摄影测量学复习

永远相信，美好的事情即将发生！1《摄影测量学》基础知识梳理1、摄影测量学的主要任务：①测制各种比例尺的地形图和专题图；②建立地形数据库；③为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据；2、摄影测量是利用光学摄影机摄影的像片，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门学科和技术3、摄影测量的优点：①影像记录目标信息客观、逼真、丰富；②测绘作业无需接触目标本身，不受现场条件限制；③可测绘动态目标和复杂形态目标；④影像信息可永久保存、重复量测使用；4、按用途分类：地形摄影测量、非地形摄影测量5、按平台分类：航天/航空/地面/显微/水下+摄影测量6、按影像信息处理的技术手段分类：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量7、摄影机的两大组成部分：镜箱（物镜）、暗箱8、摄影物镜：相机上由单个凸透镜或凹凸透镜组合（等效透镜）成的精密光学成像系统9、折射平面将空间分为两部分，物体所在的空间称为物方空间，影像所在的空间称为像方空间；两侧与主光轴的交点为物方主点和像方主点10、D为物距，d为像距，f为焦距：fd11D111、有效孔径与物镜焦距f之比的倒数即为光圈号数，光圈号数越小，能通过的光线越多，反之12、摄影时感光材料单位面积上取得的曝光量H等于照度E与曝光时间t的乘积，即H=Et13、景深：指被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。光圈号数越大，景深越大；光圈号数越小，景深越小14、快门是控制曝光时间的重要机件，快门从打开到关闭所经历的时间称为曝光时间，或称快门速度永远相信，美好的事情即将发生！215、航空摄影机按摄影机主距的长度可分为短焦距（150mm）、中焦距（150～300mm）和长焦距（300mm）摄影机。航空摄影机的像幅均采用正方形。短焦距航空摄影机的像幅多为18×18cm，中焦距的多为23×23cm，长焦距的多为23×23cm或30×30cm16、框标：设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上（像片上）建立像方坐标系17、量测用摄影机的特征:①像距是一个固定的已知值，几乎等于摄影机物镜的焦距；②承片框上具有框标；③内方位元素是已知的；18、像主点（o）：像片主光轴与像平面的焦点19、摄影机（像片）主距：像主点与物镜后节点之间的距离20、航摄仪的三大主要部件：镜头、框标平面、底片21、摄影比例尺是指航摄设计中的像片比例尺，像片比例尺是由摄影机的主距和摄影的高度来计算的。m为像片比例尺分母，f为摄影机主距，H为航高，则有：H1fm22、航向重叠度：60%~65%旁向重叠度：15%~30%23、三度重叠：在航线方向上三张相邻像片必须要有公共重叠影像24、航带弯曲度：航带两端像主点之间的直线距离L与偏离直线最远的像主点的垂距之比00003%100%RLR要求25、像片旋转角：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。对像片的旋偏角一般要求小于6度，个别最大不应大于8度。而且不能连续三片有超过6度的情况26、导致航摄像片误差的因素：①底片变形②航摄机物镜畸变差③大气折光差④地球曲率的影响27、航摄倾角：曝光瞬间航空摄影机主光轴与通过透镜中心的地面铅垂线（主垂线）之间的夹角；倾角介于0°~3°时为竖直航空摄影，大于3°为倾斜航空摄影永远相信，美好的事情即将发生！328、必须进行航摄仪检校的四种情况：①距前次检定的时间超过两年②快门曝光次数超过20,000次③航摄仪经过大修或主要部件更换以后④航摄仪产生剧烈震动以后29、航摄仪的检定方法：①测角法②多筒准直管法③试验场检定法④恒星检定法30、投影：用一组假想的直线，将空间物体投射到某个几何面上，形成该物体在几何面上的构象，称为投影31、中心投影：当投影射线汇聚于一点时，称为中心投影投影中心S：中心投影射线的汇聚点32、平行投影：所有投影射线都平行于某一固定的方向；正射投影、斜投影是平行投影的两种情况33、正射投影：投影射线相互平行且与投影平面正交的投影34、航摄像片是地面景物的中心投影，地形图是地面景物的正射投影35、在地面水平且像片水平时，中心投影与平行投影的效果无差异36、像空间辅助坐标系的三种表示形式：①取铅垂方向为Z轴，航向为X轴，构成右手坐标系；②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；③以每个像对的左片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为X轴，以摄影基线及左片主光轴构成的面作为XZ平面，构成右手直角坐标系；37、方位元素：确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相关位置关系的参数38、像片的内方位元素可以确定摄影中心相对于像平面的关系，一张像片有3个内方位元素，包括：①摄影机主距0s(f)②像主点在像平面坐标系中的坐标0x,0y39、像片的外方位元素可以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，一张像片有6个外方位元素，其中3个是描述摄影中心S空间位置的坐标值，称为3个线元素；另外3个是表述摄影光束空间姿态的3个角元素永远相信，美好的事情即将发生！440、像点的平面坐标变换：222211cossinsincosyxyxRyx41、例.绕Z轴旋转：ZYXZYXRZYX1000cossin0sincos42、像空间辅助坐标系经过三轴旋转后，得到的是像空间直角坐标系43、共线方程：)()()()()()(333111SASASASASASAZZcYYbXXaZZcYYbXXafx)()()()()()(y333222SASASASASASAZZcYYbXXaZZcYYbXXaf44、三点共线：像点、投影中心和地面点三点共线45、共线方程中，当Z-Zs=-H(常数)，两平面间中心投影的构像方程式，又称透视变换公式：1132312322213231131211yaxaayaxaYyaxaayaxaX46、单像空间后方交会：利用像片上三个以上控制点的像点坐标及相应的物方坐标,反算像片外方位元素的过程47、空间后方交会计算过程：①获取已知数据（像片比例尺、平均航高、内方位元素、GCP坐标）；②用摄影测量仪器立体坐标仪，量测控制点的像点坐标；③确定未知数的初始值（在竖直摄影情况下三个角元素0；三个线元素011nstiiZHmfZn、nitisXnX101、nitisYnY101）；④计算旋转矩阵R；⑤用所取未知数的初始值和控制点的地面坐标，代入共线方程逐点计算像点坐标的近似值（x）、（y）；⑥用②中量测的像点的坐标作为观测值和由⑤计算的近似值，计算每个点的常数项lx,ly；⑦逐点计算误差方程式的系数，并组成误差方程式12166212nnnLXAV；⑧成法方程系数矩阵AAT与常数项LAT，组成法方程0LAAXATT，并求解未知数的永远相信，美好的事情即将发生！5改正数ddddZdYdXSSS,,,,,；⑨计算未知数趋近值；⑩将求得的外方位元素的改正数与规定的限差比较，若小于限差时，则迭代计算完成，否则用未知数的新值作为近似值，重复④－⑨步骤计算，直到满足要求为止；例题：已知4对点的影像坐标和地面坐标：影像坐标相应的地面点坐标x(mm)y(mm)X(m)Y(m)Z(m)1234-86.15-53.40-14.7810.46-68.9982.21-76.6364.4336589.4137631.0839100.9740426.5425273.3231324.5124934.9830319.812195.17728.692386.50757.31试计算近垂直摄影情况下空间后方交会的解。已知像片的内方位元素为：f=153.24mm,000yx解：0000001,21,2001(36589.4137631.0839100.9740426.54)38437.00441(25273.3231324.5124934.9830319.81)27963.155441,411541;6109.68()61403987014SSSSXXYYZmfZmlmmfHmmLmHZmfZ为摄影比例尺分母139870153.24(2195.17728.692386.50757.31)7626.5964后续略48、观察人造立体的条件：①由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对②一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即分像条件③两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行④两像片的比例尺相近（差别15％）永远相信，美好的事情即将发生！649、立体像对：两个测站对同一地面摄取相互重叠的两张相片50、摄影过程：在一定的内方位元素之下将被摄物体转化为像片或立体像对51、双像解析摄影测量：按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标。它主要研究的内容是研究立体像对与被摄物体之间的数学关系，以及如何计算被摄物体的三维空间位置52、摄影过程的几何反转：把已取得的立体像对放到摄影时的位置去，并用原摄影机、原摄影姿态把所有像点向空间反转投射出来，同名光线便交于原空间点上53、根据摄得的立体相对的内在几何特性，按照物点、摄站点与像点构成的几何关系，用数学计算方式求解物点的三维空间坐标的3种方法：①用单张相片的空间后方交会与立体像对的前方交会方式求解物点的三维空间坐标；②用相对定向和绝对定向方法求解地面点的三维空间坐标；③采用光束法求解地面点的三维空间坐标；54、立体像对的空间前方交会：在已知立体像对的两张像片的内、外方位元素前提下，由同名光线交会确定物点空间坐标的计算过程55、投影系数：（摄影中心到物点的距离与摄影中心到像点的距离之比）为N1和N2，从课本Page119图5-4中相似三角形的关系可得两投影线的关系：1111111111aSASNZZZYYYXXXSASASA2222222222aSASNZZZYYYXXXSASASA→222222111222222222111111S1S1S1AAAZYXZYXZNYNXNBBBZYXZNYNXNZYXZNYNXNZYXSSSSSS→③ZN-ZNB②YN-YNB①XN-XNB2211Z2211Y2211X，由①、②、③任意搭配均可解出投影系数N1，N256、空间前方交会计算地面点坐标的步骤：①由已知的外方位角元素与像点的在像空间坐标系下的坐标，计算像点的像空间辅助坐标系下的坐标②由外方位线元素，计算摄影基线分量Bx,By,Bz③由摄影基线分量，计算投影系数N1，N2④由下式计算地面点坐标永远相信，美好的事情即将发生！757、先暂不考虑像片的绝对位置和姿态而只恢复两张像片之间的相对位置和姿态．这样建立的立体模型称为相对立体模型，其比例尺和方位均是任意的；然后在此基础上，将两张像片作为一个整体进行缩放、平移和旋转，达到绝对位置、这种方法称为相对定向一绝对定向。用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。用数学计算的方法解求相对定向元素的过程，称为解析法相对定向58、连续法相对定向方位元素：（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）像空间辅助坐标系的原点取在摄站点上，其坐标轴系保持与立体像对中左片的像空间坐标系的轴系分别重合，相对定向元素为222,,,bzy,b00111111SSSZYX22222;;;;2zSyxSbZbYsbX59、单独法