空间信息导论第8讲-空间数据的采集技术4-摄影测量.pptx

1、江聪世江聪世武汉大学国际软件学院武汉大学国际软件学院13871170005（M）,68778132（O)ssd9_QQ：523958303QQ群：21099884n 张剑清，潘励，王树根 编著，摄影测量学，武汉大学出版社n 1、李德仁 等编，基础摄影测量学，测绘出版社n 2、李德仁 等编，摄影测量与遥感概论，测绘出版社n 3、李德仁，郑肇葆 编著，解析摄影测量学，测绘出版社n 4、袁修孝 著，GPS辅助空中三角测量原理及应用，测绘出版社n 5、李德仁，袁修孝 著，误差处理与可靠性理论，武汉大学出版社 n 金为铣，杨先宏等编著，摄影测量学，武汉大学出版社n二字象幅、框标、焦距、快门、景深、孔径、

2、光圈、畸变、正片、负片、摄站、曝光、显影、定影、感光、反差、像片、光率、灰楔、密度、灰度、象元、合线、核点、核面、核线、姿态、纠正、航高、调绘、量化、采样、卫星、遥感、特征、三字摄影学、象场角、反转片、盲色片、正色片、全色片、红外片、黑白片、彩色片、感光度、主核线、定向点、等比线、象主点、象底点、地底点、主垂面、主合点、反立体、主核面、垂核面、垂核线、密度计、投影差、视模型、加密点、连接点、自检校、重采样、目标区、搜索区、邻元法、大气窗、功率谱、热辐射、熵编码、冗余码、信息量、探测器、摄谱仪、伪彩色、假彩色、分类器、四字航天摄影、航空摄影、象移补偿、中心快门、帘幕快门、焦面快门、光圈号数、瞬时

3、现场、全景畸变、几何畸变、径向畸变、切向畸变、透明负片、透明正片、假彩色片、航摄软片、感光材料、感光测定、黑白摄影、彩色摄影、红外摄影、全息摄影、缩微摄影、显微摄影、全景摄影、竖直摄影、倾斜摄影、摄影航线、摄影分区、摄影基线、摄影质量、航摄领航、航摄计划、航摄漏洞、相对航高、绝对航高、基一高比、航向重叠、旁向重叠、骨架航线、构架航线、摄影处理、接触晒印、投影晒印、反差系数、景物反差、地面照度、影象质量、数字影象、数字图象、航摄像片、光学密度、象等角点、维纳频谱、像片基线、象主纵线、真地平线、视地平线、象地平线、真水平线、图解纠正、仿射纠正、分带纠正、多级纠正、纠正图底、光学条件、几何条件、纠正

4、元素、沙尔定律、像片镶嵌、光学镶嵌、像片纠正、光学纠正、合点控制、交线条件、同名光线、光学投影、机械投影、构象方程、共线方程、共面方程、投影方程、立体模型、几何模型、模型缩放、模型置平、模型连接、像片主距、像片判读、目视判读、左右视差、上下视差、同名象点、内部定向、外部定向、相对走向、绝对定向、姿态参数、像片倾角、航向倾角、旁向倾角、像片旋角、立体象对、立体观测、象点位移、倾斜位移、同名核线、联合平差、粗差检测、微分纠正、正射像片、机助测图、电算加密、采样间隔、数字测图、数字纠正、数字镶嵌、影象匹配、影象相关、多项式法、有限元法、光学相关、电子相关、数字相关、核线相关、解析纠正、解析定向、解析

5、测图、正直摄影、等偏摄影、交向摄影、等倾摄影、微波辐射、数据获取、数据传输、数据处理、红外遥感、微波遥感、大气噪声、波谱集群、红外波谱、反射波谱、航天飞机、陆地卫星、海洋卫星、测图卫星、立体卫星、电磁波谱、数字磁带、模拟磁带、测距雷达、卫星姿态、遥感平台、图象复原、模糊影象、红外图象、微波图象、成象雷达、冗余信息、信息提取、侧视雷达、实时处理、地面实况、几何校正、辐射校正、数字滤波、图象识别、图象编码、彩色编码、图象镶嵌、图象分割、图象复合、图象描述、二值图象、彩色合成、穗帽变换、参照数据、图象增强、边缘增强、特征提取、特征选择、特征编码、边缘检测、比值变换、反差增强、纹理增强、比例增强、纹理

6、分析、彩色增强、模式识别、图象变换、彩色变换、模式分析、监督分类、机助分类、图象分析、模糊分类、五字航空摄影机、立体摄影机、摄影测量学、量测摄影机、全景摄影机、框幅摄影机、条幅摄影机、航带摄影机、阵列摄影机、地面摄影机、弹道摄影机、水下摄影机、恒星摄影机、超焦点距离、空间分解力、物镜分辨率、影象分辨率、全色红外片、彩色红外片、光谱感光度、光谱灵敏度、假彩色摄影、多谱段摄影、摄影比例尺、影象分辨力、地平线像片、像片比例尺、数字化影象、透密度分割、测微密度计、像片方位角、标准配置点、数控绘图桌、全能法测图、分工法测图、区域网平差、数据探测法、微分法测图、移动拟合法、综合法测图、正射影象图、像片平面

7、图、向甫鲁条件、镶嵌索引图、选权迭代法、明显地物点、人工标志点、双线性内插、双三次卷积、样条函数法、模拟法测图、摄影机主距、投影器主距、卫星像片图、地面接收站、穆瓦条纹图、莫尔条纹图、热红外图象、计算机视觉、主动式遥感、被动式遥感、多谱段遥感、多时相遥感、静态传感器、动态传感器、光学传感器、微波传感器、光电传感器、辐射传感器、星载传感器、机载传感器、航空摄谱仪、波谱测定仪、地面摄谱仪、微波辐射计、红外辐射计、非监督分类、盒式分类法、主分量变换、阿达马变换、沃尔什变换、直方图均衡、贝叶斯分类、图象数字化、假彩色合成、直接法纠正、间接法纠正、多时相分析、彩色坐标系、空间实验室、红外扫描仪、六字卫星

8、摄影测量、非量测摄影机、多谱段摄影机、大象幅摄影机、地平线摄影机、彩色感光材料、感光特性曲线、低倍放大摄影、竖直摄影像片、倾斜摄影像片、光学传递函数、相位传递函数、调制传递函数、像片方位元素、相对定向元素、绝对定向元素、几何反转原理、光学机械纠正、光学图解纠正、恰普斯基条件、透视旋转定律、辐射三角测量、立体摄影测量、变换光束测图、光学机械投影、空中三角测量、空中水准测量、空中导线测量、阿贝比长原理、空间后方交会、空间前方交会、摄影测量坐标、象平面坐标系、象空间坐标系、物空间坐标系、正射投影技术、立体正射像片、正射影象地图、最小二乘相关、数字高程模型、数字表面模型、摄影测量内插、地面摄影测量、

9、全息摄影测量、显微摄影测量、近景摄影测量、超近摄影测量、直接线性变换、弹道摄影测量、工程摄影测量、工业摄影测量、建筑摄影测量、考古摄影测量、射线摄影测量、实时摄影测量、太阳辐射波谱、大气传输特性、波谱特征曲线、波谱响应曲线、波谱特征空间、地物波谱特性、地球资源卫星、环境探测卫星、地球同步卫星、太阳同步卫星、主动式传感器、被动式传感器、推扫式传感器、多谱段扫描仪、礼炮号航天站、最大似然分类、最小距离分类、真实孔径雷达、合成孔径雷达、数字图象处理、光学图象处理、图象几何配准、图象几何纠正、直方图规格化、距离判决函数、概率判决函数、七字及以上计算机兼容磁带、高密度数字磁带、月球轨道飞行器、电荷耦合器

10、件摄影机、CCD摄影机、反束光导管摄象机、小象幅航空摄影、象元地面分辨力、像片内方位元素、像片外方位元素、互补色立体观察、偏振光立体观察、立体视觉正立体、模拟空中三角测量、波罗一科普原理、罗德里格斯矩阵、解析空中三角测量、航带法空中三角测量、独立模型法空中三角测量、光束法空中三角测量、联机空中三角测量、电子显微摄影测量、双介质摄影测量、生物医学摄影测量、资源与环境遥感、联盟号宇宙飞船、姿态测量传感器、专题测图传感器、生物量指标变换。 影像获取影像获取成果表达成果表达影像处理影像处理What?Where?What Change?n一、摄影测量学的定义与任务n二、摄影测量学的发展历程n三、本课程的

11、主要内容A（X、Y、Z）OZXY12 1 2 利用航空或航天遥感影像精确确利用航空或航天遥感影像精确确定目标点的定目标点的空间位置空间位置，以实现非语，以实现非语意信息的提取；意信息的提取； 根据影像的特征正确识别目标的根据影像的特征正确识别目标的属性，以提取影像的语意信息；属性，以提取影像的语意信息； 遥感影像地形图n摄影测量学是一门研究“利用影像重建物体空间的几何和物理模型的科学和技术”。具体地讲，摄影测量学是研究利用航天、航空、地面的摄影或遥感的技术获取被研究对象的影像，重建物体空间位置和三维形状，并对其进行记录、量测、分析与表达，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一

12、门科学和技术。n传统的摄影测量是使用光学相机获取影像，随着传感器技术、航天遥感技术和计算机的飞速发展，摄影测量逐渐发展成为一门新的学科摄影测量与遥感。 n 1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义：u摄影测量与遥感是对非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，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术n ISPRS(International Society of Photogrammetry and Remote Sensing)：n Photogrammetry and Remote Sensing is the art, science and te

13、chnology of obtaining reliable information from noncontract imaging and other sensor about the Earth and its environment, and other physical objects and processes through recording, measuring, analyzing and representation. n影像是客观物体或目标的真实反映，其中包含着所研究物体的丰富的几何信息和物理信息，而摄影测量学正是基于这一点可以不必接触物体本身，而只在其相片上进行量测和

14、解译就可获取其信息。因此，只要物体能被摄成影像，都可使用摄影测量的方法和技术获取被研究对象的信息。 各种类型各种类型传感器传感器被摄物体被摄物体影像影像通过量测和通过量测和解译过程解译过程自然物体及其环境的可靠信息自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRGDOM三峡正射影象图：三条航带三峡正射影象图：三条航带 、175175张航空影像张航空影像三峡景观图：三条航带三峡景观图：三条航带 、175175张航空影像张航空影像航天航天摄影测量摄影测量航空航空摄影测量摄影测量地面地面摄影测量摄影测量近景近景摄影测量摄影测量显微显微摄影测量摄影测量地地 形形摄影测量摄影测量非地形非地形摄影测量摄影测量模

15、拟模拟摄影测量摄影测量解析解析摄影测量摄影测量数字数字摄影测量摄影测量按距离远近按距离远近按按 用用 途途按处理手段按处理手段航空摄影测量 n 航空摄影测量是将摄影机或传感器安装在飞机上，由飞机在测区按照设计航线飞行，摄影机或传感器每隔一定时间对地面进行拍照或扫描，根据摄取的地面照片获取地表信息的方式。航空摄影测量是目前快速获取和更新地理信息的主要技术手段，航空摄影成果是测制和更新国家基本比例尺地形图的基础信息源，可广泛应用于资源勘探、城镇规划、精准农业、水利灌溉、土地利用与环境监测、防灾减灾及重点经济建设项目等。n 地面摄影测量是将摄影机安置在地面对地表对象进行摄影获取其信息的技术，常用于工

16、程测量中，摄影测量还可用于工业、医学、运动物体测量，称为近景摄影测量。n将摄影机或者传感器安置在卫星上对地球表面进行“照相或扫描”，获取地面影像，称为航天摄影测量，一般称为遥感。随着高分辨率传感器的发展，遥感已近成为摄影测量的重要数据源。n显微立体摄影测量是利用扫描电子显微镜对研究对象进行扫描摄影，通过解析分析，获取对象表面待定点的三维坐标、状态几何位置、光滑度及等值线图等资料的一种摄影测量方法，一般用于医学领域。 遥感平台高度目的、用途其它航天飞机240350km不定期地球观测、空间实验 无线电探空仪100m100km各种调查（气象等） 超高度喷气机1000012000m侦察、大范围调查 中

17、低高度飞机5008000m各种调查、航空摄影测量 飞艇5003000m空中侦察、各种调查 直升机1002000m各种调查、航空摄影测量 无线遥探飞机500m以下各种调查、航空摄影测量飞机、直升机牵引飞机50500m各种调查、航空摄影测量牵引滑翔机系留气球800m 以下各种调查 索道1040m遗址调查 吊车550m地面实况调查 地面测量车030m地面实况调查车载升降台n 无需接触物体本身获得被摄物体信息n 由二维影象重建三维目标n 面采集数据方式n 同时提取物体的几何与物理特性n 利用航空或航天遥感影像精确确定目标点的空间位置，以实现非语意信息的提取；n 根据影像的特征正确识别目标的属性，以提取

18、影像的语意信息（袁修孝， 1999），在此基础上测制各种比例尺的地形图、专题图，建立或更新空间数据库n 地形测量领域 u各种比例尺的地形图、专题图各种比例尺的地形图、专题图u特种地图特种地图 u正射影像地图、景观图正射影像地图、景观图n 建立各种数据库u为各种为各种GIS系统或者数字工程应用系统提供空间数据系统或者数字工程应用系统提供空间数据n地形测量n非地形测量领域u生物医学u公安侦破u古文物、古建筑u变形监测u军事侦察u矿山工程 准确恢复两张影像的位置关系 快速确定两张影像上的同名点S1a2a1S2An 1839年，阿拉戈发明摄影术为摄影测量提供了基本手段n 1851年，法国陆军上校劳赛达

19、提出交会摄影测量并测绘了万森城堡图，标志着摄影测量的开始n 1858年，法国摄影师纳达尔乘坐气球在巴黎郊外80m上空拍摄了世界上第一张航空影像n 1860年，美国人布莱克利用湿板拍摄了波士顿的航空像片n 1885年，法国人乘坐气球从2000英尺高空拍摄了巴黎的航空像片n 1903年，莱特兄弟发明了飞机使航空摄影和航空摄影测量成为可能n 1906年，美国人劳伦仕用17只风筝吊着巨型相机拍摄了旧金山大火n 第一次世界大战期间，首台航摄仪的问世、立体坐标量测仪和1318立体测图仪的使用，真正开始了摄影测量学n模拟摄影测量(1851-1970)n解析摄影测量(1950-1980)n数字摄影测量(197

20、0-现在）n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光光 学学像像 片片光学机械光学机械测图仪器测图仪器人工建立立人工建立立体模型体模型人工量测人工量测和解译和解译机械绘图机械绘图图解线划地图图解线划地图像片影像地图像片影像地图单片测图分工法测图综合法测图n模拟摄影测量侧重于研究摄影测量的基本原理(如:摄影过程的几何反转原理、恢复光束原理、相片变形的规律等)，各种模拟仪器(包括测图仪、纠正仪)的结构、操作方法与过程等。n主要原理是利用两个或多个光学投影器或机械投影器模拟摄

21、影时相邻两相片的空间位置、姿态和相互关系，恢复摄影时的光束条件并按比例尺归化构成地面的三维立体模型，通过作业员的人工立体观测，移动测标，切准“同名像点”，进行前方交会和量测，根据量测的结果直接在绘图桌上绘出各种模拟地形图与专题图。 SEG-1SEG-1HJ-24HJ-24n1954年，第一台电子计算机问世n1957年，海拉瓦博士提出解析测图仪的思想，标志着解析摄影测量的开始n20世纪70年代末至90年代初，解析摄影测量发展的鼎盛时期n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光光

22、 学学像像 片片解解 析析测图仪器测图仪器计算机建立计算机建立立体模型立体模型人工量测人工量测和解译和解译自动记录自动记录数字线划地图数字线划地图数字高程模型数字高程模型像片影像地图像片影像地图解析空三解析测图仪数控正射仪n 解析摄影测量侧重于研究摄影测量的严密解算方法和理论，运用平差和粗差检测的理论和算法，通过计算机来进行复杂的几何解算和大量的数值计算，以提高结果的精度和可靠性，在此基础上产生了解析测图仪和正射投影仪等各类解析仪器。n 解析摄影测量用来测图的解析测图仪用严密的数学方法实现摄影光束的重建、解算和加工处理，由计算机承担共线方程的运算替代模拟测图仪的“机械导杆”，计算机还根据手轮、

23、脚盘的转动量根据共线方程计算出来左、右相片的坐标并辅助制图。n 解析空中三角测量是解析测图的主要成果，可以根据少量的地面控制点，按最小二乘的原理进行平差计算，解求出各加密点的地面坐标，主要有航带法、独立模型法和光束法等方法。n 随着相片系统误差和观测值粗差自动探测的解决，观测值的严密整体平差和数据处理，以及GPS辅助空中三角测量技术的发展，使得解析摄影测量成为一种高精度定位方法。解析测图仪直接使用计算机进行相关的计算与数据采集，可以不受相片数、相片内外方位元素、地形类别、模型比例尺等各种因素的影响，并且在机助测图软件控制下辅助制图，并将结果以数字化地图的形式保存在计算机中，可以使测量与绘图融为

24、一体。n虽然解析测图系统要比模拟测图系统有很大的进展，特别是机助定向、机助测图、数字测图等方面显得尤为突出，但它们本质上都是依赖于“精密的光、机仪器”，它们的操作也无本质的区别，都是由作业员通过“双眼、双手、双脚”实现定向、切准、测图。n计算机硬、软件技术的飞速发展，使功能增强，成本降低，并为编制大型软件提供平台n20世纪70年代：数字摄影测量萌芽阶段n20世纪80年代：数字摄影测量原型研究阶段n20世纪90年代：真正推出可用于生产的数字摄影测量系统n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

25、产品和目视化产品数数 字字影影 像像数字测量摄数字测量摄影系统影系统自动建立自动建立立体模型立体模型自动量测自动量测和解译和解译自动记录自动记录数字线划地图数字线划地图数字高程模型数字高程模型数字影像地图数字影像地图数数 据据 库库计算机技术数字图像处理影像匹配模式识别DPWn数字摄影测量是解析摄影测量的继续和扩展。它继承和发展了解析摄影测量的严密解算理论，重点研究怎样将计算机学科中模式识别的理论用于摄影测量， 利用计算机进行“数字相关”替代“人眼”进行立体观测，实现自动或半自动识别，最终实现摄影测量的自动化。n从广义上讲，数字摄影测量是指从摄影测量与遥感所获取的数据中，采用数字摄影影像或数字

26、化影像，在计算机中进行各种数值、图形和影像处理，以研究目标的几何和物理特性，从而获得各种形式的数字化产品和目视化产品（金为铣等， 2001b） 3-D mouseCrystal eyes摄影测量三个阶段的特点Filmprocessingin darkroomFCIRColorB&WStereo plotter Films used alternativelyAll spectral channels simultaneouslyGISDEMOrthophotosMappingRevisionVisualizationImage analysisClassificationDigitalwork

27、-stationGroundprocessingFilm based workflow RC30Direct digital workflow ADS40PrinterColorMSB&WArchivesystemColorFCIRB&WDSW500scanner FilmMass Memoryn 准备工作：确定测区范围；选用摄影机；确定摄影比例尺及航高n 名词u摄影中心S与摄站u航线u像对u航向重叠u旁向重叠u摄影基线（像片基线）n 要求：u按规定的航高和设计的方向呈直线飞行u保持各航线相互平行u像片的倾角要小于3度（竖直摄影）u航向重叠在60%以上u旁向重叠在24%以上n 像对像对是指同一

28、航线上由两相邻摄影站所摄取的、具有一定重叠度的一对相片。n 依据构成光学立体模型的条件，为了恢复摄影时的光束条件，n 摄影测量中规定沿航线方向影像重叠不小于60%（称为航向重叠），n 航线之间的影像重叠不小于20%（称为旁向重叠）。 单片摄影航向重叠60%航向条带3条带2条带1旁向重叠30%n 像点像点n 同名像点同名像点n 同名光线与同名核线同名光线与同名核线u在左右两片的重叠区域，每一个点P有两条同名光线，同名像点是一一对应的且必定在同名核线上。n 像主点（摄影机主光像主点（摄影机主光轴与像平面的交点）轴与像平面的交点）n 像底点像底点n（主垂线交点）n 地底点n 基线基线b是n 相片基线

29、相片基线bbn 核面核面n 核线核线n 左右视差左右视差pxn 同名像点同名像点是任一目标点在不同相片上的构像点（如P和P）。n 同名光线同名光线是由同一目标点向不同摄影站投射出构成同名像点的一对光线（如PO和PO）。在左右两片的重叠区域，每一个点P有两条同名光线，同名像点是一一对应的且必定在同名核线上。n 像主点：像主点：是摄影机主光轴与像平面的交点是摄影机主光轴与像平面的交点n 像底点像底点是主垂线（过航摄机物镜中心点的地面垂线）与像面的交点，以n表示，其在地面的相应点称为地底点。n 基线基线b是相邻两个摄影中心的连线的长度。n 相片基线相片基线bb，是同一航线上相邻两摄影中心之间的距离在

30、相片上的实际长度，一般是通过像对左、右相片像主点的相互转刺，分别量测左、右相片上两像主点间的距离，以其平均值做为相片基线长；n 摄影基线延长线与左右相片的交点称为核点，通过摄影基线与任一地面点P做的平面，称为点P的核面核面，核面是摄影基线与同一地面点发出的两条同名光线组成的面；核面与相片平面的交线，称为核线核线。n 左右视差左右视差px是指立体像对同名像点在左、右像平面坐标系或模型中的横坐标之差。摄影测量中经常利用这些基本光束条件作为解算的条件。 航摄仪焦距航摄仪焦距：物镜节点到焦点的距离：物镜节点到焦点的距离FSf像片主距像片主距：物镜后节点到像平面的距离：物镜后节点到像平面的距离像场像场：

31、物镜焦面上中央成像清晰的范围：物镜焦面上中央成像清晰的范围常角常角：(视场角100。)像场角像场角：像场直径对物镜后节点的夹角：像场直径对物镜后节点的夹角2 n航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标n航摄像片的大小为：u18cm18cmu 23cm23cm光学框标机械框标n 正射投影：投影光线相互平行且垂直于投影面。正射投影：投影光线相互平行且垂直于投影面。地图是地面的正射投影，地图是地面的正射投影，无变形，比例尺一致。无变形，比例尺一致。n 中心投影：投影光线会聚于一点。中心投影：投影光线会聚于一点。航摄像片是地面的中心投影，航摄像片是地面的中心投影，有变形，比例尺处处不同。有变形，比例尺

32、处处不同。n 负片位置负片位置P P、正片位置、正片位置PP（几何性质一致）（几何性质一致）正射投影正射投影中心投影中心投影n 摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于30，夹角为像片倾角铅垂线像片SA摄影机主光轴像片123Lxpx-1-1Lypyn航向相邻两个摄影站间的距离P1S1P2S2BE摄影基线HfLlm1f为摄影机主距，为摄影机主距，H为航高为航高视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段 l 与地面上相应的水平距L 之比为摄影比例尺aASEPfHkbmcm 航摄比例尺分母测图比例尺分母测图比例尺航高航高H的要求：的要求：1、实际飞行时与设计航高相差不大于、实际

33、飞行时与设计航高相差不大于52、同一航线内，摄站高差不大于、同一航线内，摄站高差不大于50mmk1万5万10万mb2万 3万 4.5万 6.7万 6.3万 9.4万测绘小比例尺地形图时，航摄比例尺大于测图比例尺测绘中比例尺地形图时，航摄比例尺略大或接近测图比例尺测绘大比例尺地形图时，航摄比例尺小于测图比例尺测图比例尺比例尺类型航摄比例尺成图比例尺大比例尺1:20001:30001:5001:40001:60001:10001:80001:120001:20001:5000中比例尺1:150001:20000(23*23)1:100001:250001:250001:35000(23*23)1:

34、10000小比例尺1:200001:300001:250001:350001:550001:50000n 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 Lln 一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角。要求像片旋角60像片旋角过大会减少立体像对的有效范围o2o1 投影中心投影中心投影平面投影平面投影点投影点投影射线投影射线物点物点正射投影投影射线与投投影射线与投影平面正交影平面正交斜投影投影射线与投影射线与投影平面斜投影平面斜交交SBbAaCc中心投影AaBbCc正射投影n1、图上任意两点间的距离与相应地面点的水平距离之比

35、为一常数，等于图比例尺n2、图上任意一点引画的两条方向线间的夹角等于地面上对应的水平角n地形起伏引起的像点位移spacbABCB0BbAA0sEpb0aa0像片倾斜引起的像点位移当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称称像点位移像点位移n比 例 尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺n表示方法：地图为线划图，航片为影像图n表示内容：地图需要综合取舍n几何差异：航摄像片可组成像对立体观察摄影测量的主要任务之一摄影测量的主要任务之一： 将空间点、线作中心投影，在投影平将

36、空间点、线作中心投影，在投影平面面P P上得到一一对应的点、线，这种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经中心投影取得的一一对应的投影关系称为系称为透视变换EPTTvvVVShihiWhohohchcEsJiNnOoCc航摄像片中的重要点、线、面面：地面地面E 像片面像片面P 主垂面主垂面W 真水平面真水平面Es线：迹线迹线TT 主光线主光线SoO 主垂线主垂线SnN 摄影方向线摄影方向线VV 主纵线主纵线vv 等角线等角线ScC 主合线主合线hihi 主横线主横线hoho 等比线等比线hchc重要的点 线 面点：摄影中心摄影中心S 像主点像主点o 地主点地主点O 像底

37、点像底点n 地底点地底点N 等角点等角点c 地面等角点地面等角点C 主合点主合点i 主遁点主遁点J 主遁点. 在主垂面内，过投影中心作像片平面的平行线与地平面的交点。 重要点线的数学关系2HtgCNHtgONEPTTvvVVSW主遁点JiNnOoCc迹点主和点底点特性铅垂线在像平面铅垂线在像平面上的构像位于以上的构像位于以像底点像底点n为辐射为辐射中心的相应辐射中心的相应辐射线上线上Nn重要的点 线特征等角点特性在倾斜像片和水在倾斜像片和水平地面上，由等平地面上，由等角点角点c和和C所引出所引出的一对透视对应的一对透视对应线无方向偏差，线无方向偏差，保持着方向角相保持着方向角相等等Cc重要的点

38、 线特征航空摄影机物镜的主光轴与过物镜后节点铅垂线的夹角之角平分线分别和像片平面与地面相交的两个点。 等比线特性 等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺，等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影响不受像片倾斜影响重要的点 线特征像平面上通过等角点c的像水平线，称为等比线 已知已知 E E 平面上有平面上有 A 点，在像平面上作对应的像点，在像平面上作对应的像 aPTTSAT1i作图步骤：作图步骤：1）找迹点）找迹点T12）找主合点）找主合点i3）连）连T1i与与SA， 交点为交点为a中心投影作图主合点主合点迹点迹点avvE主和点：在主垂面内，由投影中心作地平面上任意直

39、线的平行线与像片平面的交点 已知已知 E E 平面上有平面上有 AB 直线，在像平面上作对应的像直线，在像平面上作对应的像 abPTTSi作图步骤：作图步骤：1）找迹点）找迹点T12）找合点）找合点i13）连）连T1i1与与SA， 交点为交点为a4）连）连T1i1与与SB， 交点为交点为b5）a与与b 连线连线中心投影作图主合点主合点迹点迹点avvEhihiABi1bT1 已知垂直物面的空间直线已知垂直物面的空间直线 AB，在像平面上作对应的像，在像平面上作对应的像 abPTTSi作图步骤：作图步骤：1）按）按E面上点作面上点作图方式确定图方式确定a2）找像底点）找像底点n3）连接）连接na4

40、） na与与SB的交点的交点为为b5）a与与b 连线连线中心投影作图主合点主合点迹点迹点vvEABba摄摄影影测测量量坐坐标标系系像方坐标系像方坐标系物方空间坐标系物方空间坐标系像框标坐标系像框标坐标系像空间坐标系像空间坐标系像空间辅助坐标系像空间辅助坐标系地面测量坐标系地面测量坐标系地面摄影测量坐标系地面摄影测量坐标系像平面坐标系像平面坐标系xypoxyaa(x,y)n 像平面坐标系(右手坐标系) u框标坐标系（航向为X轴）原点：框标连线交点坐标轴：按需要而定，X轴：与航线方向相近的连线u像平面直角坐标系以像主点为坐标原点，坐标轴系的方向与像框坐标系轴系的方向一致. u框标交点Pu象主点Ou

41、内方位元素（X0、Y0、f）O与P不重合造成的n 作用：作用：描述像点在像空间的位描述像点在像空间的位置置S-xyzS-xyzn 原点：投影中心原点：投影中心S Sn 坐标轴：坐标轴：x x、y y轴与像平面坐标轴与像平面坐标系的轴平行，系的轴平行，z z轴与摄影机轴重轴与摄影机轴重合，方向与于摄影方向相反合，方向与于摄影方向相反n 三、像空间辅助坐标系（右）三、像空间辅助坐标系（右）S-S-uvwuvwn 作用：各像片像空间坐标系不作用：各像片像空间坐标系不统一，为方便计算，建立的一统一，为方便计算，建立的一种相对统一的坐标系（过渡性种相对统一的坐标系（过渡性坐标系坐标系 ）n 原点：摄影中

42、心原点：摄影中心S Sn 坐标轴：视需要而定坐标轴：视需要而定( (第一个相第一个相片或像对的象空间坐标系平行片或像对的象空间坐标系平行 ) )xxyyzoSuvw(, , )xy f n 物方空间坐标系物方空间坐标系四、四、地面测量坐标系（左）地面测量坐标系（左）地图投影坐标系，统一原点、轴地图投影坐标系，统一原点、轴 5454北京北京 5656黄海黄海平面平面 高程高程 8080西安西安 8585国家基准国家基准 五、地面摄影测量坐标系（右）五、地面摄影测量坐标系（右）作用作用：在在像空间辅助坐标系像空间辅助坐标系与与地面测量坐标系地面测量坐标系之间的过渡性坐标系之间的过渡性坐标系原点：地

43、面一点原点：地面一点坐标轴：坐标轴：X X轴：与航线方向一致轴：与航线方向一致 Z Z轴：铅垂方向轴：铅垂方向tttTX YZDXYZSuvwXYZDTXtYtZtn 摄影测量的理论基础是透视几何理论。地表的事物可以看作是由若干地形特征点构成的，在摄影时它们是不变的，地面点与投影中心构成空间光束，空间光束与像平面相交得到像点，即物体通过点状的投影中心和空间光束的构像，每张相片都由像平面上的许多几何像点所构成，这些像点与物点相对应。在摄影瞬间地形特征点及其对应的像点以及投影中心构成了稳固的空间几何关系，这就形成了摄影测量的几何模型， n 摄影测量是根据摄影时相片与摄影对象之间的几何关系在物体的影

44、像上进行量测与判译的，摄影测量一般利用一些特殊的几何条件，如共线条件（像点投影中心和地物点三点共线）和共面条件（相邻相片的两同名光线共面）以及一些已知坐标的控制点，恢复摄影时的空间光束条件和创建立体模型，以及模型的绝对定向，解算出像平面坐标系与大地坐标系之间的坐标变换关系，这样既可通过对相片点得量测得到相应地面点的坐标，这是摄影测量的基本原理。由摄影时的共线条件所形成的共线变换是摄影测量最基本的线性变换，也称为投影变换或称直射变换。 4443424131433323144434241242322214443424114131211aZaYaXaaZaYaXazaZaYaXaaZaYaXayaZ

45、aYaXaaZaYaXaxn 该变换包含有三个线性分数函数，它将三维空间的一个点(X，Y，Z)变换成另一个点(x，y，z)，n 曲线经变换前后的项次不变，n 一条直线上的一些点(称之为共线点)通过这种变换以后仍为另一条直线上的点n 平面经过投影变换后依然是平面（新参数表达）。 n 共线方程的应用u解求求像底点坐标u进行单像空间后方交会u多像空间前方交会u光束法平差的基本数学模型u结合DEM制作数字正射影像图以及进行单张像片测图 n表达像点与地面点之间关系影像中的影像中的几何信息几何信息地物几何位置地物几何位置模型重建模型重建几何量测几何量测xyXYZXYZa (x,y)xyzS(Xs, Ys,

46、 Zs)A(X,Y,Z)SSSZZYYXXzyxR共线条件n 摄影中心、像点与对应的地面点共线1sAsAsAZZZYYYXXXxyXYZ已知量已知量未知量未知量共线方程共线方程XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2x1y1XYZ已知量已知量未知量未知量x2y2确定摄影时摄影中心、确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相像片与地面三者之间相关位置关系的参数关位置关系的参数确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置关系的参数确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置关系的参数内方位元素（x0,y0,f）可恢复摄影光束xyp像像片片内内方方位位元元素素fx0y

47、0SosoAYXZ确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数像像片片外外方方位位元元素素ZsXsYs外方位线元素：描述摄描述摄影中心在地面空间直角影中心在地面空间直角坐标系中的位置坐标系中的位置(Xs、Ys、Zs)外方位角元素：描述像片在摄描述像片在摄影瞬间的空间影瞬间的空间姿态姿态AXYZ像像片片外外方方位位角角元元素素以Y 轴为主轴的- 转角系统XYZN航向倾角航向倾角 旁向倾角旁向倾角 像片旋角像片旋角 osxyzOXAXYZ像像片片外外方方位位角角元元素素以X 轴为主轴的- 转角系统XYZN旁向倾角旁向倾角 航向倾角航向

48、倾角 osxyzOY像片旋角像片旋角 AXYZ像像片片外外方方位位角角元元素素以Z 轴为主轴的A-v转角系统XYZN像片倾角像片倾角方位角方位角A像片旋角像片旋角vosxyz平平面面坐坐标标变变换换xyoxyacossinsincosyxyyxxyxyxcossinsincosxyzXYZas(x,y,-f)(X,Y,Z)像像空空间间坐坐标标与与像像空空间间辅辅助助坐坐标标的的变变换换ZYXZYXZYXRcos0sin010sin0coscossinsincosZXZYYZXXaS-XYZ坐标系绕Y 轴旋转角到S-XYZXZSYXZ (Y)以Y 轴为主轴的-转角系统的坐标变换ZYXZYXZYX

49、Rcossin0sincos0001S-XYZ坐标系绕X轴旋转角到S-XYz以Y 轴为主轴的-转角系统的坐标变换zyxzyxZYXR1000cossin0sincosS-XYz坐标系绕z轴旋转角到S-xyz以Y 轴为主轴的-转角系统的坐标变换zyxzyxZYXRRRR3213213211000cossin0sincoscossin0sincos0001cos0sin010sin0coscccbbbaaaRRRR以Y 轴为主轴的-转角系统的坐标变换以Y 轴为主轴的-转角系统的坐标变换以X 轴为主轴的-转角系统的坐标变换zyxzyxZYXRRRR3213213211000cossin0sincos

50、cos0sin010sin0coscossin0sincos0001cccbbbaaaRRRR以X 轴为主轴的-转角系统的坐标变换以Z 轴为主轴的A-v系统的坐标变换zyxzyxZYXvARRRR3213213211000cossin0sincoscossin0sincos00011000cossin0sincoscccbbbaaaAAAAvvvvvARRRR以Z 轴为主轴的A-v系统的坐标变换正交变换矩阵的特点正交变换矩阵的特点100010001333222111321321321TcbacbacbacccbbbaaaRR100010001321321321333222111Tcccbbba