武汉大学遥感院近景摄影测量 2

第五章 近景摄影测量的控制
目的
1
2
3
把所构建的近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系中； 利用多余的控制（包括控制点和相对控制）加强近景摄影测量网的强度； 利用多余的控制点和相对控制检查近景摄影测量的精度和可靠性。
方式
控制点 定义
控制点通常是布设在被测目标上或其周围的已知坐标的标志点。
待定点坐标的中误差m由控制点坐标中误差m 控 和摄影测量中误差m 摄 组成。 为使控制点坐标中误差m 控 对待定点坐标的中误差m不产生影响，应使
基线 确定
1、钢尺、皮尺 2、铟瓦尺 ３、测距仪 ４、标准尺法
标准尺法 定义
在测量基线的前方，水平放置一根高精度的标准尺，按前方交会方法 测得尺上两点的坐标后，计算其长度，求出它与真尺长的比值，改化基线长度。
步骤
图
1
根据实际情况安置两测A、B后，近似量取基线长度S’ AB 作为初值；
2
在测量基线的前方，水平放置一根高精度的标准尺，在其上选取两个刻划
误差方程式
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误差方程式
Eg
题目 对一目标拍摄5张像片，10个控制点，25个待定点，100%覆盖，
其误差方程式的阶数是多少？
2
无控制点且外方位元素视作观测值的光线束解法
适用条件
★ 在被测目标上或周围无法或不易布设控制点； ★ 使用量测摄影机，同一调焦距，或使用检校过的非量测相机，同一调焦距； ★ 实地可量测外方位元素，但精度不高，将其认做观测值；
特点
1
2
3
固态
4
摄像机
5
6
全固化，体积小，重量轻 像元几何位置精度高，且不会变动 （不需要标定内方位元素，不需要格网改正底片变形） 具有快速的影像获取速度，普通CCD摄 像机可达到25-30幅/每秒； 像幅小 空间分辨率低 存在电学误差
结构
CCD
固态 摄像机
性能
分类
线阵CCD相机 单线阵 3 线阵
面阵CCD相机
如果标 准尺放 置不水 平
步骤
1
根据实际情况安置两测站A、B后，近似量取基线长度S’ AB 作为初值
2
在测量基线的前方，放置一根高精度的标准尺，在其上选取两个刻划
M、N，做出标记，其真长记为S MN
3
4
在两测站A、B安置经纬仪，
按前方交会法分别测量M、N 两点的水平角，
按三角高程法测量M、N 两点的垂直角；
相对控 定义 制
指在近景摄影测量中布置在物方空间的未知点间的某种已知几何关系。
第六章 基于共线条件方程的近景像片处理方法
一、
1
近景摄影测
量 的三种处理 2
方法ຫໍສະໝຸດ Baidu
模拟法 近景摄影测量
解析法
a.基于共线条件方程的解析处理方法 b.基于共面条件方程的解析处理方法
近景摄影测量
c.基于直接线性变换的解析处理方法 d.基于其它原理的解析处理方法
不归心、不定向；
2
不需要方位元素的起始值；
3
物方空间需布置一组控制点；
4
特别适合于处理非量测相机所摄影像；
德国UMK UMK6.5、10、20、30/1318 （65 mm） 连续调焦改变主距 4个
+成卷软片可抽气压平 成卷软片可以进行连续摄影
1，连续调焦 如UMK，普通相机 2，更换垫圈 如P31 3，更换镜头 CRC-1，普通相机
第三章 近景摄影测量的摄像设备
摄像设备 各类固态摄像机，可以直接获取被测目标的数字影像
f：摄影机主距
m p：左右视差中误差 m x：x方向像点中误差 m y：y方向像点中误差
提高精度 1 2 3
摄影比例尺大（摄影距离小，主距大） 大基线 提高像点坐标质量（量测质量、剔除系统误差）
估算精度 摄影方向的中误差最大，常以mz估算精度 记住ｍｚ公式，要考试求Ｂ或ｆ
调焦距D 物距：摄影中心与调焦最清晰点间的 距离 超焦距H 给定光圈和模糊圈的大小，当摄影机调焦到无穷远时，从摄影中心开始的某一距离到无
半量测摄影机 不具备量测摄影机的性能； 具有改正底片变形的格网； （非量测摄影机加装格网）
非量测摄影机 不是专为测量目的而设计制造，结构不严谨； 内方位元素未知且不能记录； 无外部定向设备； 光学畸变差大； 无改正底片变形的措施；
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改变 主距
摄像 设备
量 测 摄 影 机
Eg
影响精度 1 的因素
2 3 4
网的几何构形，包括像片张数、布局、交会角； 像点坐标的质量； 各像片外方位元素的测定精度； 摄影机内方位元素的检定水平。
近景摄影测 量的单像空 间后方交会 解法
定义
根据一张像片覆盖的一定数量控制点的物方空间坐标及其像点坐标， 按共线条件方程解算该像片的内外方位元素以及其它附加参数的过程
使用两台单个摄影机
使用单个摄影机
移动相机法
移动目标法
旋转目标法
投影标准格网法 利用分光装置法
1
对动态目标拍摄立体像对，需要两台或以上的摄影机在同一时刻对此动态目标进行摄
影，即同步摄影
2
同步的标准是考察两摄影机在拍摄的瞬间，由于曝光不在绝对的同一时刻，造成运动目
标在影像上的位移是否可以容忍。
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穷远范围内的景物成像都是清晰的，这一距离称 为超焦距。此清晰点称为无穷远起 点。
k为光圈号数， E为模糊圈直径， F为摄影机焦距
景深 给定光圈和模糊圈大小，被摄 影空间能够获得清晰构像的深度范围，称为景深。
立体像对 1
的获取方
法
2
3
动态目标 立体像对 的获取方 法
同步 摄影
方法
要考
使用立体摄影机或立体摄影系统
误差方程式
Eg 分区 近景摄影测量 2 的第 9 页
Eg
3
控制点物方坐标及外方位元素均视作观测值的光线束解法
适用条件
★ 在被测目标上或周围布设有控制点，但看作观测值； ★ 使用量测摄影机，同一调焦距，或使用检校过的非量测相机，同一调焦距； ★ 实地可量测外方位元素，但精度不高
误差方程式
eg同上 分区 近景摄影测量 2 的第 10 页
标准视频幅面摄像机 高分辨率电视摄像机 一般用于科研或特殊用途 静止视频画面照相 机 数码相机，分辨率多种，功能多少不一。
第四章 近景摄影测量的摄影技术
摄影 方式
正直摄影方式
交向摄影方式
两摄影机主光轴相互平行
主光轴大体位于同一平面内且不平行、
且垂直于摄影基线的摄影方式 不同时垂直于摄影基线的摄影方式
VS
1
后交-前
交
2
空间后方交会空间前方交会解法分步解求，光线束法为整体解算；
空间后方交会空间前方交会解法中待定点的像点坐标对外方位元素的确定不起作用 光线束法中，待定点的像点坐标对外方位元素的确定有很大影响。
典型 光线束 解法
1
控制点坐标视作真值且实地不测外方位元素的光线束解法
适用条件 ★ 在被测目标上或周围可以布设稳固的控制点，分布合理，控制点精度好 ★ 使用量测摄影机，同一调焦距，或使用检校过的非量测相机，同一调焦距
5
按前方交会公式计算M、N两点的平面坐标；
按三角高程公式计算M、N两点的高程；
6
计算M、N两点间的距离，记为S’ MN ；
7
计算比例尺归划系数
8
求解测量基线长度（为水平距离）
室内控 制场
目的
1
2
3
布设原则 1 2 3
用于摄影机检定 用于摄影测量理论的研究 用于实测目标形状或运动状态
足够数量的三维控制点 控制点应分布均匀，在空间上有足够延伸 留有摄影空间
近景摄影测量
2013年11月2日 22:20
——张翰超
第一章 绪论
近景摄影测量 摄影测量与遥感学科的分支,通过摄影手段以确定(地形以外)目标的外形和运动状态.
内容
古文物古建筑摄影测量 工业摄影测量 生物医学摄影测量
VS航空摄影测 同 量
异
基本原理相同; 模拟处理方法、解析处理方法、数字影像处理方法相同； 某些内业摄影测量仪器的使用相同
无改正底片变形的措施； 使用方便； 普及，社会拥有量大。
CCD相机 数码相机 电视摄像机 高分辨率电视摄像机
几种量测摄影机简介： 作业方式：单个/立体
1）系列
瑞士P31 P31/45、100、200mm 焦距
5）调焦 6）框标 9）无格网 10）压平 11）
更换垫圈改变主距 5个，主点偏心（下）
单张软片、干板压平措施不利 不能进行连续摄影
方法
1、同步快门 机械同步快门／电子同步快门 2、记时装置 3、频闪照明 主动频闪照明／被动频闪照明 4、同一物镜法 立体摄影的同一物镜法
被测物体 的表面处 理
处理目标 对近景摄影测量的大多数目标，无需进 行表面处理。 而对色调单一、缺乏纹理的目 标需进行表面处理。
目的
为了提高影像的识别能力，包 括人工识别和自动识别。
相对控 制
定义 如：
指在近景摄影测量中布置在物方空间的未知点间的某种已知几何关系。 已知的长度；未知点位于同一平面；未知点位于同一直线
控制点 测量方 法
测站点 确定
1、前方交会+三角高程方法 前方交会测量控制点的平面坐标；三角高程测量控制点的高程；
1
不关注坐标系的绝对位置，为自由坐标系。
2
两个测站的情况下，确定基线间长度即可确定两测站的坐标。 （平面坐标）
误差方程式
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解法
误差方程式
五个控制点： eg
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eg
精度影响 1 2 3
控制点的数量、分布及精度； 像点坐标的量测精度； 控制点对应像点在像片上的分布；
近景摄影测 量 的光线束解 法
定义
把控制点的像点坐标、待定点的像点坐标及其它内外业量测数据的一部分或全部视作观测值， 按共线条件方程整体地同时地解算它们的最或是值和待定点的物方空间坐标的解算方法。
4 处理方式
含相对控制的光线束解法
★ 相对控制看作观测值，此时应列误差方程式与其它误差方程式一并解算； ★ 相对控制看作真值，此时所列方程式为制约条件，加强所构建模型的强度；
第七章 直接线性变换解法
定义 特点
直接线性变换解法是建立像点的“坐标仪坐标”和相应物点的物方空间坐标直接的线性关系的解法.
1
3
数字
近景摄影测量
二、
1. 空间后方交会解法（单像空间后方交会解法、多片空间后方交会解法）
基于共线条 2.多片空间前方交会解法
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基于共线条 件方程 的解析处理 方法
三、 共线条件方 程的像 点误差方程 一般式
2.多片空间前方交会解法 3.空间后方交会-前方交会解法 4.光线束解法 5.直接线性变换解法
摄影方式不同
航空摄影为近似竖直摄影方式; 近景摄影除正直摄影方式外，还有交向摄影方式
影像获取设备不 航空摄影以航摄仪为主；
同
近景摄影除了各种量测摄影机外，还有各种非量测摄影机，
如X光机、普通相机、CCD相机等
控制方式不同
航空摄影测量的控制方式以控制点为主，且多为明显的地面点； 近景摄影测量除了控制点方式外，还有相对控制方式， 且常常使用人工标志。
M、N，做出标记，其真长记为S MN ；
3
确定起始方向线；
4
在两测站A、B安置经纬仪，按前方交会法分别测量M、N 两点的水平角；
5
按前方交会公式计算M、N两点的平面坐标；
6
计算M、N两点间的距离，记为S’ MN ；
7
计算比例尺归划系数
8
求解测量基线长度
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8
求解测量基线长度
测量目的不同
航空摄影测量以测制地形、地貌为主，注重其绝对位置； 近景摄影测量以测定目标物的形状、大小和运动状态为目的，并不注重目标 物的绝对位置。
被测量目标物不 航空摄影测量目标物以地形、地貌为主；
同
近景摄影测量目标物各式各样、千差万别，大到寺庙、飞机小到青蛙、花粉
"基高比"不同 目标物纵深尺寸与摄影距离比不同
近景摄影测 量的多片 空间前方交 会解法
V = At + BX 1 + CX 2 - L 下面D、X ad 与选择的数学模型有关 如考虑各类系统误差改正，则误差方程一般式为：V=At+BX+CX+DXad-L
定义
误差方程 式
根据已知内、外方位元素的两张或两张以上的像片，将待定点的像点坐标视作观测值，按共 线条件方程逐点解算待定点物方空间坐标的过程。
动态目标
近景摄影测量适合动态目标
精度统计方法 1、估算精度 2、内精度 3、外精度
第二章 近景摄影测量的摄影设备
影像获取设备 摄影 设备
格网摄影机 量测摄影机
具备量测摄影机的性能； 还具有改正底片变形的格网
专为测量目的而设计制造，结构严谨，经过严格检校； 内方位元素已知，可记录； 具有外部定向设备； 光学畸变差小； 有机械或光学框标； 采取措施压平底片；
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正直摄影 表达式 精度估算
以（x,y,p）为观测值
以（x1,y1,x2,y2）为观测值
解释 结论 景深与 概念 曝光时间
A1(x1,y1)，a2(x2,y2) p：左右视差 (p=x 1-x2) k1=H/B 构形系数 k2=H/f
H：摄影距离(-Z)
B：摄影基线