摄影测量学复习重点

1.摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。2.摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量。3.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。4.航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。5、一张像片的外方位元素包括：三个直线元素(Xs、Ys、Zs）：描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素(φ、wk)描述像片的空间姿态。6、同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠,一般在60%以上。相邻航线的重叠称为旁向重叠,重叠度要求在15%以上。7、摄影测量中常用的坐标系有像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、摄影测量坐标系、地面测量坐标系和地面摄影测量坐标系。8、中心投影的共线条件方程表达了摄影中心、像点和对应地物点三点位于同一直线的几何关系，利用其解求单张像片6个外方位元素的方法称为单片空间后方交会，最少需要3个平高地面控制点。9、航摄相片误差来源:摄像机物镜畸变差；大气折光差；地球曲率影响；摄影感光材料的变形；像点量测差。10、空间后方交会的计算过程：1）获取已知数据；2）量测控制点的坐标；3）确定未知数的初始值；4)计算旋转矩阵R；5）逐点计算像点坐标的近似值；6)组成误差方程式；7)组成法方程式；8）解求外方位元素的改正数；9）解求改正后的外方位元素；10）外方位元素的改正数与规定的限差作比较。13、摄影测量的基本问题，就是将中心投影的像片转换为正射投影的地形图。14、相对定向完成的标志是模型点在统一的辅助坐标系中坐标U、V、W的求出。16、4D产品是指DEM、DLG、DRG、DOM。17、立体摄影测量基础是共面条件方程。18、相对定向的理论基础、目的、标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交。双像解析摄影测量的任务是利用解析计算方法处理立体像对，获取地面点的三维空间信息。20、双像解析摄影测量有：空间后方交会-前方交会法、相对定向-绝对定向法、光束法。21、解析绝对定向需要量测2个平高和1个高程以上的控制点，一般是在模型四个角布设四个控制点。22、单元模型的绝对定向最少需要2个平高和1个高程地面控制点。23、两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要2个平高和1个高程地面控制点。24、恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是共面条件方程25、摄影测量中，为了恢复立体像对两张像片之间的相互位置关系，可以根据左右像片上的同名像点位于同一核面的几何条件，采用相对定向方法来实现，最少需要量测5对同名像点。26、空间坐标变换中的正交变换矩阵的9个元素中只有3个独立元素。27、空中三角测量按发展阶段，可分为模拟空中三角测量、解析空中三角测量和数字空中三角测量。28、解析空中三角测量根据平差计算范围的大小，可分为单模型解析空中三角测量、单航带解析空中三角测量和区域网解析空中三角测量三类。29、摄影测量加密按数学模型可分为航带法、独立模型法和光束法三种。30、摄影测量外业包括：像片控制测量、相片解译与调绘、像片补测。31、获取DEM数据的方式：沿等高线采样、规则格网采样、剖面法、渐进采样、选择采样、混合采样、全数字摄影测量系统数据采样。32、数字影像的定向方式:内定向、相对定向、绝对定向。33、立体像对的两张像片可以有三种不同的放置方式，分别产生出：正立体效应、反立体效应和零立体效应。1、摄影测量包括哪些坐标系？如何定义？答：摄影测量中常用的坐标系有两大类。一类是用于描述像点的位置，称为像方空间坐标系；另—类是用于描述地面点的位置．称为物方空间坐标系。(1)像方空间坐标系①像平面坐标系像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置，通常采用右手坐标系，坐标轴的选择常用以下三种方法1、框标坐标系：是以像片上四边或四角上的框标来定义坐标系统。对于框标设在像幅四边中央的相片，通常以航线方向两边框标连线作为x轴，旁向两边框标连线作为y轴，框标连线的交点为原点。若框标设在四角上，则以对角线框标连线的夹角平分线作为x,y轴，连线交点为坐标原点；2、像平面直角坐标系：以像主点为原点，x,y轴分别平行于框标坐标系3、以主纵线为Y轴的像平面坐标系：取主纵线为y轴，指向主合点的方向为正方向，主横线或等比线为x轴。②像空间坐标系为了便于进行空间坐标的变换，需要建立起描述像点在像空间位置的坐标系，即像空间坐标系。以摄影中心S为坐标原点，yx,轴与像平面坐标系的yx,轴平行，z轴与主光轴重合，形成像空间右手直角坐标系xyzS③像空间辅助坐标系像点的像空间坐标可直接以像平面坐标求得，但这种坐标的待点是每张像片的像空间坐标系不统一，这给计算带来困难。为了在同一条航线的不同像片间建立联系，需要建立一种相对统一的坐标系．称为像空间辅助坐标系，用XYZS表示。此坐标系的原点仍选在摄影中心S，坐标轴系的选择视需要而定。通常，X，Y，Z轴分别与航线第一张相片的像空间坐标系对应的轴系平行；也可以取铅垂方向为Z轴，X方向与航向一致。(2)物方空间坐标系①摄影测量坐标系将像空间辅助坐标系XYZS沿着Z轴反方向平移至地面点P，得到的坐标系pppZYXP称为摄影测量坐标系②地面测量坐标系地面测量坐标系通常指地图投影坐标系，也就是国家测图所采用的高斯—克吕格3带或6带投影的平面直角坐标系和高程系，两者组成的空间直角坐标系是左手系，用tttZYXT表示。③地面摄影测量坐标系由于摄影测量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，这给由摄影测量坐标到地面测量坐标的转换带来了困难。为此，在摄影测量坐标系与地面测量坐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(A-XtpYtpZtp)表示，其坐标原点通常选在测区内的其一地面控制A点上，Ztp轴铅垂，Xtp轴与Xp轴方向接近。2、什么是方位元素，如何定义，包括哪些，有什么用方位元素：为了由像点反求物点，还必须知道投影中心、像片和地面三者之间的相关位置，用于确定这三者之间相关位置的参数称为方位元素。方位元素包括内方位元素和外方位元素，内方位元素：确定摄影中心相对于影像位置关系的参数称为影像的内方位元素。（主距f、像主点的像框标坐标（x0，y0）），内方位元素包括三个参数，即摄影中心S到像片的垂距(主距)f及像主点o在像框标坐标系中的坐标00,yx，用其来恢复摄影光束；外方位元素：在恢复像片内方位元素的基础上，确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数称为外方位元素。一张的外方位元素包括六个参数，其中有三个是直线元素，用于描述摄影中心的空问坐标值；另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。3、如何实现空间直角坐标系向像空间辅助坐标系的转化由于将像平面坐标求像点的像空间坐标时，每张相片的像空间坐标系不统一，给计算带来困难。因此建立相对统一的像空间辅助坐标系。像空间坐标系和像空间辅助坐标系坐标之间的变换关系为ZYXcbacbacbaZYXRZYXRfyxT33322211114.推导摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程，并简要简述其在摄影测量中的主要用途。答：设摄影中心S在某一规定的物方空间左手直角坐标系中的坐标为(sssZYX,,)，任一地面点A在该物方空间坐标系中的坐标为(AAAZYX,,),A在像片上的构像a在像空间坐标系和像空间辅助坐标为(fyx,,)和(ZYX,,),摄影时AaS,,三点共线且满足如下关系：SASASAZZZYYYXXX即SASASAZZYYXXZYX(1)又像空间坐标与像空间辅助坐标系满足：ZYXRfyx(2)式中，321321321cccbbbaaaR为由像片外方位角元素组成的正交变换矩阵。将(2)式写成纯量形式并用第一、二式分别除以第三式，可得)()()()()()(333111SASASASASASAZZcYYbXXaZZcYYbXXafx)()()()()()(333222SASASASASASAZZcYYbXXaZZcYYbXXafy表示了摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程。共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：1、单片后方交会和立体模型的空间前方交会；2、求像底点的坐标；3、光束法平差中的基本方程4、解析测图仪中的数字投影器；5、航空摄影模拟；6、利用DEM进行单张像片测图。5、什么叫像点位移？怎样才能消除它？投影差？答：当航摄像片有倾角或地面有高差时，所摄的像片与上述理想情况有差异。这种差异反映为一个地面点在地面水平的水平像片上的构像与地面有起伏时或倾斜像片上构像的点位不同，这种点位的差异称为像点位移，它包括像片倾斜引起的位移和地形起伏引起的位移，其结果是使像片上的几何图形与地面上的几何图形产生变形以及像片上影像比例尺处处不等。①像片倾斜引起的像点位移，sinsin2frca(像片倾角为，像距为，方向角为，f为像片主距，对该位移引起景物在像片上的影像可进行像片纠正②投影差：因地形起伏引起的像点位移Hrhh(r为以像底点为中心的像距，H为摄影航高)可对其进行改正。③对物理因素如摄影物镜的畸变差、大气折光、地球曲率及底片变形等引起的像点位移，可用数据模型来描述。8、空间后方交会的目的是什么?解求中有多少未知数?至少需要测求几个地面控制点?为什么?答：利用一定数量的地面控制点，根据共线方程，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。解求外方位元素时，有六个未知数，至少需要六个方程。由于每一对共轭点可列出两个方程，因此，若有三个已知地面坐标控制点，则可列出六个方程，解求六个外方位元素改正数ddddZdYdXSSS,,,,,．测量中为了提高精度，常有多余观测方程。在空间后方交会中，通常是在像片的四个角上选取四个或更多的地面控制点，因而要用最小二乘法平差计算。15.立体像对空间前方交会的目的是什么?答：应用单像空间后方交会求得像片的外方位元素后，欲由单张像片上的像点坐标反求相应地面点的空间坐标仍不可能，只能确定其空间方向，而使用同名像点就能得到两条同名射线在空间的方向，这两条射线一定相交其相交处必定是该地面点的空间位置，所以空间前方交会是为了确定相应地面点的地面坐标。9、请简述空间后方交会的推导过程？（1）获取原始数据。从摄影资料中查取平均航高与摄影机主距；从外业测量成果中获取地面控制点的地面测量，或转换为地面摄影测量坐标。（2）用像点坐标量测仪器量测像点坐标。（3）确定未知数的初始值：在竖直摄影情况下，三个角元素的初始值取为：三个直线元素取为：（4）用三个角元素的初始值计算各方向余弦值，组成旋转矩阵R（5）用所取未知数的初始值和控制点的地面坐标，代入共线方程式，逐点计算像点坐标的近似值（x）,(y)并计算（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）计算法方程式的系数矩阵ATA与常数项ATL，组成法方程式。（8）解算法方程，迭代求得未知数的改正数ddddZdYdXSSS,,,,,（9）计算改正后的外方位元素（10）将求得的外方位元素与规定的限差比较，若小于限差，则迭代结束，否则新的近似值重复（4）-（9）。直到满足为止。7.摄影测量中，建立人造立体视觉应满足哪些条件？答：人造立体视觉必须符合自然界里提观察的四个条件：①由两个不同摄站摄取的同一景物的一个立体像对；②一只眼睛只观察像对中的一张像片；③两眼各自观察同一景物的左右影像点的连线应与眼基线近似平行；④像片间的距离应与双眼的交会角相适应。6.航摄像片与地图有什么不同？缩减版：1）投影方式不同航摄像片是中心投影；地形图是正射投影2）航片存在两项误差相片因倾斜引起的像点位移；地形起伏引起的像点位移3）比例尺不