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数字摄影测量

1.数字摄影测量
定义:对研究的物体进行摄影,量测和解释所获得的影像,获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。

内容:1.获取被摄物体的影像;2.研究影像的处理理论、技术和设备;3.将所处理和量测得到的结果以图解或数字的形式输出的技术和设备;
任务:用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型,为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。

特点:a.在影像上进行测量解译,主要工作在室内进行,无需接触物体本身,因此很少受气候、地理条件的限制;b.所摄影像是客观物体或目标的真实反映,信息丰富、形象直观,人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息,物理信息;
c.可以拍摄动态物体的瞬间影像,完成常规方法难以实现的测量工作;
d.适用于大范围地形测绘,成土块、效率高;
e.产品形式多样、纸质地形图、DLG、DEM、DOM
2.摄影的基本原理:实质是小孔成像,即在小孔处放一个摄影物镜,在成像面处放置一个对光敏感材料,物镜投射光线经摄影物镜后聚集成像于感光材料上,感光材料感光后发生光化学作用,生成不稳定的肉眼不可见的潜像,潜像经过显影、定影等处理过程变成稳定可见的,但明亮度于实际物相反的影像,这种影像再经过晒印或放大等处理即获得与实际物明亮度一致的影像。

3.摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。

4.光圈:限制物镜边缘光线进入,调节和控制进入物镜的光量,通常在相机镜头中心设置一个光圈,它由一组金属片组成,成莲花瓣状,通过手动或自动调节中间透光部分的大小,相当于调节镜头的直径。

其作用:调节物镜的使用面积和调节进入物镜的光量。

5.景深:呗摄影物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。

6.超焦点距离:当物镜对光调焦某一距离D能刚好使无穷远处的景物构象清晰,这一调焦距离称为超焦点距离。

7.航摄仪的特性:1)物镜畸变差较小;2)镜头分辨率高;3)物镜光轴与像平面垂直,且能高精度的测定两者间的距离;4)具有真空底片压平装置;5)能连
8.框标的分类:机械框标和光学框标。

9.中心投影的共线条件方程表达了 摄影中心、像点和对应地物点 三点位于 同一直线的几何关系,利用其解求单张像片 6 个外方位元素的方法称为单片空间后方交会,最少需要3 个平高地面控制点。

10.共线方程
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-+-+--+-+--=--+-+--+-+--=-)()()()()()()()()()()()(33322203331110S S S S S S S S S S S S Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a f y y Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a f x x
11.空间后方交会:根据影像覆盖范围内三个以上不在同一条直线上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的方法。

为提高解算外方位元素的精度,常有多余观测方程。

在空间后方交会中,通常是在像片的四角上选取四个或更多的地面控制点,因此要用最小二乘法平差计算。

12.内方位元素:是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数,包括三个参数,即摄影中心S 到像片的垂距(主距)f 及像主点o 在框标坐标系中的坐标x0,y0。

外方位元素:在恢复内方位元素的基础上,确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数称为外方位元素。

13.空间前方交会:?
14.立体像对的前方交会:由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点在物方空间坐标系中坐标的方法。

15.航空摄影像片为中心投影;地图是正射投影。

摄影测量为逐面摄影。

16.立体像对:相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。

17.同名点:空间同一点在左右影像上的像点。

18.像主点:像片主光轴与像平面的交点。

19.立体观测的条件:1)分像:左眼只能看左像,右眼只能看右像;2)左右影像必须平行眼睛基线,不能上下叉开。

20.立体观测的方法:1)光学系统,如立体反光镜;2)互补色法;3)同步闪避发;4)偏振光法。

21.相对定向:恢复两张像片的相对位置和方位称为相对定向。

相对定向不需地
22.相对定向的唯一标准:两张影像上的同名点的投射光线对对相交,所有同名点的交点集合构成了地面的几何模型,简称地面模型。

23. 摄影测量的基本原理:利用立体像对上的同名点,进行空中前方交会,利用3°重叠的同名点进行模型连接,利用航代之间的同名点进行航代连接,利用同名点进行光平法、区域网平差等。

24.数字摄影测量处理的全为数字影像,数字摄影测量的核心是:匹配。

25.相对定向自动化核心:自动识别左右影像的同名点。

内定向自动化核心:自动识别影像的框标。

26.摄影测站相对定向自动化的步骤:1)生成影像金字塔;2)左像上用特征算子提取特征影像作为带匹配的目标点;3)在右像上搜索同名点;4)计算相对方为元素同时剔除同名点的粗差。

27.例题:由题意可知:航摄比例尺=0.3/1200=1/4000;
相片向前平移40%即s=(18*40%)/100*4000=288m
T=0.5s;v=s/t=288/0.5=576m/s.
由题意5张像片重叠,从第二张像片开始向前平移40%,则40%重叠4次,重叠像还剩20%,则重叠长度d=18*(5-1)*40%+18*20%=32.4cm=0.324m,实际d=0.324*4000=1296m;
宽度k=18cm=0.18m;实际k=0.18*4000=720m;
范围A=d*k=1296*720=933120 ㎡。

28.测量的前方交会:在空间物体前的两个已知位置(测站),放置两台经纬仪,利用望远镜分别在测站1和测站2分别照准A点,这样就可以根据两个测站的已知坐标(X1,Y1),(X2,Y2)与两站所测水平角,垂直角(α1,α2),(β1,β2),球得A点坐标。

29.摄影测量的前方交会:在物体前的两个已知位置(摄站)摄取两张影像,做影像和有影像,在室内利用摄影测量仪器,量测同名点的影像坐标,交会得到物体的坐标。

30.摄影测量是面测量;普通测量是点测量;
31.摄影测量过程中,对准框标很重要,称为内定向。

32.非量测/普通摄影机优点:体重小、情表灵活、价格低、可调焦对光、闪光设备。

33.量测类与非量测类的对比:1)量测类的像距为固定已知值,航空的几乎等于物镜焦距,地面的分段固定物距调焦2)量测类的成片框上有框标3)量测类的内方位元素已知;{a像主点 b摄影机,物镜或结点在像片上的投影(X0、Y0)c像片主距f,像主点与物镜后结点间距离(摄影机主距)}
34摄影测量中,为了恢复立体像对两张像片之间的相互位置关系,可以根据左右像片上的同名像点位于同一核面的几何条件,采用相对定向方法来实现,最少需要量测 5对同名像点。

摄影测量中常用的坐标系有像平面坐标、像空间坐标、像空间辅助坐标、地面摄影测量坐标、大地测量坐标。

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