摄影测量总结分析解析

5.影响近景摄影测量精度的因素1）像点坐标的质量（影像获取设备的性能、像点坐标量测精度、系统误差的改正程度等）；2）摄影条件、标志设计与使用、摄影方式；3）控制质量；4）图像处理与摄影测量处理的能力、水平，如人工量测量与自动量测1.非量测摄影机A、不是专为测量目的而设计制造，结构不严谨；b、内方位元素未知且不能记录；c、无外部定向设备；d、光学畸变差大；e、无改正底片变形的措施；F、使用方便；g、普及，社会拥有量大。2.量测摄影机A、专为测量目的而设计制造，结构严谨，经过严格检校；B、内方位元素已知，可记录；C、具有外部定向设备；D、光学畸变差小；E、有机械或光学框标；F、采取措施压平底片；3.半量测摄影机A、不具备量测摄影机的性能；B、具有改正底片变形的格网；（非量测摄影机加装格网）4.格网摄影机A、具备量测摄影机的性能；B、具有改正底片变形的格网；（量测摄影机加装格网）瑞士WildP31瑞士P32德国UMK型CRC系列Hasseblad(哈苏)普通135、120型相机，高速摄影机、X光机、电影摄影机成像比例尺分母系数间的夹角有关构形系数，与同名光线fHkBHk21则目标点物方空间坐标中误差为：PZPyYPxXmkkmmfykkmkmmfxkkmkm21222221222222221222几点结论：--为提高精度，应尽可能拍摄摄影比例尺大的像片，即尽可能减小摄影距离，选用主距大的摄影机；--为提高精度，应尽可能拍摄摄影基线大的像对；--为提高精度，应尽可能提高像点坐标的质量，包括像点坐标的量测质量、剔除各类系统误差的能力；--一般情况下，摄影方向的中误差最大，常以mZ估算精度；一、以（x,y,p）为观测值的正直摄影精度估算二、以（x1,y1,x2,y2）为观测值的正直摄影精度估算2222221121212222222121212()22XxxYyxZxxxmkkkmkkmffymkmkkmfmkkm某单位研制成功由两台NikonD100型数码相机组成的立体摄影测量系统，使用定焦的35mm镜头，现对4.5m远的某体育场模型按正直摄影方式拍摄立体影像对，同名点的影像坐标按单片方式量测（即测出了同名像点坐标），量测精度为±10μm，若要求摄影方向的测量精度优于±5.0mm，请估算相机间的最短距离应安置为多少？思考题其中，称为超焦点距离kEFH2则景深为：2222DHDHDHDHDHDHD景深大小与调焦距、焦距、光圈号数、模糊圈直径相关。景深的大小，首先与镜头焦距有关，焦距长的镜头，景深小，焦距短的镜头景深大。其次，景深与光圈有关，光圈越小(数值越大，例如f16的光圈比f11的光圈小)，景深就越大；光圈越大(数值越小，例如f2.8的光圈大于f5.6)景深就越小。其次，前景深小于后景深，也就是说，精确对焦之后，对焦点前面只有很短一点距离内的景物能清晰成像，而对焦点后面很长一段距离内的景物，都是清晰的。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。景深ΔD为沿光轴方向的后景距D2与前景距D1的差值,ΔD=D2-D1算例：a、设物镜焦距f=100mm，取光圈号数k=16，模糊圈直径E=0.05mm，当调焦距D=2m时，计算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。b、设物镜焦距f=100mm，取光圈号数k=5.6，模糊圈直径E=0.05mm，当调焦距D=2m时，计算超焦距H、前景距D1、后景距D2及景深ΔD。b.如用一架普通135相机对某目标进行测光，安置的感光度为ISO100，光圈号数安置为8，此时测得的曝光时间为1/60秒。用P31摄影机对此目标摄影，选用的感光材料的感光度为ISO12.5，安置的光圈号数为16，试确定其正确的曝光时间。s和S分别为普通相机上给定的感光度和所用近景摄影机上拟使用感光材料的感光度举例：a.如用一架普通135相机对某目标进行测光，安置的感光度为ISO100，光圈号数安置为8，此时测得的曝光时间为1/60秒。用P31摄影机对此目标摄影，选用的感光材料的感光度为ISO400，安置的光圈号数为11，试确定其正确的曝光时间。推算比较法也可通过逐步推算得出结果。推算原则是：a.光圈号数不变，感光度增大一倍，曝光时间减小一档，感光度减小一倍，曝光时间增大一档；b.感光度不变，光圈号数增大一档，曝光时间增加一档，光圈号数减小一档，曝光时间减小一档。注意：相邻光圈号数间的关系为倍2近景摄影测量中，立体像对的获取方法：使用立体摄影机或立体摄影系统移动相机法移动目标法旋转被摄目标法表面处理方法：1、利用投影设备将光栅、格网、及图案、图象投影到物体表面，形成人工纹理；2、利用激光经纬仪、激光笔，按一定规则将激光投射到被测目标上，形成人工纹理；3、在被测目标表面粘贴人工标志，形成人工纹理；4、在被测目标表面上绘制人工纹理一、摄影机与摄像机的选择模拟法近景摄影测量：量测型摄影机解析法近景摄影测量：任何类型摄影机数字法近景摄影测量：固态摄像机（CCD)摄影机选择原则：满足精度原则效率高原则注意事项：1.当被测物体的摄影距离必须很远/近时，应选择焦距长/短的摄影机；2.拍摄更大比例尺的影像，应使摄影距离尽量近或选择焦距尽量长的相机等。二、从像点的点位精度选择摄影机像点位置的误差主要来源于光学畸变、底片压平误差以及底片变形.为了保证像点的准确位置，量测摄影机上采取了以下措施：1.摄影机物镜系统设计考究，使物镜畸变差限制在很小的范围之内；2.采用底片压平技术，将底片贴附在承片框平面上压平；3.补偿底片变形的影响；4.采用量测摄影机（记录内外方位元素）摄影基线确定基本原则：使用尽量长的基线B，以提高测量精度应避免不能进行立体测绘的死角出现，必要时可缩短基线，甚至对摄影基线的方向和长度重新考虑。§5.1近景摄影测量控制的一般概念一、近景摄影测量控制的目的1、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；2、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；3、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。三、物方空间坐标系的定义方法1.按控制点定义2.按物方距离定义3.按摄站到物方点距离定义1.平面坐标精度分析222222222()()sinPABmababMmmSSmA、mB:测站点A、B的点位中误差m:角A或B的测角中误差S：基线AB0的长度2.高程精度分析22222costanmSmmshmS:测站点与待定点间测距中误差；mα:垂直角测角中误差基线的确定方法：1）钢尺、皮尺；2）因瓦尺；3）测距仪；4）标准尺法室内控制场:又称室内实验场，是室内建立的三维控制系统，系统内按一定规律布设有一群已知空间坐标的控制标志。活动控制系统:均匀分布有一定数量的二维或三维控制标志的可携带的轻型金属构架。三、活动控制系统的测量方法1.普通工程测量前方交会法测定2.三维坐标量测仪测量3.摄影测量方法4.使用“景深法”测定相对控制：相对控制是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。课堂讨论：若有一放置于地面的佛像高度为6.2m，测量环境开阔。现需要用摄影测量方法环绕其四周拍摄正直摄影立体像对，并在BC2解析测图仪上绘制其等值线，要求测量精度为2mm。试设计一个测量像控点的控制测量方案。背景：“南海观音”佛像，玻璃钢制，高6.2米，莲花座直径3.7米。使用近景摄影测量方法测量其横断面和纵断面。1.近景摄影测量的像控点测量中，为使控制点的中误差m控对待定点的坐标中误差不构成影响，测量中应达到的精度要求为（）；2.在近景摄影测量控制点的施测中，前方交会用于确定控制点的（）坐标。3.下面表述是否正确：近景摄影测量中的相对控制是指物方空间布置的控制点间的某种已知几何关系，如已知的长度（）。习题4.近景摄影测量中实施控制的目的是什么?5.近景摄影测量中对控制点的测量精度要求是什么？6.什么是相对控制？试举几例。7.近景摄影测量中，叙述测量控制点一般方法的基本原理与操作步骤。共线条件方程可用于解算：1）可解算内方位元素空间后方交会、光线束法、直接线性变换2）可解算外方位元素空间后方交会、光线束法、直接线性变换3）可解算物方空间坐标（X，Y，Z）空间前方交会、光线束法、直接线性变换fyx,,00,,,,,SSSZYX4）可解算系统误差参数，如畸变系数空间后方交会、自检校光线束法、直接线性变换等5）可解算像点坐标（x,y）用于生成模拟数据、逆摄影测量111222333()()()()()()()()()sssssssssXaXXbYYcZZYaXXbYYcZZZaXXbYYcZZ共线方程中：为物点在像空间坐标系中的坐标11103332220333()()()()()()()()()()()()()()ssssssssssssaXXbYYcZZxfxxaXXbYYcZZaXXbYYcZZyfyyaXXbYYcZZ12VAtBXCXL为像点坐标观测值改正数向量为外方位元素改正数向量TxyvvvTSSStXYZ111213141516212223242526aaaaaaAaaaaaa为外方位元素改正数向量系数矩阵为物方空间坐标改正数向量111213212223----aaaBaaa1TXXYZ为物方空间坐标改正数向量系数矩阵为常数项向量为像点坐标观测值为迭代中计算的像点坐标近似值()()TLxxyy(,)xy()()xy为内方位元素改正数向量为内方位元素改正数向量系数矩阵200TXfxy171819272829aaaCaaa00)(0111332211332211332211232221232221232221cbcbcbcacacaabababacccbbbaaa00)(0111323232313131212121232323222222212121ccbbaaccbbaabccbbaacbacbacba§6.3近景摄影测量的多片空间前方交会解法定义：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。二、误差方程式2ccuuadVAtBXBXCXDXLuuVBXL外方位元素已知t=0，内方位元素已知X2=0，附加参数Xad及控制点Xc不解求，解求的未知数为待定点物方坐标改正数Xu，待定点像方坐标为观测值，则：从误差方程式看出：未知数为：，有三个，至少要列三个方程才能解求。所以，至少要两张像片。TXYZ111213212223()()xyXvaaaxxYvaaayyZ外方位元素的获取方法有：1.在实地测量或记录外方位元素；如用普通测量方法直接测量摄站点坐标（Xs,Ys,Zs)，用摄影机的自身或附加精密跨水准管记录外方位角元素；2.按物方空间布置适宜的一定数量控制点，通过近景摄影测量空间后方交会解算出各像片的外方位元素值；3.通过适当的检校方式，预先测定两立体摄影机（或立体视觉系统）在给定物方空间坐标系内的外方位元素值。三、影响多片空间前方交会精度的因素1）网的几何构形，包括像片张数及其布局、交会角等；2）像点坐标质量；包括像点坐标的量测精度以及各类像点坐标系统误差改正程度；3）各像片外方位元素的测定精度；4）摄影机内方位元素的检定水平。§6.4近景摄影测量的单像空间后方交会解法定义:把一张像片覆盖的一定数量控制点的像