摄影测量学

第一章。

1、摄影测量学—是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。

2、分类。按照所研究对象的不同，摄影测量学可分为地形摄影测量和非地形摄影测量两大类。

按摄影站的位置，摄影测量学可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量和水中摄影测量四大类。

第二章。1、量测摄影机的特征。

量测摄影机的像距固定（称为摄影机主距f）等于物镜的焦距。

承片框上具有框标。

摄影机的内方位因素（摄影机主距f、像主点的框标坐标x0,y0）。

2、航高—航空摄影机（航摄飞机）在摄影瞬间相对于地面的高度。（h= mf）

相对航高—摄影瞬间航摄飞机相对于某一所取基准面的高度。

绝对航高—摄影瞬间航摄飞机相对于平均海水面的高度。

3、航向重叠（p）—航摄像片沿飞行方向上相邻相片的所摄地面需要有一定的重叠区。

旁向重叠(q)—两相邻航带摄区之间也应有一定的重叠。

4、摄影基线(b)—相邻相片摄影站（摄影中心）之间的空间连线。

第三章。1、中心投影——一个点光源把一个图形照射到一个平面上所形成的投影。（航摄像片就是所摄地面的中心投影）

2、中心投影（透视构像）的基本特性。

空间点在像片上的透视构像仍是一个点。

空间直线的透视构像一般是直线。通过投影中心的空间直线的透视构像是一个点。

相交线段的中心投影一般是相交线段。（特殊是一条线段、两条平行线）

空间一组平行线的中心投影为一平面线束。（线束的顶点叫合点）

合点与投影中心的连线与该组平行线平行）

曲线的中心投影一般是曲线。

3、透视旋转定律——当物面和合面分别绕透视轴和合线旋转后，只要旋转的角度相同，即保持两平面的平行性，则投射线总是通过物面和像面上的同一对相应点。

4、摄影测量采用的坐标系。

像平面坐标系（框标坐标系、主纵线坐标系）、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、物方空间坐标系、地面坐标系。

5、内方位元素—确定物镜后节点和像片面相对位置的数据。（像片主距f、像主点的框标坐标x0,y0）。

外方位元素—确定摄影瞬间摄影机或像片的空间位置即摄影光束空间位置的数据。（摄影中心在空间直角坐标系中的坐标xs、ys、zs，摄影方向即摄影机轴相对空间坐标轴的两个角度和像片绕摄影方向旋转的一个角度φ、ω

6、三种转角系统。

以v轴为主轴的φ、ω转角系统。

角是绕主轴v轴旋转形成的，ω角是绕副轴（u轴绕主轴旋转φ角形成的u’轴）旋转形成的，κ角是绕第三轴（经过两次旋转变动后的w轴）旋转形成的。

以u轴为主轴的ω’、转角系统。

’角是绕主轴u轴旋转形成的，φ’角是绕副轴（v轴绕主轴旋转ω’角形成的v’轴）旋转形成的，κ’角是绕第三轴（经过两次旋转变动后的w轴）旋转形成的。

以w轴为主轴的a、α、转角系统。

a角是绕主轴w轴旋转形成的，α角是绕副轴（u轴绕主轴旋转a角形成的u’轴）旋转形成的，κ角是绕第三轴（经过两次旋转变动后的v轴）旋转形成的。

7、像片倾斜引起的像点位移ξα的特性。

ξα发生在等角点c的辐射线上。

当α=0,ξα0。水平像片无像点位移。

当α≠0时，φ=0度或180度时，ξα0，即倾斜像片等比线上的点无像点位移。

等比线将一张像片分为二部分：含主点的部分，ξα0，像点朝向等角点移位；含底点的部分，ξα0，像点背离等角点移位。

当φ=90度或270度时，sinφ=±1，即在r相同的情况下，主纵线上像点位移为最大。

8、地形起伏引起的像点位移ξh的特性。

ξh发生在底点n的辐射线上。

当r=0,ξh=0。即在一张像片上，只有像底点没有投影差。

当h=0,ξh=0。即在起始面上的点没有投影差。

当h＞0,ξh＞0。即高于地面的点，向外移位。当h＜0,ξh＜0。即低于地面的点，向内移位。

第四章。像片纠正—将中心投影转变成正射投影，经过投影变换来消除像片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平像片，，并符合所规定的比例尺的变换过程。

第五章。建立人造立体效能所满足的条件。

由两个摄影站点摄取同一景物而组成立体像对。

每只眼睛必须分别观察像对的一张像片。

两条同名像点的视线与眼基线应在一个平面内。

第六章。1、立体像对—由两相邻摄影站所摄取的、具有一定重叠度的一对像片。

摄影基线—两投影中心的连线b。

核面—通过摄影基线s1s2与任一地面点所作的平面w。

同名核线—同一核面的左右像片上的核线（核面与像片的交线）。

2、相对定向元素——确定像对两张像片相对位置的元素。

有两种形式：

1 连续像对的相对定向元素——bv、bw、φ、

作业特点：以左片为基准，认为左片水平，定向时，始终保持左片不动，右片运动，可将一条航带的立体模型依次建立起来。

2 单独像对的相对定向元素。

作业特点：bu=b, bv=bw=0。定向时，左右片同时运动，只能建立单模型，不能建立一条航带模型。

3、绝对定向元素——确定相对定向所建立的几何模型的比例尺和恢复模型空间方位的元素。（七个xs、ys、zs、φ、b）

4、每个像对有12个外方位元素，5个相对定向元素，7个绝对定向元素。

5、相对定向的目的，是恢复两张像片的相对位置，达到同名射线对对相交，建立起与地面相似的几何模型。

第九章。1、摄影测量加密——在室内应用摄影测量方法借助少量地面控制点求得测图时所需控制点地面坐标的工作。

2、解析空中三角测量是将建立的投影光束、单元模型或航带模型以至区域模型的数学模型，根据少量地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，解求出各加密点的地面坐标。

3、像点坐标的系统误差——底片变形、摄影物镜的畸变差、大气折光、地球曲率、仪器误差。

4、单像空间后方交会——已知若干个控制点的地面坐标（x,y,z）及其对应的像点坐标(x,y)，以共线条件方程为基础，反求该像片的外方位元素。

解算过程。先输入原始数据将像点坐标的系统误差进行改正。

给未知数赋初值xs0、ys0、zs0、φ0、ω0、κ0。

令a=ω、b=φ、c=κ,组成旋转矩阵r=

利用中心投影共线方程式逐点计算控制点的近似像点坐标(x),(y)以及lx，ly。

逐点列出误差方程式，组成法方程并累加。

看是否所有点都完成，如果是，则解法方程求得未知数的该改正数；如果否，则返回第⑥步。

求出未知数的趋近值，检查未知数的改正数是否超限，如果否，则输出结果，结束解算；如果是，则检查迭代次数是否达到要求。（如果没有则继续迭代返回第③步；如果有，则非正常待机查找错误。）

5、空间前方交会——由立体像片对的两张像片的内外方位元素和像点坐标来确定该点的物方坐标的方法。

6、解析法像对的相对定向的解算步骤及未知数初始值的确定。

像对相对定向的共面条件。

同名射线对对相交，同名射线与摄影基线共面。

连续或单独像对的相对定向。

当同名光线对对相交时，按三向量共面条件式，列出f的坐标形式表达式。

按泰勒级数展开，取小值一次项，将f线性化，获得连续像对相对定向的一次项近似式。

列出误差方程式，组成法方程，并进行平差解算，解出未知数的改正值。

检查未知数改正值是否超限，若超限则继续进行迭代，把解算出的五个定向元素改正数加到定向元素近似值上（其初始近似值均为0），得到新的近似值，再重新列误差方程式进行解算，直到达到所需要的运算精度为止；若没有，则继续。

得到最后的各相对定向元素值。（连续bv、bw、φ、单独。

未知数初始值均为0

第十章。1、单航带空中三角测量是把航带中每个像对经连续像对相对定向构成一个航带模型，然后根据航带内地面控制点进行航带模型的绝对定向，以取得加密点的地面坐标。

2、单航带解析空中三角测量的解算过程。

像点坐标系统误差改正。

像对的相对定向（连续像对法的相对定向）。

模型连接—构成自由比例尺的航带网。

航带模型的绝对定向。

航带模型的非线性改正。

求各加密点的地面坐标。

3、单航带解析空中三角测量经过哪些坐标系的转换？

si-uvw—s1-uvw—g-uvw（内业）

d-xtytzt—a-xyz—g-xyz(外业)—a-xyz—d-xtytzt(加密点）

4、模型比例尺的归化的原因与原理。

原因：每个像对模型的比例尺是按其相对定向时所取的bu而定，所以是不一致的。为建立航带模型应将诸像对模型归化到统一的比例尺中，称为比例尺归化或模型连接。

原理：模型连接是利用相邻模型的公共点进行的。对第一个像对而言模型比例尺是任意的，一般取这个模型的比例尺作为整条航带模型的比例尺。

第二个模型进行模型连接时，利用两相邻模型重叠区内的公共点，比较公共点在相邻模型上的像空间辅助坐标w，求得模型归化比例系数k，借助系数k使后一像对模型的比例尺统一与前一像对模型的比例尺中。往后各像对模型顺序类此进行，从而取得自由的航带模型。

5、正形变换的特点。

正形变换以后的图形与变换前图形保持局部的相似，是保角变换。

正形变换所需地面控制点数量少。

正形变换改正公式只限用于平面坐标改正，且δx、δy中的a系数是相互关联的。因此用正形变换改正式，x、y坐标必须同时进行计算。

第十一章。1、区域网空中三角测量的三种方法及其原理。

航带法区域网平差——以一条一条的航带作为平差的基本单元，以n条航带或几幅图构成一个区域，作为解算的整体单元，以控制点内外业坐标应相等，相邻航带间的公共点在各自航带上的坐标应相等为条件，在整个区域内进行整体平差，解求各航带非线性改正系数，从而求出各加密点的地面坐标。（平差精度低）

独立模型法区域网平差——以单元模型为平差基本单元，由这些单模型构成区域网并进行投统一平差的一种加密方法，将一个单模型视为刚体，利用各单模型彼此间的公共点连成一个区域，在连接过程中每个单模型只能做平移、旋转、缩放。在变换中，以控制点内外业坐标应相等，相邻模型公共点坐标应相等，相邻模型公共设站点坐标应相等为平差条件，用平差方法确定各单模型的最或是值位置，最后确定各加密点地面坐标。（平差精度比较高）

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