摄影测量-讲义

1第1次课首页本课主题绪论授课日期目的理解摄影测量学的定义；掌握摄影测量的分类方法，了解航天、航空、地面和近景摄影测量各自的主要任务，了解模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量的特点；了解摄影测量的历史及发展概况，清楚摄影测量学产生、发展的过程和现状；理解摄影测量学的基本理论依据。通过本单元的学习，建立对摄影测量学的总体认识，培养对测绘科学的学习兴趣。讲授内容与时间分配序号讲授内容时间1教学的基本安排与课程特点62基本要求和目的43摄影测量学的定义与任务104摄影测量学的发展历史105摄影测量学的分类156摄影测量学的主要阶段及特点207摄影测量学与其他测绘学科的关系158摄影测量学的现状与主要任务69内容总结与下讲内容预习安排4重点难点重点：摄影测量学的定义、分类方法、特点、相互联系。方法手段课堂教学采用启发式与讨论相结合的教学方法，使用多媒体教学手段。实习实验2教案正文第一讲绪论备注一、教学的基本安排与课程特点时间安排：课堂讲授与讨论：42学时实践教学：8学时教员安排：理论教学：蓝朝桢、何钰联系电话：实习：由实验室安排、参与辅导。课程特点：基本概念多公式推导多图表分析多空间关系复杂知识面广二、基本要求和目的要求：课前认真预习、多思考课堂认真听讲、多提问课后认真复习、多讨论目的：结合思考题把握基本内容、基本思想；结合实习掌握基本操作技能；结合讨论提高分析问题、解决问题的能力。三、摄影测量学的定义与任务1、摄影测量学[Photogrammetry]摄影测量学是利用摄影机或其它传感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术的一门学科。传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄影的像片，研究和确定所摄物体的形状、大小、性质及其空间位置的理论、技术和方法的一门学科。摄影测量是利用摄影机或其他的遥感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术。可以以一种相对轻松和活跃的方式对这部分内容进行介绍为了学员端正学习态度，认识该课程的重要性强调这是考研课程。学习摄影测量学当然首先要明白其任务。从字面理解：测量、摄影，因此这是以获取影像达到对影像上目标进行测量的学科。3四、摄影测量学的发展历史[参考资料]1839年尼普斯和达盖尔发明摄影术。1851~1859年，法国陆军上校劳赛达特提出和进行交会摄影测量，这被称为摄影测量学的真正起点。这一阶段主要用于建筑物的摄影测量。1858年，纳达通过气球获取了第一张地面的空中照片。二十世纪初，发明了立体观察方法。1901年，立体坐标量测仪问世。由于飞机尚未发明，主要用于地面摄影测量。1903年，莱特兄弟发明飞机，使航空摄影测量成为可能。第一次世界大战中，航空摄影机问世，1909年，获取第一张从飞机上拍摄的照片。同时，1318立体测图仪问世。1915年，获得第一张专用的航摄像片。1900~1960年，为模拟法摄影测量阶段。1950~1980年，为解析法摄影测量阶段。1960年，获得第一张卫星像片。1980~至今，为数字摄影测量阶段。五、摄影测量学的分类分类原则与方法基本要素:目标、图像、信息按被测目标分（按用途分）：地形摄影测量(地形图)非地形摄影测量(其他用途)按获取目标的距离分（按距离分）：结合图进行理解。在发展历史中强调飞跃。注意：分类原则和方法的把握。4航天摄影测量(160Km)航空摄影测量(2Km~30Km)地面摄影测量(100m~300m)近景摄影测量(100m)显微摄影测量按图像类型分：光学图像雷达摄影测量双介质摄影测量X射线摄影测量按图像处理方式分（按技术方法分）：模拟摄影测量(1900~1960年)像片模拟解算解析摄影测量(1950~1980年)像片数字解算数字摄影测量(1980年~~~)数字图像数字解算中英文对应的有关术语航天摄影测量（SatellitePhotogrammetry）和空间技术、遥感技术的发展紧密结合。这种分类是划分发展阶段的分类方式。5航空摄影测量（AerialPhotogrammetry）地面摄影测量（TerrestrialPhotogrammetry）近景摄影测量（Close-rangePhotogrammetry）显微摄影测量（Micro-Photogrammetry)模拟摄影测量（ConventionalPhotogrammetry）解析摄影测量（AnalyticalPhotogrammetry）数字摄影测量（DigitalPhotogrammetry）六、摄影测量学的主要阶段及特点1、模拟摄影测量(1900~1960年)这一时期的特点：（1）使用的影像资料为硬拷贝像片。（2）利用光学机械模拟装置,实现了复杂的摄影测量解算。（3）得到的是（或说主要是）模拟产品。（4）摄影测量科技的发展可以说基本上是围绕着十分昂贵的立体测图仪进行的。（5）利用几何反转原理，建立缩小模型。（6）最直观，好理解。典型的仪器设备：2、解析摄影测量(1950~1980年)这一时期的特点：（1）使用的影像资料为硬拷贝像片。（2）使用的是数字投影方式,用精确的数字解算代替了精度较低的模拟解算。（3）得到的是模拟产品和数字产品。（4）引入了半自动化的机助作业,因此,免除了定向的繁琐过程及测图过程中的许多手工作业方式。但需要人用手去操纵(或指挥)仪器,同时用眼进行观测。典型的仪器设备：3、数字摄影测量(1980年~~~)这一时期的特点：（1）使用的影像资料为数字影像或数字化影像（2）使用的是数字投影方式,用精确的数字解算代替了精度较低的模拟术语比对。强调各阶段的特点和区别。重点介绍三种角元素系统的旋转轴序。6解算。（3）得到的是数字产品和模拟产品。（4）最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测,因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备。典型的仪器设备：4、各阶段的比较：阶段原始资料投影方式仪器操作方式产品平面像片物理手工模拟模拟像片物理模拟测图仪手工模拟解析像片数字解析测图仪半自动模拟/数字数字数字影像数字摄影测量工作站全自动数字/模拟七、摄影测量学与其他测绘学科的关系测绘学是研究地球与地表信息的一种科学。根据目前的发展，测绘可分为大地测量学、摄影测量与遥感学、地图制图学、工程测量学、地籍测量学、海洋测绘学、军事测绘学等。摄影测量学在测绘学中，发展历史相对较短，但是，它与新型科学有着血缘关系，它的发展必然影响整个测绘学科的发展。1、与大地测量学的关系大地测量学的主要任务：确定国家大地原点与水准点，建立国家和地区大地和高程控制网，以满足测图控制的需要。摄影测量是测绘地形图的主要方法，为了满足测图的需要，除国家级控制网外，还需要一些测图必需的控制点，以满足空三加密中控制点的要求。而高精度的解析空中三角测量，其精度可达三、四等大地点的要求，为大地测量增加了新的加密控制点的方法。GPS与空中三角测量结合，为高精度，快速定位提供了新的方法。2、与地图制图学的关系地图制图是根据测量资料与其他地学、人文、资源、经济等信息，编制成各种比例尺的地形图与专题图。现代的航空摄影测量学和航天遥感资料是编制现势性强的地图的主要方法。摄影测量已从目视产品向数字化产品过渡，而地图制图也从传统的手工作业变成一门空间信息图形传输的学科，两者已无明显的界限与分工，其共从发展趋势比较重点介绍摄影测量的重要位置。7同的目的是建立地图数据库，建立各种地理信息系统，为国民经济服务。3、与工程测量学的关系工程测量是以工程建设为对象的测绘工作。主要任务是工程规划、施工和管理个阶段的测绘工作。包括大比例尺地形图测绘，施工放样，设备安装，竣工检测，变形观测等。摄影测量是测绘方法中的一种先进技术。各种竣工检测，变形观测，是非地形摄影测量的主要任务。摄影测量是工程摄影测量学的主要技术基础课。其数字化产品可用于工程设计优化方案的选择和工程规划设计的自动化。4、与地籍测量学的关系地籍测量是为了合理开发利用土地资源，了解土地资源现状，进行土地管理、评价、开发，建立土地信息系统，为规划、决策、管理服务的理论、技术和方法。全国性大面积的地籍测量工作，应该以摄影测量方法为主。因此，摄影测量学是该学科的专业基础课。5、与海洋和军事的关系以海洋和军事为研究目标的测绘工作，需要用到测绘学各分支学科的基本知识，作为测绘学科分支之一的摄影测量学，无疑是这些学科的技术基础课或专业课。八、摄影测量学的现状与主要任务1、图像资料获取摄影机的承载平台飞机、卫星等摄影机以感光材料记录图像信息的摄影机。数字摄影机：面阵数字摄影机、线阵数字摄影机。惯性测量系统与GPS的应用摄影测量现代发展的一个显著特点是多传感器、多分辨率、多光谱、多时段影像与空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科交叉渗透、相互融合构成了3S集成技术体系。“十一五”期间将加强定位定向系统(POS)、成像光谱仪、多线阵CCD高空间分辨率卫星影、CCD数码影像、数字近景、激光扫描、城市建模等方面的研究；进一步完善遥感对地观测体系，形成航天、航空和地面等多层面、立体、多角度对地观测技术，努力抢占科技制高点，在保持现有优势的基础上，取得新的突破。从影响摄影测量发展的几个主要方面介绍现状，重点介绍存在的问题，激发学员的兴趣。82、数据处理（1）图像处理技术（2）影像匹配技术（3）模式识别技术（4）网络与数据库技术（5）生产体系数据流程3、主要应用领域在环境监测、灾害控制与预报、海洋开发、城市建设、交通规划，甚至虚拟制造等领域均有广阔的应用前景。4、摄影测量的发展方向1）摄影测量与遥感的结合突破了摄影测量偏重于测制地形图的局面，提供了多时相、多光谱、多分辩率的遥感影像。国际摄影测量学会更名为国际摄影测量与遥感学会（ISPRS,InternationalSocietyforPhotogrammetryandRemoteSensing,)2）摄影测量对遥感技术的推动遥感图像的高精度的几何定位与几何纠正；影像匹配理论支持遥感影像的复合；DEM、地形信息对遥感图像理解作用。课后观看录相：摄影测量学放在课后，边讨论边播放。9第1次课尾页内容小结本次课从摄影测量学的定义与任务、摄影测量学的发展历史、摄影测量学的分类、摄影测量学的主要阶段及特点、摄影测量学与其他测绘学科的关系、摄影测量学的现状与主要任务介绍了摄影测量学的基本情况，是明确学习目标、介绍学科特点的一次重要的课。这些内容是建立学员学习摄影测量学兴趣的基础。作业思考题1、什么叫摄影测量学？2、摄影测量是如何分类的？参考资料《航空摄影测量学》，刘静宇，解放军出版社；《摄影测量原理》，王之卓，测绘出版社。检查情况教研室主任：年月日