的水平距离 m L 摄影比例尺是像片的平均比例尺1 f = m Hf:摄影机主距 H:摄影航高，以摄区内的平均高程面作为摄影基准面，摄影机的物镜中心至该面的距离4、摄影航高的确定航高：航摄飞机在摄影瞬间相对与地面的高度。
航高：航摄飞机在摄影瞬间相对与地面的高度。
摄影测量第三章课件
中心投影 内外方位元素 常用坐标系 空间坐标变换
• 共线条件方程的简单推导
基本知识回顾
zy x
s 航摄仪
y
ox
Z
a
Y A
M
X
共线条件
Z
X Y Z 1 X A X s YA Ys Z A Zs
zy Y x
s
X
Z
Ztp
Zs X
Ytp
XA- Xs
M
Xs Ys N
Xtp
共线条件方程
X
Y
Z
二、 像点空间坐标变换
Z
z
y
s
Y x
y
X x
Y
R
y
Z f
X
a1 R b1
a2 b2
a3 b3
cos Xˆx
cosYˆx
cos Xˆy cosYˆy
cos Xˆz
cosYˆz
c1
c2
c3
cosZˆx
cosZˆy
cos
Zˆz
ox
R称为旋转矩阵，R为正交矩阵，由三个独立参数确定
1、求像底点坐标
XN Xs
YN ZN
Z
s
Ys H
N
xn
f
a1( X N a3 ( X N
X s ) b1(YN X s ) b3 (YN
Ys ) c1(Z N Zs ) Ys ) c3 (Z N Zs )
yn
f
a2 (X N a3 ( X N
X s ) b2 (YN X s ) b3 (YN
Ys ) c2 (Z N Ys ) c3 (Z N
Zs) Zs)
xn
f
摄影测量课件-摄影测量基础知识
攝影比例尺定義：
嚴格定義： 1 l
mL
航攝像片上影像線段的長 地面上對應線段的水準距離
攝影比例尺是像片的平均比例尺
f
:
攝影機主距
1 m
f H
H：攝影航高，以攝區內的平均高程面作為攝影基
準面，攝影機的物鏡中心至該面的距離。（攝影瞬
間攝影機物鏡中心相對於平均海水面的航高稱為絕
對航高。相對於其他某一基準面或某一點的高度均
航空攝影的過程中，我們所關心的區域往 往是要大於一幅影像所覆蓋的區域，這時 候
想想：攝影基線和像片的重疊度有什麼關係？
如果同樣的像幅大小，採用大比例尺和採 用小比例尺攝影基線長度一樣嗎？
攝影基線B 攝站點 航空攝影略圖
攝影方式
❖ 豎直航空攝影：航攝儀在曝
光瞬間物鏡主光軸與地面垂
直，通常規定像片傾角小於
一般情況下，要求航向重疊度最好為60%-65%，最小不 能少於53%；旁向重疊要求30%-40%，最小不少於15%。
思考：如果像幅是23cm*23cm，攝影比例尺是 1:10000，那麼這個像幅所覆蓋的實地面積是多大？
如果是1:50000的比例尺，面積又是多少？
23cm*10000* 23cm*10000=2.3km*2.3km 影：以飛機作為主要工作平
臺，把航攝儀安裝在航攝飛機上，
從空中一定角度對地面物體進行攝
影，飛行航線一般為西東方向，航
攝機在攝影曝光的瞬間物鏡主光軸
保持垂直地面。
而在攝影測量學中我們講的航空攝 影是主要是我們高精度的測繪地形 圖或者是進行4D產品的生產所進行 的空中攝影稱為航空攝影。我們研 究的範圍比較窄一些，而且主要指 的是針對地面進行攝影。
三、攝影測量生產對攝影資料的基本要求
摄影测量基础知识
H = m⋅ f
绝对航高： 绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相 对于平均海平面的航高
5、摄影比例尺的选择
摄影比例尺越大， 摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越 有利于影像的解译与提高成图精度， 高，有利于影像的解译与提高成图精度， 但摄影比例尺过大，增加工作量及费用， 但摄影比例尺过大，增加工作量及费用， 所以， 所以，摄影比例尺要根据测绘地形图的精 度要求与获取地面信息的需要来确定。 度要求与获取地面信息的需要来确定。 考虑因素：成图比例尺、测图方法、 考虑因素：成图比例尺、测图方法、成 图精度、经济性等因素， 图精度、经济性等因素，以及经济性和航 摄像片以后的使用可能性。 摄像片以后的使用可能性。
中比例尺
1:10000 1:25000 1:50000
小比例尺
1:20000—1:30000 1:35000—1:55000
二、空中摄影
摄影基线B
摄站点
航空摄影略图
摄影方式
• 竖直航空摄影：航摄仪在曝光瞬间物镜主光轴与
地面垂直，通常规定像片倾角小于2-3度，常用的 航空摄影方式，其影像质量无论从判读或量测方 面来看都比倾斜摄影要好，但直观性稍差。我国 目前进行的航空摄影绝大多数都是竖直航空摄影。 倾斜航空摄影： 其像片倾角a大于3度的航空摄影 称为倾斜航空摄影。这种摄影像片具有较强的透 视感，对地物和目标判读特别有利。
Q S
三、中心投影的正片位置与负片位置 负片位置指投影平面与 负片位置指投影平面与 物点在投影中心的两侧 正片位置指投影平面与物 正片位置指投影平面与物 点在投影中心的同一侧
无论正片位置还是负片位 置，像点与物点的几何关 系不变，数学表达式不变
A D
Q
b c
S
《摄影测量与遥感》课件第3章第4节
误差方程式
vx
x X S
dX S
x YS
dYS
x ZS
dZS
x
d
x
d
x
d
x
x
vy
y X S
dX S
y YS
dYS
y ZS
dZS
y
d
y
d
y
d
y
y
vx a11dX S a12dYS a13dZS a14d a15d a16d lx vy a21dX S a22dYS a23dZS a24d a25d a26d ly
点坐标x，y。
课题4 立体像对解析
（3）确定未知数的初始值
S1
课题4 立体像对解析
竖直投影情况下，角元素的 初始值为0：
Z
1
4
Y
YS
D
XS
0 0 0 0
线元素的初始值：
2
3
X
1
XS0 4
Xi
YS 0
1 4
Yi
ZS0 m f H
课题4 立体像对解析 （4）计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算
N2
AA
虽然这两个点是同名点，但它位于不同的像片上，所以他们的点投影系数也不一样
X A X S1 N1u1 X S 2 N2u2 YA YS1 N1v1 YS 2 N2v2 Z A ZS1 N1w1 ZS 2 N2w2
N1u1 N1v1
A(X,Y,Z) Y
z2
y2
S2 a2(x2,y2)
x2
同名光线对对相交
B • (S1a1 S2a2 ) 0
X
连续法解析相对定向原理
w2
第3章摄影测量基础知识
Zt Xt
T
Yt
五、地面摄影测量坐标系（D-XtpYtpZtp）
坐标原点：测区内的其一地面点 X轴：大致平行于航线方向 Z铀：铅垂线方向 右手直角坐标系。
设立原因：像空间辅助坐标系采用的是右手系，而地 面测量坐标系采用的是左手系，给像空间辅助坐标系 到地面测量坐标的转换带来了困难。为此，建立一种 过渡性的坐标系，称为地面摄影测量坐标系。
一、航空摄影前的准备
确定摄区范围
制
选择航摄仪
定
航
确定摄影比例尺
摄
计
确定摄影航高
划
需要的像片数、日期等
1. 确定摄区范围
摄区面积较大或摄区地形复杂时，要进行 分区，按分区进行摄影
2. 航摄仪的选择
平坦地区大比例尺测图
综合法测图 长焦距窄角
非平坦地区 全能法测图
中焦距常角或宽角
3.摄影比例尺（像片比例尺）的确定
yz
s
x
y -f
已知像点的像平面坐标后，就能
o
x
获得该像点的像空间直角坐标。 P
每张像片的像空间直角坐标系是 各自独立的。
三、像空间辅助坐标系S-uvw
原点：摄站点S
坐标轴可根据需要选定。
W
第一种：
S
u,v,w轴系分别平行于地 面摄影测量坐标系
Z
Y
v u
o
D
X
第二种：以每条航线内第一张像片的像空间 坐标系作为像空间辅助坐标系。
影为一平面线束。 平面曲线的中心投影一般是平面曲线。(特例） 空间曲线的中心投影是平面曲线。
3.3 航摄像片上特殊的点、线、面
透视变换定义 （Definition of the Perspective Transform）
摄影测量基础知识课件
05
摄影测量实践与技能提升
掌握基本操作技能与规范要求
摄影测量仪器设备使用
熟悉各类摄影测量仪器设备的性能、特点和操作流程，能 够准确设置参数和操作流程，确保测量数据的准确性和可 靠性。
摄影测量软件应用
掌握摄影测量软件的基本功能和应用技巧，包括数据处理 、图像拼接、三维建模等，提高数据处理和图像分析的效 率。
THANK YOU
像片控制测量与空中三角测量
像片控制测量
像片控制测量是摄影测量的重要环节之一，通过在像片上选择控制点并测定其坐标，为后续的空中三角测量提供 基础。控制点的选择应遵循一定原则，如分布均匀、覆盖整个拍摄范围等。
空中三角测量
空中三角测量是摄影测量的核心环节，通过在多张像片上确定像片之间的几何关系，从而实现对目标点的三维定 位。空中三角测量需要借助像片控制点坐标和相机内外参数等信息，通过一定的算法计算出目标点的空间位置。
摄影测量基础知识课件
目 录
• 摄影测量概述 • 摄影测量基本技术 • 摄影测量应用领域与案例 • 摄影测量新技术与发展趋势 • 摄影测量实践与技能提升
01
摄影测量概述
摄影测量的定义与分类
定义
摄影测量是指通过使用摄影机或其他传感器系统获取图像，并通过测量和分析 这些图像来获取目标物体的形状、大小、位置和运动信息的一门技术。
03
摄影测量应用领域与案例
城市规划与土地利用调查
城市规划
摄影测量技术可以提供高精度的地形 数据和空间信息，有助于城市规划师 合理规划城市空间布局，合理安排公 共设施、交通网络和绿地等。
土地利用调查
通过摄影测量技术，可以获取各类土 地利用数据，包括建设用地、农业用 地、林地等，为土地资源管理和利用 提供基础数据。
3摄影测量基础知识
Photogrammetry,2004
Photogrammetry & Remote Sensing-----Survey & Mapping Engineering
y
P S
S
a
a0
f
f
o
c
y0
P0
A
h
x x0
像片倾斜引起像点位移
A0
地形起伏引起像点位移
• 航摄像片只要消除像片倾斜与地形起伏引起的像点位移，就 能将中心投影变换为正射投影。要使这种投影具有成图比例尺
Photogrammetry & Remote Sensing-----Survey & Mapping Engineering
(n)oa0 a S
H
A
h
B A0 ( N )O
Photogrammetry,2004
Photogrammetry & Remote Sensing-----Survey & Mapping Engineering
• 航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于某一水准面 的高度，从该水准面起算向上为正。航高分为相对 航高和绝对航高。
Photogrammetry & Remote Sensing-----Survey & Mapping Engineering
相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称 为摄影航高。它是相对于被摄区域内地面平均高程基准面的 设计航高。
3、倾斜误差性质
➢等比线上的点不存在像片倾斜引起的像点位移； ➢当00 1800, a 0，则rc0 rc ，像点朝向等角点位移； ➢当 1800,a 0 ，则rc0 rc ，像点背向等角点位移； ➢当 90、270,sin 1，即在向径相等的情况下，位 于主纵线上的像点的倾斜误差最大。
第3章 摄影测量基础知识ppt课件
表示像点在像平面内位置的 平面直角坐标系。
y y'
a
oy
x
x
o'
x'
？
2D
ppt精选版
S
y
a
o
x
Z G X G
3D O
A
54
Y G
3-4 摄影测量常用的坐标系统
z
y
像
x
空 s
间
直
y
角
ox
坐
标
a
系
a(x,y,-f)
ppt精选版
55
3-4 摄影测量常用的坐标系统
原点、轴向、作用
AE
ppt精选版
作图步骤： 1）找迹点T1 2）找主合点i 3）连T1i与SA，
交点为a
48
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
已知 E 平面上有 AB 直线，在像平面上作对应的像 ab
主合点
P
作图步骤：
中 心 投 影 作 图
S
i
T T1 v
a b
i1 v
1）找迹点T1 2）找合点i1 3）连T1i1与SA，
主灭点（K）
主迹点（V） 主合点（i）
像等角点（c） 地等角点（C） k
R
t
KW
ppt精选版
k
g
G S
i
ho
hc
o
Pg
c
ho
n
hc
VN
tC
O E 43
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
底点特性
S
p
t
V
αn
N
t
a
a0 A
E A0
y y'
a
oy
x
x
o'
x'
？
2D
ppt精选版
S
y
a
o
x
Z G X G
3D O
A
54
Y G
3-4 摄影测量常用的坐标系统
z
y
像
x
空 s
间
直
y
角
ox
坐
标
a
系
a(x,y,-f)
ppt精选版
55
3-4 摄影测量常用的坐标系统
原点、轴向、作用
AE
ppt精选版
作图步骤： 1）找迹点T1 2）找主合点i 3）连T1i与SA，
交点为a
48
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
已知 E 平面上有 AB 直线，在像平面上作对应的像 ab
主合点
P
作图步骤：
中 心 投 影 作 图
S
i
T T1 v
a b
i1 v
1）找迹点T1 2）找合点i1 3）连T1i1与SA，
主灭点（K）
主迹点（V） 主合点（i）
像等角点（c） 地等角点（C） k
R
t
KW
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k
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G S
i
ho
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o
Pg
c
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n
hc
VN
tC
O E 43
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
底点特性
S
p
t
V
αn
N
t
a
a0 A
E A0
《摄影测量基础知识》课件
摄影测量基本原理包括相对定 向、绝对定向、影像立体模型 构建、影像测量及精度分析。
摄影测量的数据获取
摄影测量的设备 摄影测量的数据处理流程
摄影测量中的摄影参数
航空及卫星遥感影像、数字相机、扫描影像仪等。
包括相对定向、绝对定向、立体模型构建、三维 测量以及误差分析和精度评价。
包括焦距、主距、透镜畸变、像点坐标等。
摄影测量的数据处理
数据处理方法
数字摄影测量使用计算机对影像 进行处理，包括同名点测量、影 像匹配、立体三角测量、DEM生 成等。
错误分析和精度评价
摄影测量中的误差来源包括影像 畸变、摄影量测误差和DEM精度 误差等，需要进行错误分析和精 度评价。
摄影测量的应用
摄影测量在地图制图、建筑设计、 环境监测、城市规划等领域上都 有广泛的应用。
摄影测量基础知识
本PPT课件将介绍摄影测量的基础知识，包括定义、基础原理、数据处理、应 用以及未来趋势和影响。
什么是摄影测量
1 定义
2 作用
摄影测量是一种基于摄影 的测量方法，用于从影像 中测量物体的坐标、形状、 大小和位置等特征。
摄影测量可用于制作高精 度地图、评估路网、监测 建筑物变形、计算土地利 用、测量水体面积等众多 领域。
3 应用
摄影测量广泛应用于地理 信息、测绘、城市规划、 环境监测、农业等领域。
摄影测量的基础知识
光学基础知识
摄影测量需要了解光学基础知 识，例如相机的光学结构、感 光几何基础知 识，例如坐标和距离的计算、 三角形成像原理、投影变换等。
摄影测量的基本原理
1
最新进展
数字化、智能化、自动化、精确化是摄
未来趋势
2
影测量技术的最新趋势，立体匹配和对 象提取等技术将得到更广泛的应用。
第三章-摄影测量基础知识(一)
2、摄影比例尺的确定
摄影比例尺定义： 严格定义： 1 l m L
1 f m H
航摄像片上影像线段的长
地面上对应线段的水平距离
摄影比例尺是像片的平均比例尺
f : 摄影机主距
H：摄影航高，以摄区内的平均高程面作为摄影基 准面，摄影机的物镜中心至该面的距离。（摄影瞬 间摄影机物镜中心相对于平均海水面的航高称为绝 对航高。相对于其他某一基准面或某一点的高度均 为相对航高。）
3、摄影比例尺的选择
摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越 高，有利于影像的解译与提高成图精度， 但摄影比例尺过大，增加工作量及费用， 所以，摄影比例尺要根据测绘地形图的精 度要求与获取地面信息的需要来确定。 考虑因素：成图比例尺、测图方法、成 图精度、经济性等因素，以及经济性和航 摄像片以后的使用可能性。
在曝光瞬间，摄影机物镜所处的空间位置称
为摄站点。航线方向相邻两摄站点的空间距 离称为摄影基线，通常用B表示。
摄影基线B
摄站点
航空摄影略图
以测绘地形为目的的空中摄影多采用竖直摄
影方式，即要求航摄仪在曝光的瞬间物镜主 光轴保持与地面垂直。 竖直航空摄影 倾斜航空摄影 摄影完毕后，将感光的底片进行摄影处理， 得到航摄像片。
竖直航空摄影包括：
面积航空摄影：主要用于测绘地形图，或进行大面
积资源调查。在指定摄区内布设一系列互相平行的直 线摄影航线并覆盖整个区域的航空摄影。 条状地块航空摄影：主要用于公路、铁路、输电线
路定线和江、河流域的规划与治理工程，通常只拍摄
一条或几条航线，即沿狭长地带或规定线路进行的航
空摄影。
6、对航高差的要求
航高差：空中摄影时飞行航高的变化量
H 5% H
无人机技术智能测绘课件：摄影测量技术基础知识
摄影测量的分类
摄影测量简介
摄影测量的分类：
➢ （2）按用途分类
➢ 地形摄影测量：主要任务是测绘国家基本比例尺的
地形图和各专题图，建立地形数据库，为地理信息系 统提供三维基础数据。无人机摄影测量通常应用于地 形摄影测量。
➢ 非地形摄影测量：将摄影测量方法应用于资源 调查、变形观测、环境监测、军事侦察等领域， 主要通过从二维影像重建三维模型，提取各种 信息。
2 人机交互矢量化成图
3 在数字正射影像图上，人工跟踪框架要素数字化。
4 数字摄影测量，三维跟踪测量。
DLG示意图
习题与思考题
1. 传统与现代的摄影测量有什么本质区别？ 2. 摄影测量经历了几个发展阶段？每个阶段特点是什么？ 3. 摄影测量的数字化产品包括哪些？
DOM示意图
摄影测量产品
DOM（数字正射影像图）：
➢ （2）制作方法：
1 全数字摄影测量方法
全数字摄影测量采用数字影像进行内、相对、绝对定向，生成 DEM，进行数字微分纠正，最终生成裁切的数字正射影像图，包括 地名注记和图廓整饰。
2 单片数字微分纠正
单片数字微分纠正通过使用现有 DEM 数据和像片控制成果， 直接进行数字内定向和微分纠正，生成数字正射影像。
无人机地形摄影测量
摄影测量简介
摄影测量的任务：
摄影测量的主要任务是对地观测，据此测绘各种比例尺的地形图和专题图，如图所示，建立地 形图数据库，并贮备地理信息系统的建立与更新时需要的各种基础数据。
摄影测量的任务
摄影测量简介
摄影测量的优势
1 影像记录的物体目标客观、信息丰富、图像清晰 2 摄影测量不需要接触被测目标实物，因此测量
• 传感器搭载在航空飞机或航空器上，摄影距 离在 1~10km, 是当前摄影测量生产各种中 小比例尺地形图的主要方法。
第三章摄影测量基础知识含成像机理共享详解
正
中
射
心
投
投
影
影
§3－3 航摄像片上特殊的点、线、面
一、点
摄影中心S，像主点o，像 底点n,
地底点N，等角点c，主合 点i
二、线
摄影机轴So，垂线SN， 主纵线vv, 主横线 hoho ，等比线hchc 三、面
像片面P，地平面E，主垂 面Wα fo Hc
v
i
hi
Tn vN
－－摄影中心 S 到像面的垂足称主点 －－ f－主距，－ x0、 y0－主点 在像面上的 位置。
相机的内方位元素与相机 在空间的位置与方位无关，
如右图所示。
S
f y0 o
x0
x0
o
y0
f
S
量测相机：已知（鉴定表），是微小值。 FOCUS 152.72 mm X0=-0.004mm
Y0=-0.008mm
zw yv
S
x
u
y
o
x
物方空间坐标系 四、地面测量坐标系（左）
T XtYtZt 地图投影坐标系，统一原点、轴
54北京
56黄海
平面
高程
80西安
85国家基准
五、地面摄影测量坐标系（右）
D XYZ
Zt
作用：在像空间辅助坐标系与地面测
量坐标系之间的过渡性坐标系
原点：地面一点
T
坐标轴：X轴：与航线方向一致
问题的提出：摄影测量的主要课题是根据像点解求地 面点的空间位置
首先要确定摄影瞬间摄影中心与像片（摄影光束）在地 面坐标系中的位置与姿态（像片的方位元素：摄影中心与 像片的相对位置、摄影中心和像片（摄影光束）在地面的 位置和姿态）
一、相机的内方位元素：描述摄影中心与像 片之间相关位置的参数
摄影测量基础知识 ppt课件
2、平行投影与中心投影 [Central Projection & Parallel Projection ]
投射线互相平行的
正射投影（垂直投影）
投影，叫做平行投影。
§3-2中心投影的基本知识
2、平行投影与中心投影
地形图是地面的什么投影？
AB
D C
地形图
a0
b0 c0
d0
地形图在局部范围内是地面的正射投影！ 航摄像片？？
夹角。要求像片旋角<6
片
旋
角
o2
o1
像片旋角过大会减少立体像对的有效范围
§3-2中心投影的基本知识
一 中心投影的基本知识
1、投影[Projection]
一个空间点按一定方式在一个平面上的构像，叫做该 空间点的投影。
物点、像点、投射线、像面（投影平面）
物点
像面
投影射线 像点
§3-2中心投影的基本知识
数学工具：微 分
dc
f
ab
P0 P
S
H
AB
CD
§3-1 航空摄影
1、像点比例尺的概念和一般公式
？
• 像点比例尺的概念
1lims ds m s0S dS
点比例尺定义：为像片上 某点在某一方向上的无穷 小线段与地面上相应线段 长度比的极限。
§3-1 航空摄影
摄影比例尺与成图比例尺的关系
§3-1 航空摄影
绝对航高：航摄仪物镜 中心S在摄影瞬间相对于 大地水准面的高度。
H0hHT
§3-1 航空摄影
航高差
同一航线上相邻像片的航高差不得大于30m，最大航高与 最小航高之差不得大于50m；
摄影分区内实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的 5%。
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来，“大材小用”，造成不必要的信息损失和资源浪费。
在小比例尺测图的地形图中，地物的表现已经出现了地图综 合，某些地物的表现已经不能用符号表示，只能用点线面的形 式表示，如果再继续把摄影比例尺也缩小的话影像就非常难于 解译和判读，所以就采用扩大比例尺的摄影模式。
除了1:2.5万、1:5万，还有一些1；10万、1；25万、1:50万、 1:500万的地形图成图都是在大比例尺的基础上缩编制成的。 把地物进行综合，把重要的地物表示出来，这时候就不用采用 严格测绘地物的方式。
一般情况下，要求航向重叠度最好为60%-65%，最小不 能少于53%；旁向重叠要求30%-40%，最小不少于15%。
思考：如果像幅是23cm*23cm，摄影比例尺是 1:10000，那么这个像幅所覆盖的实地面积是多大？
如果是1:50000的比例尺，面积又是多少？
23cm*10000* 23cm*10000=2.3km*2.3km 11.5km*11.5km的面积
为相对航高。）
3、摄影比例尺的选择
摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越 高，有利于影像的解译与提高成图精度， 但摄影比例尺过大，增加工作量及费用， 所以，摄影比例尺要根据测绘地形图的精 度要求与获取地面信息的需要来确定。
考虑因素：成图比例尺、测图方法、成 图精度、经济性等因素，以及经济性和航 摄像片以后的使用可能性。
第3章--摄影测量基础知识
❖ 综合法测图
【planimetric photo】指的是航空摄 影和普通测量相结合的测图方法，地物平 面位置用航空摄影方法求得，地面高程或 等高线用普通测量方法求得 。只用在平坦 地区。
❖ 全能法测图
【universal photo】指的是在航空摄影 测量作业中，用同一种仪器对地物、地貌 测绘成地形图的方法。
二、空中摄影过程
航空摄影测量的要求？（要满足的条
件？）
1、飞机飞行方向每隔一定的时间间隔进行曝光，当 一条航线不能覆盖该地域的话，我们要飞机转向 沿下一航线进行飞行。飞行航线一般为东西方向。
2、航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地 面。
3、要确定地面点，用单张像片是不能确定位置的， 只能确定方向，所以要采用从不同摄站对同一区 域进行立体摄影，所以要求两相邻的照片要有重 叠，重叠的范围称为航向重叠度（60%-65%，最 小不得小于53%）。同理旁向重叠（30%-40%， 最小不得小于15%）
2、摄影比例尺的确定
摄影比例尺定义：
严格定义： 1 l
mL
航摄像片上影像线段的长 地面上对应线段的水平距离
摄影比例尺是像片的平均比例尺
f
:
摄影机主距
1 m
f H
H：摄影航高，以摄区内的平均高程面作为摄影基
准面，摄影机的物镜中心至该面的距离。（摄影瞬
间摄影机物镜中心相对于平均海水面的航高称为绝
对航高。相对于其他某一基准面或某一点的高度均
航空摄影的过程中，我们所关心的区域往 往是要大于一幅影像所覆盖的区域，这时 候
想想：摄影基线和像片的重叠度有什么关系？
如果同样的像幅大小，采用大比例尺和采 用小比例尺摄影基线长度一样吗？
摄影基线B 摄站点 航空摄影略图
摄影方式
❖ 竖直航空摄影：航摄仪在曝
光瞬间物镜主光轴与地面垂
直，通常规定像片倾角小于
像片旋角：相邻两像片的主点的连线与像片沿航线方 向的两框标连线之间的夹角
像片旋角过大会 减小立体相对的 有效观察范围
对像片旋角的要求：规范规定一般情况下小于6度， 个别不应大于8度，而且不能有连续三张像片的旋 角超过6度的情况。 但是随着数字摄影测量的发展，像片旋角超过10°甚 至30多度也可以处理，只不过处理起来会费力一些。
2-3度，常用的航空摄影方
式，其影像质量无论从判读
或量测方面来看都比倾斜摄
竖 影要好，但直观性稍差。我
直 国目前进行的航空摄影绝大
航 空
多数都是竖直航空摄影。
摄 影
❖
倾斜航空摄影：
其像片倾
角a大于3度的航空摄影称为
倾斜航空摄影。这种摄影像
片具有较强的透视感，对地
物和目标判读特别有利。
竖直航空摄影包括：
4、 摄影航高的确定
航高：航摄飞机在摄影瞬间相对与地面的高度。
相对航高：相对于某一基准面或某一点的高度。
摄影航高：相对于摄区平均高程面的高度。
Hm f
绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相 对于平均海平面的航高
当然，飞机在飞行的过程中很难精确确定航高，但 差异一般不得大于5%。同一航线内，各摄影站得得 高差不得大于50m
航摄比例尺与成图比例尺之间的关系：
影像地面分辨率 0.05m 0.1m 0.2m
0.4-0.8m 0.8-1.6m 1.0-2.4m 1.4-3.2m
思考：为什么大中比例尺测图航摄比例尺要测图比例 尺小？小比例尺测图中航摄比例尺要测图比例尺大？
原因是精度决定，4倍内的摄影照片就够了，刚好不 会出现马赛克，如果将摄影比例尺确定得过小，造成图像 模糊不清，甚至出现“马赛克”图案，影响成图质量；反 之，将摄影比例尺确定得太大，影像包含的信息反映不出
三、摄影测量生产对摄影资料的基本要求
1、影像的色调 影像清晰、色调一致、反差适中，无防碍测图 的阴影。 2、像片倾角 像片倾斜角的要求，一般为2-3度之间。
像片倾斜角：航空摄影时，航空 摄影机主光轴与铅垂线的夹角， α＝ 0 时为最理重叠度
航向重叠：同一航线内相邻像 片应有一定的影像重叠。 旁向重叠：相邻航线也 应有一定的重叠。
4、航线弯曲
❖ 航线弯曲：把一条航线内的像片根据地物的影像叠拼 起来，各张像片的像主点连线不在一条直线上，而呈 现为弯弯曲曲的折线
❖ 航线弯曲度：一条航线内各张像片主点至首尾两张像
主点连线的最大偏离度⊿L
⊿L
≤ 3%
L
⊿L L
我国航空摄影规范 中明确规定：航线 弯曲度一般不得超 过3%
5、对像片旋角的要求
面积航空摄影：主要用于测绘地形图，或进行大面
积资源调查。在指定摄区内布设一系列互相平行的直 线摄影航线并覆盖整个区域的航空摄影。 条状地块航空摄影：主要用于公路、铁路、输电线 路定线和江、河流域的规划与治理工程，通常只拍摄 一条或几条航线，即沿狭长地带或规定线路进行的航 空摄影。 独立地块航空摄影：主要用于大型工程建设矿山勘 探部门，只拍摄少数几张具有一定重叠度的像片。
在小比例尺测图的地形图中，地物的表现已经出现了地图综 合，某些地物的表现已经不能用符号表示，只能用点线面的形 式表示，如果再继续把摄影比例尺也缩小的话影像就非常难于 解译和判读，所以就采用扩大比例尺的摄影模式。
除了1:2.5万、1:5万，还有一些1；10万、1；25万、1:50万、 1:500万的地形图成图都是在大比例尺的基础上缩编制成的。 把地物进行综合，把重要的地物表示出来，这时候就不用采用 严格测绘地物的方式。
一般情况下，要求航向重叠度最好为60%-65%，最小不 能少于53%；旁向重叠要求30%-40%，最小不少于15%。
思考：如果像幅是23cm*23cm，摄影比例尺是 1:10000，那么这个像幅所覆盖的实地面积是多大？
如果是1:50000的比例尺，面积又是多少？
23cm*10000* 23cm*10000=2.3km*2.3km 11.5km*11.5km的面积
为相对航高。）
3、摄影比例尺的选择
摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越 高，有利于影像的解译与提高成图精度， 但摄影比例尺过大，增加工作量及费用， 所以，摄影比例尺要根据测绘地形图的精 度要求与获取地面信息的需要来确定。
考虑因素：成图比例尺、测图方法、成 图精度、经济性等因素，以及经济性和航 摄像片以后的使用可能性。
第3章--摄影测量基础知识
❖ 综合法测图
【planimetric photo】指的是航空摄 影和普通测量相结合的测图方法，地物平 面位置用航空摄影方法求得，地面高程或 等高线用普通测量方法求得 。只用在平坦 地区。
❖ 全能法测图
【universal photo】指的是在航空摄影 测量作业中，用同一种仪器对地物、地貌 测绘成地形图的方法。
二、空中摄影过程
航空摄影测量的要求？（要满足的条
件？）
1、飞机飞行方向每隔一定的时间间隔进行曝光，当 一条航线不能覆盖该地域的话，我们要飞机转向 沿下一航线进行飞行。飞行航线一般为东西方向。
2、航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地 面。
3、要确定地面点，用单张像片是不能确定位置的， 只能确定方向，所以要采用从不同摄站对同一区 域进行立体摄影，所以要求两相邻的照片要有重 叠，重叠的范围称为航向重叠度（60%-65%，最 小不得小于53%）。同理旁向重叠（30%-40%， 最小不得小于15%）
2、摄影比例尺的确定
摄影比例尺定义：
严格定义： 1 l
mL
航摄像片上影像线段的长 地面上对应线段的水平距离
摄影比例尺是像片的平均比例尺
f
:
摄影机主距
1 m
f H
H：摄影航高，以摄区内的平均高程面作为摄影基
准面，摄影机的物镜中心至该面的距离。（摄影瞬
间摄影机物镜中心相对于平均海水面的航高称为绝
对航高。相对于其他某一基准面或某一点的高度均
航空摄影的过程中，我们所关心的区域往 往是要大于一幅影像所覆盖的区域，这时 候
想想：摄影基线和像片的重叠度有什么关系？
如果同样的像幅大小，采用大比例尺和采 用小比例尺摄影基线长度一样吗？
摄影基线B 摄站点 航空摄影略图
摄影方式
❖ 竖直航空摄影：航摄仪在曝
光瞬间物镜主光轴与地面垂
直，通常规定像片倾角小于
像片旋角：相邻两像片的主点的连线与像片沿航线方 向的两框标连线之间的夹角
像片旋角过大会 减小立体相对的 有效观察范围
对像片旋角的要求：规范规定一般情况下小于6度， 个别不应大于8度，而且不能有连续三张像片的旋 角超过6度的情况。 但是随着数字摄影测量的发展，像片旋角超过10°甚 至30多度也可以处理，只不过处理起来会费力一些。
2-3度，常用的航空摄影方
式，其影像质量无论从判读
或量测方面来看都比倾斜摄
竖 影要好，但直观性稍差。我
直 国目前进行的航空摄影绝大
航 空
多数都是竖直航空摄影。
摄 影
❖
倾斜航空摄影：
其像片倾
角a大于3度的航空摄影称为
倾斜航空摄影。这种摄影像
片具有较强的透视感，对地
物和目标判读特别有利。
竖直航空摄影包括：
4、 摄影航高的确定
航高：航摄飞机在摄影瞬间相对与地面的高度。
相对航高：相对于某一基准面或某一点的高度。
摄影航高：相对于摄区平均高程面的高度。
Hm f
绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相 对于平均海平面的航高
当然，飞机在飞行的过程中很难精确确定航高，但 差异一般不得大于5%。同一航线内，各摄影站得得 高差不得大于50m
航摄比例尺与成图比例尺之间的关系：
影像地面分辨率 0.05m 0.1m 0.2m
0.4-0.8m 0.8-1.6m 1.0-2.4m 1.4-3.2m
思考：为什么大中比例尺测图航摄比例尺要测图比例 尺小？小比例尺测图中航摄比例尺要测图比例尺大？
原因是精度决定，4倍内的摄影照片就够了，刚好不 会出现马赛克，如果将摄影比例尺确定得过小，造成图像 模糊不清，甚至出现“马赛克”图案，影响成图质量；反 之，将摄影比例尺确定得太大，影像包含的信息反映不出
三、摄影测量生产对摄影资料的基本要求
1、影像的色调 影像清晰、色调一致、反差适中，无防碍测图 的阴影。 2、像片倾角 像片倾斜角的要求，一般为2-3度之间。
像片倾斜角：航空摄影时，航空 摄影机主光轴与铅垂线的夹角， α＝ 0 时为最理重叠度
航向重叠：同一航线内相邻像 片应有一定的影像重叠。 旁向重叠：相邻航线也 应有一定的重叠。
4、航线弯曲
❖ 航线弯曲：把一条航线内的像片根据地物的影像叠拼 起来，各张像片的像主点连线不在一条直线上，而呈 现为弯弯曲曲的折线
❖ 航线弯曲度：一条航线内各张像片主点至首尾两张像
主点连线的最大偏离度⊿L
⊿L
≤ 3%
L
⊿L L
我国航空摄影规范 中明确规定：航线 弯曲度一般不得超 过3%
5、对像片旋角的要求
面积航空摄影：主要用于测绘地形图，或进行大面
积资源调查。在指定摄区内布设一系列互相平行的直 线摄影航线并覆盖整个区域的航空摄影。 条状地块航空摄影：主要用于公路、铁路、输电线 路定线和江、河流域的规划与治理工程，通常只拍摄 一条或几条航线，即沿狭长地带或规定线路进行的航 空摄影。 独立地块航空摄影：主要用于大型工程建设矿山勘 探部门，只拍摄少数几张具有一定重叠度的像片。