第一章。
1 摄影测量学定义:
摄影测量是从非接触成像系统,通过记录、量测、分析与表达等处理,获取地球及其环境和其他物体几何、属性等可靠信息的工艺、科学和技术。
2 摄影测量分类:
按距离远近:航空、航天、近景、显微摄影测量;
按用途:地形、非地形摄影测量;
按处理手段:模拟、解析、数字摄影测量。
摄影机平台 :航天摄影测量,航空摄影测量,地面摄影测量,水下摄影测量。
3 摄影测量任务:
地形测量领域:各种比例尺的地形图、各部门专题图,建立地形数据库,提供地理信息系统所需要的基础数据;
非地形测量领域:生物、医学、公安侦破、考古、建筑物变形监测。
4 物理投影:光学的、机械的或光学-机械的模拟投影。
数字投影:利用计算机实时地进行投影光线(共线方程)的解算,从而交会被摄物体的位置。
第二章。1 基础知识:
1 摄影机主距:航空摄影机物镜中心至底片面的距离是固定值,称为航空摄影机主距(f),也叫像片主距,与物镜焦距基本一致。
2 框标:设置在摄影机焦平面上位置固定的光学机械标志,用于在焦平面(即像片)上建立像方坐标系。
3 摄影比例尺:航摄影像上线段l与相应地面线段l的水平距之比。1/m=l/l=f/h
4 航高:摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的高度。分为相对和绝对,用h表示。
5 竖直摄影: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3°,夹角为像片倾角。
6 航向重叠:同一条航线内相邻像片之间的影像重叠。px%=px/lx*100% 要求60% 最小53%旁向重叠:
相邻航线间的影像重叠。py%=py/ly*100% 要求30% 最小15%
飞行航线一般为东西方向,要求航线相邻两张像片应有60%左右的航向重叠度,相邻航线的像片应有30%左右的旁向重叠度。
7 摄影基线:航向相邻两个摄影站间的距离(两次**的时间间隔内飞机飞过的距离)。
8 航线弯曲: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,称为航线弯曲。
9 像片旋角:一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角,要求不得大于6°。
10 像对:航向相邻两张像片组成一个像对。
2 透视变换中重要点线p21
特征:底点的特性:铅垂线在像面上的构像位于以点n为辐射中心的相应辐射线上。
等角点的特性:在倾斜像片和水平地面上,由等角点c和c所引出的一对透视对应线无方向偏差,保持着方向角相等。
等比线的特性:等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺,不受像片倾斜影像。
3 共线方程:p26
坐标系6个:像平面坐标系(p-xy),像空间坐标系(s-xyz),像空间辅助坐标系(s-xyz),摄影测量坐标系(p-xpypzp),地面测量坐标系(t-xtytzt),地面摄影测量坐标系(a-xtpytpztp)。
内方位元素:摄影机的物镜中心与像片之间相互位置的参数。3个参数,主距像主点在框标坐标系中坐标(x0,y0)
外方位元素:已建立的摄影光束,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。三个直线元素,描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐标值(xs、ys、zs)。
三个角元素(φ、表示摄影光束空间姿态(像片在摄影瞬间空间姿态的要素)
公式、字母意义p30
应用:求像底点坐标,单像空间后方交会和多像空间前方交会,摄影测量中的数字投影基础,航空影像模拟,光束法平差的基本数学模型,利用dem制作数字正射影像图,利用dem进行单张像片测图。
4 像点位移的规律p33-34 详见作业本。
5 内定向:传统摄影测量中:利用平面相似变换等公式,将所量测的影像架坐标或仪器坐标(像点坐标)变换为以影像上像主点为原点的像坐标系中的坐标,该变换为影像内定向。
数字化影像:由于在影像扫描数字化过程中,影像在扫描仪上的位置通常也是任意放置的,因此所量测的像点坐标也存在着从扫描坐标到像坐标的转换。
共线方程的主要应用p30
6 后方交会:根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点(已知其像点和地面点的坐标),利用共线条件方程求解像片外方位元素,这种方法叫做后方交会。
后方交会计算过程p41:
1)获取已知数据 m, x0 , y0 , f , xt, yt, zt
2)量测控制点像点坐标并进行必要的误差改正 x,y
3)确定未知数初值 xs0,ys0,zs0,φ0,ω0,κ0
4)计算旋转矩阵r
5)逐点计算像点坐标近似值。利用未知数的近似值按共线方程计算控制点像点坐标的近似值。
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)计算法方程的系数阵与常数项,组成法方程式。
8)解求外方位元素改正数。
9)检查迭代是否收敛。
第三章。1 相对定向元素:用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数。
元素和观测值具体p54。观测值:量测6个定向点像点坐标。
2 核线与核面:
通过摄影基线与地面所作的平面称为核面。核面与影像面交线称为核线。同名像点必定在同名核线上。
怎样找同名核线(第一种方法)p61-62:基于数字影像几何纠正的核线解析关系:
设倾斜影像坐标系为x,y;水平影像坐标系为u,v。
由共线方程……
在“水平”影像上获取核线影像:v=某常数即表示某一核线,u=k采样间隔……核线的重排列(重采样) …
同名核线的确定:同名核线的v坐标值相等,v'=c代入右影像共线方程,即能获得右影像上的同名核线。
实质:是一个数字纠正,将倾斜影像上的核线投影(纠正)到水平影像对上,求得水平影像对上的同名核线。
3 空间前方交会:有两种方法:利用点投影系数的空间前方交会法,利用共线方程的严格解法。
点投影系数p64:n和n'表示将左像点和右像点投影到地面上的点投影系数。p64
4 绝对定向:
绝对定向元素:描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数。λ,x0,y0,z0,φ,
已知数据:量测2个平高和1个高程以上的控制点。
解算过程p70:
1)获取控制点的两套坐标 xp , yp , zp , xtp , ytp , ztp
2)给定绝对定向元素的初值 λ=1,φ=0, x0=y0=z0=0
3)计算重心化坐标。
4)计算误差方程式的系数和常数项。
5)解法方程,求绝对定向元素改正数。
6)计算绝对定向元素的新值。
7)判断迭代是否收敛。
5 三种解法的比较:后交前交解法,相对定向绝对定向解法,一步定向法。
1)空间后方交会-前方交会方法:先用后方交会求出像片外方位元素,再用前方交会求出像点对应地面点坐标。
2)相对定向-绝对定向法:先进行立体像对的相对定向,求出模型点的摄影测量坐标,再用地面控制点将模型纳入测量坐标系求出地面点坐标。
3)立体影像对光束法严密解法(一步定向法):以共线方程为基础,未知点、控制点同时列误差方程,将像片外方位元素和待定点坐标在平差过程中整体解求。
第四章:1 解析空中三角测量:
分类:按数学模型:航带法,独立模型法,光线束法。按平差范围:单模型法,航带法,区域网法。
所必需的信息:摄影测量信息:像片上量测的像点坐标,立体模型上量测的模型坐标。
非摄影测量信息:大地测量观测值,像片外方位元素,相对控制条件。
2 影像连接点类型有哪些:人工转刺点,仪器转刺点,标志点,明显地物点,数字影像相关转点。
3 像点坐标量测与系统误差预改正有哪些:像点坐标量测,摄影材料变形改正,摄影机物镜畸变差改正,大气折光差改正,地球曲率改正。
4 航带法空三测量:
工作流程:1)像点坐标量测与系统误差预改正。
2)立体像对相对定向。
3)模型连接构建自由航带网。
4)航带模型绝对定向。
5)航带模型非线性改正。
6)加密点坐标计算。
模型连接的实质:求出相邻模型间的比例尺规划系数k。
计算过程:建立自由比例尺的航带网,建立松散的区域网,区域网整体平差。
5 独立模型法区域网空三测量:
主要内容:1)求出各单元模型中模型点的坐标;
2)利用公共点和控制点,对每个模型进行空间相似变换,列出误差方程及法方程式;
3)建立改化法方程式,按循环分块法,求得每个模型的7个参数;
4)计算每个模型中待定点平差后的坐标。若为相邻模型的公共点,则取其平均值作为最后结果。
6 光束法区域网空三测量:
基本内容(流程):
1)像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定。
2)逐点建立误差方程式。
3)逐点法化并建立改化法方程式,循环分块法解求改化法方程式,通常先求外方位元素。
4)加密点坐标计算。
7 三种区域网平差方法比较p90、作业:
1)航带法。
数学模型:航带坐标的非线性多项式改正公式;
观测值:自由航带中各点的摄影测量坐标;
平差单元:航带;
整体平差未知数:各航带的多项式改正系数。
特点:未知数少,解算方便和快速,但精度不高。所谓的观测值,自由航带坐标并不是真正的观测值,彼此不独立,所以不是严密的平差方法。
主要用于为严密平差提供初始值和小比例尺低精度点位加密。
2)独立模型法。
数学模型:单元模型的空间相似变换公式;
观测值:计算的或量测的模型坐标;
平差单元:独立模型;
平差未知数:各模型空间相似变换的7个参数、加密点的地面坐标。
特点:整个区域的未知数比航带法区域网平差多,但若采用平高分求,解算所占用的内存和计算时间比光束法区域网平差少。相当严密的平差方法。
若顾及到模型坐标间的相关特性,理论上与光束法同样严密。
3)光束法。
数学模型:共线条件方程;
观测值:每幅影像的像点坐标;
平差单元:单个光束;
平差未知数:各影像的外方位元素和所有待求点地面坐标。
特点:最严密的一步解法,误差方程式直接对原始观测值列出,能最方便地顾及影像系统误差的影响,最便于引入非摄影测量附加观测值(导航数据和地面测量观测值),可严密地处理非常规摄影以及非量测相机的影像数据。广泛应用于各种高精度的解析空中三角测量和点位测定实际生产中。
相较于前两种方法的缺点:1)共线方程所描述的像点坐标与各未知参数的关系是非线性的;2)光束法区域网平差未知数多、计算量大,计算速度相对较慢;3)不可平高分开处理,只能是三维网平差。
8 区域网平差的精度分布规律p92:
1)区域网空中三角测量的精度最弱点位于区域四周,不在区域的**。平面控制点应布设在区域四周。
摄影测量重点
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