攝影測量基礎(chǔ)教案

1、教 案20132014學(xué)年度第一學(xué)期授課教師：課程名稱：攝影測量基礎(chǔ)授課班級(jí)：12測量授課周數(shù)：9周 學(xué) 時(shí)：2總 學(xué) 時(shí)：18教案班 級(jí)：12測量 2013年9月6日章、節(jié)、課題第一章： 緒論教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo) 掌握攝影測量的定義、任務(wù)及其發(fā)展；了解攝影信息學(xué)的形成于發(fā)展。 掌握攝影測量學(xué)基本概念扎實(shí)的理論基礎(chǔ)是根本，從小事做起，培養(yǎng)學(xué)生熱愛測量行業(yè)，服務(wù)本行業(yè)的理念重點(diǎn)攝影測量的定義難點(diǎn)對(duì)攝影測量三個(gè)階段（模擬攝影測量、解析攝影測量到數(shù)字?jǐn)z影測量）的理解。教學(xué)方法課堂講授課件、教具無教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)第一章 緒論一、攝影測量的定義與任務(wù)1、攝影測量的定義：攝影測量是影像信息獲取、

2、處理、提取和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。1.1 影像信息獲取：在遙感技術(shù)中，影像的獲取除傳統(tǒng)的框幅式膠片攝影機(jī)外，還使用全景攝影機(jī)、光學(xué)掃描儀（紅外、多光譜）、CCD（電荷耦合器件）固體掃描儀及合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（SAR）等，他們提供了比黑白相片豐富多的影像信息。1.2影像的處理：影像調(diào)色糾正、相對(duì)定向、絕對(duì)定向、空中三角測量1.3影像的提?。涸谙嗥线M(jìn)行量測和解譯，無須接觸被攝物體本身，因而很少受到外界條件的影響。1.4成果表達(dá)：數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字先畫圖（DLG）、數(shù)字柵格圖（DRG）、數(shù)字正攝影相圖（DOM）2、攝影測量的任務(wù)：測制各種比例尺地形圖、建立地形數(shù)據(jù)庫，并為各種地理信息系統(tǒng)

3、提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二、攝影測量的發(fā)展1、模擬攝影測量1.1模擬攝影測量是用光學(xué)方法或機(jī)械方法模擬攝影過程，使兩個(gè)投影儀恢復(fù)攝影時(shí)的位置、姿態(tài)和相互關(guān)系，形成一個(gè)比實(shí)地縮小了的幾何模型，即所謂攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)，在此模型上的測量即相當(dāng)于對(duì)原物體的量測。1.2從1839年尼普斯和達(dá)意爾發(fā)明攝影術(shù)算起，攝影測量學(xué)已有100多年的歷史，而1851-1859年法國陸軍上校老賽達(dá)特提出和進(jìn)行的交會(huì)攝影測量，則被稱為攝影測量學(xué)的真正起點(diǎn)。第一次世界大戰(zhàn)中第一臺(tái)航空攝影機(jī)問世。2、解析攝影測量2.1解析攝影測量是用攝影測量方法快速、大面積地測定點(diǎn)位的精確方法，它是電子計(jì)算機(jī)用于攝影測量的第一項(xiàng)成果。它經(jīng)歷了航帶法

4、、獨(dú)立模型法和光束法平差三種方法的發(fā)展。2.2 20世紀(jì)70年代中期，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，解析測圖儀才進(jìn)入了商用階段。解析測圖儀是世界上首先實(shí)現(xiàn)測量成果數(shù)字化的儀器。在機(jī)助測圖軟件控制下，將在立體模型上測得的結(jié)果首先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，然后再傳送到數(shù)控繪圖機(jī)上繪出圖件。3、數(shù)字?jǐn)z影測量3.1數(shù)字?jǐn)z影測量指的是從攝影測量和遙感所獲取的數(shù)據(jù)中，采集數(shù)字化圖形或數(shù)字影像/數(shù)字化影像，在計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種數(shù)值、圖形和影像處理，研究目標(biāo)的幾何特性和物理特性，從而獲得各種形式的數(shù)字產(chǎn)品和可視化產(chǎn)品。3.2 數(shù)字化影像的方法，一種是直接用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)和各種數(shù)字式掃描儀獲得，稱為數(shù)字影像；另一種則是用各種數(shù)字掃描

5、儀對(duì)已得到的相片影像進(jìn)行掃描，稱為數(shù)字化影像。3.3 20世紀(jì)90年代數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化階段，并逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的攝影測量儀器和作業(yè)方法。我國自行研制的全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)VirtuoZo與JX-4A已在我國大規(guī)模用于攝影測量生產(chǎn)作業(yè)，并在國際上得到應(yīng)用。表1 攝影測量的發(fā)展歷程三、影像信息學(xué)的形成與發(fā)展1、影像信息的形成：攝影測量與遙感技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，成為地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集與更新的重要手段；反過來，GIS是攝影測量與遙感技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、表達(dá)和應(yīng)用的重要平臺(tái)。三者之間有機(jī)地結(jié)合，導(dǎo)致信息科學(xué)分支影像信息科學(xué)的形成。2、影像信息學(xué)是由攝影測量學(xué)、遙感、地理信息系統(tǒng)、

6、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、專家系統(tǒng)、航天科學(xué)和傳感器技術(shù)等相結(jié)合的一個(gè)邊緣學(xué)科。 課 后 教 學(xué) 反 思 教案班 級(jí)：12測量 2013年11月1日章、節(jié)、課題第二章： 影像獲取及其基本知識(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)了解攝影機(jī)原理和航空攝影實(shí)施過程，掌握空中攝影的基本要求 掌握航空攝影對(duì)空中攝影的基本要求培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的學(xué)習(xí)和細(xì)心工作態(tài)度重點(diǎn) 航空攝影實(shí)施過程設(shè)計(jì)，航空攝影對(duì)空中攝影的基本要求難點(diǎn)航空攝影對(duì)空中攝影的基本要求教學(xué)方法課堂講授課件、教具無教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)第二章： 影像獲取及其基本知識(shí)一、攝影原理與攝影機(jī)1、攝影定義：攝影是根據(jù)小孔成像原理，用一個(gè)攝影物鏡代替小孔，

7、在成像平面處放置感光材料，物體的投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚焦于感光材料上，感光材料受成像光線的光化學(xué)作用后生成潛像，再經(jīng)攝影處理得到光學(xué)影像，這一過程稱為攝影。2、攝影機(jī)：攝影機(jī)的結(jié)構(gòu)形式種類繁多，其基本結(jié)果大致相同，它可由鏡箱和暗箱兩個(gè)基本部分組成，一般由物鏡、光圈、快門、暗箱、剪影器及附加裝置組成。鏡箱體是一可以調(diào)節(jié)攝影物鏡與像框平面之間距離的封閉筒，暗箱是存放感光材料用的。2.1物鏡：攝影機(jī)物鏡是一個(gè)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，它由多個(gè)透鏡組合而成。在攝影時(shí)起成像和聚光作用，它能聚集被攝物體較多的投射光線，使得像框平面上的影像有較高的亮度。2.2 物鏡的成像公式：圖1物鏡的成像2.3 物鏡的像場、像場角

8、、分解力：在視場面積內(nèi)能獲得清晰影像的區(qū)域稱為像場，而物鏡像方主點(diǎn)與像場直徑所張的角稱為像場角，分解力一般以1mm寬度內(nèi)能清晰分辨的線條數(shù)來表示。2.4 物鏡的光圈與光圈號(hào)數(shù)：光圈的作用主要是控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入物鏡的光量，并且限制物鏡成像質(zhì)量較差的邊緣部分的入射光。2.5 攝影機(jī)快門：攝影機(jī)快門是控制曝光時(shí)間的機(jī)件裝置，它是攝影機(jī)的重要部件之一。2.6 檢影器：用來調(diào)整像距使檢影平面上的影像清晰的過程叫做對(duì)光。3、攝影機(jī)簡介3.1攝影機(jī)按使用目的分為專業(yè)攝影機(jī)和普通攝影機(jī)兩大類。量測用的攝影機(jī)屬于專業(yè)的攝影機(jī)，普通攝影機(jī)指日常生活中用來攝取生活照片或其他用的攝影機(jī)。3.2量測用攝影機(jī)的特點(diǎn)：具備良

9、好的光學(xué)特性，其物鏡的畸變差要小，分辨率高，透光率強(qiáng)，而且攝影機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定，要求在較長時(shí)間內(nèi)能保持內(nèi)在關(guān)系不發(fā)生變化。安裝在飛機(jī)上對(duì)地面能自動(dòng)地進(jìn)行連續(xù)攝影的攝影機(jī)稱為航攝機(jī)。攝影機(jī)像面框架上有無框標(biāo)標(biāo)志是區(qū)分量測用攝影機(jī)和非量測用攝影機(jī)的重要標(biāo)志。攝影機(jī)的內(nèi)方位元素有像主點(diǎn)（x0、y0、f），（x0、y0）為精確測定出像片主點(diǎn)在框標(biāo)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，攝影機(jī)物鏡后主點(diǎn)到像片主點(diǎn)的垂距稱為攝影機(jī)主距。3.3 數(shù)碼式攝影機(jī)按照相機(jī)的核心成像感光器件有兩種：廣泛使用的CCD電荷耦合器件圖像圖像傳感器，另一種是CMOS互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。二、航空影像的獲取及空中攝影的基本要求1、航空攝

10、影實(shí)施過程1.1 當(dāng)需要采用航空攝影測量的方法測制某一地區(qū)的地形圖時(shí)，測圖單位應(yīng)向承擔(dān)空中攝影的單位提出航空攝影任務(wù)委托書，并簽訂航攝協(xié)議書或合同。確定航拍區(qū)域和航拍比例尺，根據(jù)地形選擇航攝儀，對(duì)像片的重疊度的要求，規(guī)定提交資料成果的內(nèi)容、方式和期限。1.2 空中攝影實(shí)施：空中攝影應(yīng)選在天空晴朗少云、能見度好、氣流平穩(wěn)的天氣進(jìn)行，攝影時(shí)間最好是中午前后幾小時(shí)。1.3影像處理與資料驗(yàn)收：影像處理包括底片沖洗、正片印刷、像片索引圖的拍照沖曬等工作。2、攝影測量對(duì)空中攝影的基本要求2.1 像片切斜角：像片傾斜角指的是攝影機(jī)物鏡主光軸與鉛垂線之間的夾角，由于飛機(jī)的穩(wěn)定性和攝影操作的技能限制，航攝機(jī)主光

11、軸在曝光時(shí)總會(huì)有微小的傾斜，按規(guī)定要求像片傾斜角應(yīng)小于2°-3°，這種方式稱為豎直攝影。2.2 攝影航高：攝影航高H，是指航攝儀物鏡中心S在攝影瞬間相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高度。根據(jù)所取基準(zhǔn)面的不同，航高可分為相對(duì)航高和絕對(duì)航高。相對(duì)航高是航攝儀物鏡中心S在攝影瞬間相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高度。絕對(duì)航高是航攝儀物鏡中心S在攝影瞬間相對(duì)于大地水準(zhǔn)面的高度。2.3 攝影比例尺：攝影比例尺是指空中攝影計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)的像片比例尺。航攝比例尺要考慮成圖比例尺、攝影比例尺、攝影內(nèi)頁成圖方法和成圖精度等因素來選取，另外還要考慮經(jīng)濟(jì)性和攝影資料的可實(shí)用性。在實(shí)際應(yīng)用中，航空攝影比例尺是由攝影機(jī)的主距和攝影

12、航高來確定的，即，m為航攝比例尺分母，f為航攝儀的主距，H為攝影航高。2.4 像片重疊度：重疊影像與像幅邊長之比的百分?jǐn)?shù)表示，則稱為航向重疊度，兩航帶像片之間有一定的影像重疊，這種重疊影像部分稱為旁向重疊，其重疊影像與像幅邊長之比的百分?jǐn)?shù)稱為旁向重疊度。航向重疊度旁向重疊度，像片的重疊部分是立體觀察和像片模型鏈接所必須的條件，在航向方向必須要有三張相鄰像片有公共重疊影像，這一公共重疊部分稱為三度重疊部分，這是攝影測量選定控制點(diǎn)的要求。所以，一般情況下要求航向重疊度保持在60%-65%，最小不能小于53%；旁向重疊度保持在30%-50%，最小不能小于15%。2.5 攝影基線：沿航線方向兩相鄰攝影

13、站之間的距離稱為攝影基線B，如圖所示，圖中S1和S¬2為相鄰攝影站航攝儀物鏡中心，航攝像片的像幅邊長為l，其相應(yīng)被攝地面的實(shí)際長度為L，由平行四邊形S1S2A1A2，可得，又因?yàn)椋?，同理可得旁向航帶間距2.6 航帶彎曲度：航帶彎曲度是指航帶兩端像片主點(diǎn)之間的直線距離L與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到該直線垂距的比，一般采用百分?jǐn)?shù)表示，即，航帶彎曲度一般規(guī)定不超過3%。2.7 像片旋偏角：相鄰兩像片的主點(diǎn)連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標(biāo)連線之間的夾角稱為像片的旋偏角，習(xí)慣用K表示。3、空中攝影質(zhì)量的評(píng)價(jià)：（1）負(fù)片上影像是否清晰、框標(biāo)影像是否齊全，像幅四周指示器件的影像是否清晰可辨。（2

14、）由于太陽高度角的影響，第五陰影長度是否超過攝影規(guī)范的規(guī)定，地物陰暗和明亮部分的細(xì)部能否辨認(rèn)清楚。（3）航攝負(fù)片上是否存在云影、劃痕、斑點(diǎn)、折傷和乳劑脫落等現(xiàn)象。（4）負(fù)片上黑度、影像反差、灰霧度不得大于規(guī)范要求，是否滿足影像清晰、色調(diào)一致、層次豐富、反差適中的要求。（5）航帶的直線性、航帶間的平行性、像片影像的重疊度、航高差和攝影比例尺等都要檢查評(píng)定，并不得超出規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。 課 后 教 學(xué) 反 思 教案班 級(jí)：12測量 2013年11月8日章、節(jié)、課題第三章： 單張航攝相片解析教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)學(xué)習(xí)單張航片解析方法及原理 理解共線方程和單點(diǎn)空間后方交會(huì)原理培養(yǎng)學(xué)生重點(diǎn)共線方

15、程難點(diǎn)理解共線方程和單點(diǎn)空間后方交會(huì)及立體像對(duì)前方交會(huì)教學(xué)方法課堂講授課件、教具教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)第三章 單張航攝像片解析一、中心投影的基本概念1、中心投影和正攝投影的概念1.1 中心投影：投影光線組中所有光線會(huì)聚于一點(diǎn)。1.2 正攝投影：光線組中所有光線相互平行且垂直于投影平面。圖12、正片和負(fù)片1.1 正片：像片在投影中心和被攝物體之間1.2 負(fù)片：像片在投影中心和被攝物體同側(cè)3、攝影測量的主要任務(wù)：把地面按中心投影規(guī)律獲得攝影比例尺像片，轉(zhuǎn)換成按圖比例尺要求的符合正攝投影規(guī)律的影像。4、航攝像片上特殊的點(diǎn)、線、面4.1 透視變換：假設(shè)攝影地面為水平面，像平面和地平面之間的中心投影變換關(guān)系稱為

16、透視變換關(guān)系。4.2 像片傾角、像主點(diǎn)、攝影機(jī)主距、航高 像片傾角：攝影平面P和地平面E是以物鏡中心S為投影中心的兩個(gè)透視平面，兩透視平面的交線TT稱為透視軸或跡線，兩平面的夾角稱為像片傾角。像主點(diǎn)：過S作P面的鉛垂線與像片交于o，與地面交于O，o稱為像主點(diǎn)，O稱為地主點(diǎn)，So稱為攝影機(jī)主光軸也叫攝影機(jī)主句f。過S作E面的鉛垂線，SN=H，稱為航高。二、攝影測量常用坐標(biāo)系統(tǒng)1、像方空間坐標(biāo)系和物方空間坐標(biāo)系1.1 像方空間坐標(biāo)系：描述像點(diǎn)位置的像方空間坐標(biāo)系1.2 物方空間坐標(biāo)系：描述地面點(diǎn)位置的物方空間坐標(biāo)系2、像方空間坐標(biāo)系 像平面坐標(biāo)系：以像主點(diǎn)為原點(diǎn)，兩坐標(biāo)軸平行于框標(biāo)坐標(biāo)系的坐標(biāo)系。

17、 像空間坐標(biāo)系：以像片的攝影中心S為坐標(biāo)原點(diǎn)，x、y軸與像平面坐標(biāo)系的x、y軸平行，z軸與主光軸重合。 像空間輔助坐標(biāo)系：建立一個(gè)統(tǒng)一的像空間坐標(biāo)系，稱為像空間輔助坐標(biāo)系S-uvw3、物方空間坐標(biāo)系攝影測量坐標(biāo)系：將像空間輔助坐標(biāo)系S-uvw沿著w軸反方向平移至地面點(diǎn)P，得到的坐標(biāo)系P-XpYpZp稱為攝影測量坐標(biāo)系。地面攝影測量坐標(biāo)系：攝影測量坐標(biāo)系與地面測量坐標(biāo)系之間建立一種過渡性的坐標(biāo)系，稱為地面攝影測量坐標(biāo)系，用D-XtpYtpZtp表示。地面測量坐標(biāo)系：指的是地圖投影坐標(biāo)系，是國家測圖所采用高斯-克呂格3°帶或6°帶投影的平面直角坐標(biāo)系。三、航攝像片的內(nèi)外方位元素

18、3.1 內(nèi)方位元素：x0、y0、f圖2內(nèi)方位元素3.2 外方位元素： 圖3外方位線元素四、空間直角坐標(biāo)系之間的變換4.1 平面直角坐標(biāo)系之間的變換4.2 空間坐標(biāo)系之間的變換五、中心投影構(gòu)像方程及單張像片空間后方交匯5.1 共線方程地面攝影測量坐標(biāo)系及像空間輔助坐標(biāo)系之間的關(guān)系像空間輔助坐標(biāo)系與像空間坐標(biāo)系之間的關(guān)系經(jīng)過推導(dǎo)：共線方程是攝影測量中最重要、最基本的公式。圖3中心投影構(gòu)像方程5.2 單張像片的空間后方交匯已知三套坐標(biāo)（像點(diǎn)坐標(biāo)和地面控制點(diǎn)坐標(biāo)），求得共線方程中的6個(gè)未知數(shù)。為了求得精確的未知數(shù)和精度評(píng)定，經(jīng)常選取3套以上坐標(biāo)，進(jìn)行平差求得6個(gè)參數(shù)。圖4單張空間后方交會(huì)六、航攝像片比

19、例尺6.1 像片水平且地面為水平面的構(gòu)像比例尺6.2 像片水平而地面有起伏的像片構(gòu)像比例尺6.3 像片傾斜而地面為水平面的構(gòu)像比例尺習(xí)題：1、推算R矩陣中的值。 課 后 教 學(xué) 反 思 教案班 級(jí)：12測量 2013年11月15日章、節(jié)、課題第四章： 攝影立體像對(duì)解析教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)了解立體觀察的條件，掌握立體像對(duì)的相對(duì)定向和絕對(duì)定向理解連續(xù)像對(duì)定向和絕對(duì)定向的的過程 培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活，積極進(jìn)取的人生態(tài)度重點(diǎn) 掌握絕對(duì)定向和相對(duì)定向難點(diǎn)對(duì)絕對(duì)定向和相對(duì)定向的理解教學(xué)方法課堂講授課件、教具教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)一、立體觀察與量測1.1單眼觀察只能判斷物體的存在和方向，但不能判別物體的遠(yuǎn)近

20、；雙眼觀察有生理視差，產(chǎn)生遠(yuǎn)近不同感覺。1.2 立體視覺存在一定限度。二、像對(duì)立體觀察2.1 像對(duì)立體觀察是立體測量的基本手段。2.2 立體量測條件：兩張像片必須是由相鄰兩攝站對(duì)同一物體攝影所獲得的，要有影像重疊；兩眼必須分別各看一張像片；像片所安置位置必須使相應(yīng)視線成對(duì)相交，即像片定向，以保證兩視線在同一平面內(nèi)。2.3 像對(duì)立體觀察的效果：正立體、反立體、零立體2.4 像對(duì)立體觀察的工具:立體眼鏡三、立體像對(duì)基本概念1.1 術(shù)語定義 立體像對(duì)定義：由不同攝影站攝取的、具有一定攝影重疊的兩張像片稱為立體像對(duì)。核面：同名光線共面，這個(gè)平面叫核面，所有的核面都通過核線。過像底點(diǎn)的核面稱為垂核面，過

21、像主點(diǎn)的核面稱為主核面。核點(diǎn)：基線及其延長線與像平面的交點(diǎn)核線：核面與像平面的交線叫做核線，同名像點(diǎn)一定在同名核線上。 標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)：攝影基線水平的兩張水平像片組成的立體像對(duì)叫做標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)。三、 立體像對(duì)的前方交會(huì)3.1 立體像對(duì)的前方交會(huì)：利用立體像對(duì)兩張像片的內(nèi)外方位元素和同名像點(diǎn)的像坐標(biāo)結(jié)算相應(yīng)地面點(diǎn)坐標(biāo)的工作，叫做空間前方交會(huì)。3.2 立體像對(duì)前方交會(huì)公式含義及推算：圖1立體像對(duì)的空間前方交會(huì)已知：量得兩像點(diǎn)坐標(biāo)，兩航片內(nèi)外方位元素，由外方位元素線元素計(jì)算的分量，由外方位元素角元素計(jì)算像空間輔助坐標(biāo)系， 像空間坐標(biāo)系攝影測量坐標(biāo)系， 三點(diǎn)共線，可以寫出，、為投影系數(shù)。 兩個(gè)攝影測量坐

22、標(biāo)系關(guān)系： ，叫模型上下視差，如果模型成立，同名光線對(duì)對(duì)相交，各點(diǎn)的值為0。3.3 用標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)確定模型點(diǎn)空間坐標(biāo)的公式式中叫做地面點(diǎn)A在標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)上的左右視差。 設(shè)以H表示攝站對(duì)任一地面點(diǎn)A的相對(duì)航高，則，所以，所以為按該點(diǎn)像比例尺縮小后的攝影基線長度，稱為該點(diǎn)的像片基線。在標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)上，各地面點(diǎn)的左右視差等于按該點(diǎn)像比例尺縮小后的攝影基線長度。3.4 標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)的高差公式 如圖所示，為標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)，設(shè)地面點(diǎn)為起始點(diǎn)，其相對(duì)航高為，左右視差為為任意地面點(diǎn)，其相對(duì)航高為、左右視差為，由式（1）得：則地面點(diǎn)相對(duì)于起始點(diǎn)的高差為定義任意點(diǎn)的左右視差與起始點(diǎn)的左右視差的差值稱為左右視差較差，以

23、表示，即對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)，則，和。結(jié)論：相等的點(diǎn)高程必相等。四、立體像對(duì)的相對(duì)定向元素和立體模型的絕對(duì)定向元素4.1 兩張航片在地面輔助坐標(biāo)系中的12個(gè)外方位元素左片：右片：4.2 相對(duì)定向和絕對(duì)定向確定兩張航片相對(duì)位置關(guān)系叫做相對(duì)定向，確定該像片相對(duì)于地輔坐標(biāo)系的絕對(duì)方位，這個(gè)過程叫做立體像對(duì)的絕對(duì)定向。相對(duì)定向元素：絕對(duì)定向元素：確定兩張航片的像對(duì)方位元素后，知道左片或者右片的外方位元素和基線B長度，就可以按前面的關(guān)系求出右像片的外方位元素。4.3 立體像對(duì)的相對(duì)定向元素連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向元素系統(tǒng)：以左片的像空間輔助坐標(biāo)系為攝影測量坐標(biāo)系，右片相對(duì)于左片的相對(duì)定向元素有。單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向元

24、素系統(tǒng)：以攝影基線為X軸，Z軸在做核面內(nèi)，這種攝影測量坐標(biāo)系叫做基線坐標(biāo)系。相對(duì)定向元素，為左主核面上左主光軸與攝影基線的垂線（即Z軸）之間的夾角，為左像片上左主核線與像平面坐標(biāo)系軸間的夾角，為左右兩像片主核面之間的夾角。4.4 立體像對(duì)模型的絕對(duì)定向元素在恢復(fù)立體像對(duì)的兩張像片的相對(duì)方位的基礎(chǔ)上，用來確定立體像對(duì)（立體模型）在地面輔助坐標(biāo)系正確方位和比例尺所需要的參數(shù)，叫立體像對(duì)的絕對(duì)定向元素。絕對(duì)定向元素是五、立體像對(duì)的相對(duì)定向5.1 共面條件方程的一般形式圖2連續(xù)像對(duì)定向共面條件相應(yīng)光線和攝影基線共處于一個(gè)核面內(nèi)，這也是恢復(fù)立體像對(duì)的相對(duì)方位的幾何條件，稱為共面條件。如圖（2）所示，在攝

25、影站、處攝取一個(gè)立體像對(duì)，任一地面點(diǎn)A在像片和上的相應(yīng)像點(diǎn)分別為、。圖中為所選定的攝影測量坐標(biāo)系。過作一輔助的攝影測量坐標(biāo)系，使其各坐標(biāo)軸與的相應(yīng)坐標(biāo)軸平行。設(shè)為點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；為點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，為點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。則由向量代數(shù)知，向量、和共面的充要條件是他們所組成的數(shù)量向量積等于零，即，這就是共面方程的向量表達(dá)式。其相應(yīng)的坐標(biāo)表達(dá)形式為5.2 連續(xù)像對(duì)系統(tǒng)相對(duì)定向元素的計(jì)算共面條件方程線性化：在連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向中，總認(rèn)為左方像片在攝影測量坐標(biāo)系中是固定不動(dòng)的，只移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)右方像片就行了。也就是說，左方像片在中的角方位元素和攝影測量坐標(biāo)是已知的。像對(duì)的相對(duì)定向元素便是右方像片對(duì)于攝影

26、測量坐標(biāo)系的“外方位元素”：，依空間坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)變換式求出右片上相應(yīng)像點(diǎn)在攝影測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的近似值。其中為右片對(duì)攝影測量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，是的函數(shù)；是右片上相應(yīng)像點(diǎn)的像空間坐標(biāo)。若將這些近似值代入到共面方程式中，則左方的三階行列式必不等于零，而等于某一非零的數(shù)值，則有，此時(shí)沒有滿足共面條件。要使共面條件得以滿足，必須在相對(duì)定向元素的近似值中加入相應(yīng)的改正數(shù)，即有共面條件方程線性化設(shè)初始值為：相應(yīng)改正數(shù)為：按泰勒級(jí)數(shù)展開共面條件方程線性化之后：5.3連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向元素的計(jì)算過程（1）輸入原始數(shù)據(jù)（）。 定向點(diǎn)的像坐標(biāo)（）； 航攝儀主距； 已知的左片的旋轉(zhuǎn)矩陣； 給定的模型分量。（2）確定相

27、對(duì)定向元素的初始近似值。在近似垂直攝影的情況下，這5個(gè)相對(duì)定向元素的近似值常可給定為零。（3）由已知的近似值計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣（）計(jì)算。（4）解算相對(duì)方位元素改正數(shù)和改正值，（5）直到所求出的相對(duì)定向元素的改正數(shù)在規(guī)定的限差內(nèi)，最后一次迭代計(jì)算所求得的改正后的相對(duì)定向元素值作為該像對(duì)的相對(duì)定向元素的精確值使用。5.4 立體模型的絕對(duì)定向當(dāng)一個(gè)立體像對(duì)完成相對(duì)定向之后，相應(yīng)光線在各自的核面內(nèi)成對(duì)相交，其交點(diǎn)的集合便形成了一個(gè)與實(shí)地相似的幾何模型。這些模型點(diǎn)在攝影測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，可用空間前方交會(huì)的方法計(jì)算出來。但這樣建立的模型是相對(duì)于攝影測量坐標(biāo)系的，他在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位是未知的，其比例尺也是任

28、意的，現(xiàn)在的問題就是要確定立體模型在地面坐標(biāo)系中的正確方位 和比例尺規(guī)劃因子，從而確定出各模型點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)在地輔坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，這項(xiàng)工作就叫做立體模型的絕對(duì)定向。攝影測量坐標(biāo)系到地面攝影測量坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換：簡化公式： ，其中代表模型點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)在地面輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)列向量；代表模型點(diǎn)在模型坐標(biāo)系中的坐標(biāo)列向量；代表模型坐標(biāo)系原點(diǎn)在地面輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；代表模型坐標(biāo)系對(duì)于地面輔助坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)矩陣。至少需要兩個(gè)平高控制點(diǎn)和一個(gè)高程點(diǎn)解算絕對(duì)定向元素。 課 后 教 學(xué) 反 思 教案班 級(jí)：12測量 2013年11月22日章、節(jié)、課題第五章： 航測立體測圖基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育

29、目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法課堂講授課件、教具無一、立體測圖的概述1.1 立體測圖：立體像對(duì)經(jīng)過相對(duì)定向、絕對(duì)定向、空間前方交會(huì)重建地面立體模型后，在此模型上進(jìn)行量測，獲取地理基礎(chǔ)信息。1.2 立體測圖的發(fā)展：模擬法立體測圖、解析法立體測圖、數(shù)字化測圖（、）二、模擬法立體測圖原理及作業(yè)過程2.1 模擬解析立體測圖是以一個(gè)像對(duì)作為測圖的基本單元，根據(jù)攝影過程幾何反轉(zhuǎn)原理，采用光學(xué)或機(jī)械投影的方法，在室內(nèi)重建和攝區(qū)地面相似的立體模型，再在構(gòu)成的立體模型上進(jìn)行量測，從而獲得該攝區(qū)的地形原圖。2.2 模擬法立體測圖步驟：內(nèi)定向相對(duì)定向絕對(duì)定向立體測圖2.3 投影器的微小運(yùn)動(dòng)對(duì)承影面上投影點(diǎn)位產(chǎn)生變化的規(guī)律（

30、1）運(yùn)動(dòng)螺旋的影響 （2）運(yùn)動(dòng)螺旋的影響 （3）運(yùn)動(dòng)螺旋的影響 （4）運(yùn)動(dòng)螺旋的影響（5）運(yùn)動(dòng)螺旋的影響（6）運(yùn)動(dòng)螺旋的影響 （7）總的影響 2.3 模擬法立體測圖作業(yè)過程及儀器簡介（1）像片的內(nèi)定向：恢復(fù)攝影光束，使像主點(diǎn)與投影主光軸重合（2）立體像對(duì)的相對(duì)定向：方向的差異稱為左右視差，方向的差異稱為上下視差。當(dāng)升降測繪臺(tái)時(shí)，左右視差可以消除，只存在上下視差。（3）相對(duì)定向點(diǎn)的選擇（4）連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向的作業(yè)步驟：2.4 立體模型的絕對(duì)定向立體模型進(jìn)行相對(duì)定向后，建立了與地面相似的立體模型。必須將該模型納入到地面測量坐標(biāo)系中， 并歸化比例尺，這一過程稱為立體模型的絕對(duì)定向。絕對(duì)定向分兩大步完

31、成，即確定模型比例尺與模型置平。2.5 模擬測圖儀簡介（1）投影方式分類：光學(xué)投影類、機(jī)械投影類、光學(xué)機(jī)械投影類（2）交會(huì)方式分類：直接交會(huì)、間接交會(huì)（3）模擬測圖儀的主要結(jié)構(gòu)：投影系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)、測圖系統(tǒng)和外圍設(shè)備組成。三、解析測圖儀簡介 利用共線方程和共面方程完成立體像模型的重建工作，建立數(shù)字立體模型，實(shí)現(xiàn)被攝目標(biāo)的數(shù)字信息的提取。3.1 解析測圖儀的組成：精密立體坐標(biāo)量測儀、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控測繪桌、接口設(shè)備和其他終端設(shè)備。3.2 解析測圖儀的特點(diǎn)：精度高、功能強(qiáng)、效率高、具有機(jī)助繪圖功能、實(shí)現(xiàn)測圖自動(dòng)化、建立地圖數(shù)據(jù)庫。3.3 解析測圖儀工作的原理 作業(yè)人員把立體像片對(duì)安放在解析測圖儀左

32、、右像片盤上，將攝影參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中。接著進(jìn)行內(nèi)定向，用測標(biāo)逐次對(duì)準(zhǔn)每張像片的框標(biāo)，由應(yīng)用程序完成內(nèi)定向，即確定出每張像片的主點(diǎn)位置以及像片坐標(biāo)系與儀器坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。再分別照準(zhǔn)相對(duì)定向點(diǎn)和絕對(duì)定向點(diǎn)，獲取它們的像點(diǎn)坐標(biāo)之后，應(yīng)用程序?qū)λ鼈冞M(jìn)行解算，求出各定向元素存儲(chǔ)備用。 外方位元素已知，尚有7個(gè)參數(shù)待定。在此測圖儀可以根據(jù)輸入像點(diǎn)坐標(biāo)，求出相應(yīng)物點(diǎn)的空間坐標(biāo)，亦可以根據(jù)輸入相應(yīng)物點(diǎn)坐標(biāo)，求出相應(yīng)像點(diǎn)的坐標(biāo)。 課 后 教 學(xué) 反 思 教案班 級(jí)：12測量 2013年11月29日章、節(jié)、課題第六章： 解析空中三角測量基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo) 掌握解析空中三角測量原理學(xué)會(huì)空三

33、解析的方法及原理培養(yǎng)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、嚴(yán)于利己的作風(fēng)重點(diǎn)空三流程難點(diǎn) 對(duì)解析空三的理解教學(xué)方法課堂講授課件、教具無一、解析空中三角測量概述根據(jù)少量的野外控制點(diǎn)和像片點(diǎn)坐標(biāo)，通過解析的方法，求出相應(yīng)地面點(diǎn)的地面坐標(biāo)。解析空中三角測量采用的平差模型：航帶法、獨(dú)立模型法和光束法。二、航帶法解析空中三角測量2.1 航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量是在每條航線構(gòu)成航帶模型后，各航帶依次根據(jù)本航帶地面控制點(diǎn)和上一條相鄰航帶公共點(diǎn)進(jìn)行概略定向，是全區(qū)域的各條航帶統(tǒng)一在共同的坐標(biāo)系中。然后以單個(gè)航帶模型作為一個(gè)基本單元，利用地面控制點(diǎn)的攝影測量坐標(biāo)與實(shí)際地面坐標(biāo)相等以及相鄰航帶公共點(diǎn)坐標(biāo)相等為條件，將這些點(diǎn)經(jīng)概略絕對(duì)定向

34、后的坐標(biāo)作為觀測值，用平差方法在全區(qū)域同時(shí)整體解算各條航帶模型的非線性變形糾正系數(shù)，從而求得各個(gè)加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。2.2 航帶模型的建立：建立航帶模型實(shí)際就是求得各模型點(diǎn)在統(tǒng)一的航帶像空間輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。1、像對(duì)的相對(duì)定向1）建立單個(gè)立體模型：以第一張航片的像空間輔助坐標(biāo)系作為像空間輔助坐標(biāo)系，以后各模型的像空間輔助坐標(biāo)系與第一個(gè)像空間輔助坐標(biāo)系平行；但是模型比例尺和坐標(biāo)原點(diǎn)不同。2）建立統(tǒng)一的航帶自由網(wǎng)：2、模型比例尺歸化2.2航帶模型的概略絕對(duì)定向 航帶模型概略絕對(duì)定向目的是將航帶模型在統(tǒng)一的航帶像空間輔助坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到航帶統(tǒng)一的地面參考坐標(biāo)系中，取得模型的概略坐標(biāo)，為區(qū)域網(wǎng)整體平

35、差做準(zhǔn)備。1、地面參考坐標(biāo)系的建立：根據(jù)首條航帶模型內(nèi)兩地面控制點(diǎn)A和B，根據(jù)式（）將地面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到X軸大致與航帶平行的地面參考坐標(biāo)系。 2、坐標(biāo)重心化：對(duì)地面參考坐標(biāo)系中地面控制點(diǎn)坐標(biāo)和航帶模型輔助坐標(biāo)系中模型點(diǎn)坐標(biāo)的重心化。3、航帶模型的概略定向：是將航帶模型作為一個(gè)整體，通過空間相似變換來實(shí)現(xiàn)，公式如下：2.4航帶法區(qū)域網(wǎng)平差 航帶法區(qū)域網(wǎng)平差的任務(wù)是在全區(qū)域中整體解算各條航帶模型的非線性改正的系數(shù)，然后利用所求得各條航帶模型改正系數(shù)，求出待定點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而得到各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。三、獨(dú)立模型法解析空中三角測量 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量是以構(gòu)成的每一個(gè)單元模型為一個(gè)獨(dú)立單元，參加區(qū)域

36、的整體平差計(jì)算，實(shí)際上每個(gè)單元都被視為一個(gè)整體，只作平移、縮放和旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到整個(gè)區(qū)域內(nèi)各單元模型處于最或是位置。3.1單元模型的建立 建立單元模型就是為獲取包括地面控制點(diǎn)、攝影測量加密點(diǎn)和攝影站點(diǎn)等模型點(diǎn)的坐標(biāo)。單元模型可以由一個(gè)像對(duì)構(gòu)成，也可以由若干個(gè)相鄰像對(duì)構(gòu)成。建立單元模型一般采用單獨(dú)像對(duì)法，根據(jù)單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向誤差方程式建立法方程，求解像對(duì)的相對(duì)定向獨(dú)立參數(shù)。單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向完成，亦即求得了左、右像片的旋轉(zhuǎn)矩陣的獨(dú)立參數(shù)，可將像點(diǎn)的像空間坐標(biāo)化算為像空間輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并計(jì)算其模型點(diǎn)坐標(biāo)。3.2 區(qū)域網(wǎng)的建立 相對(duì)定向完成后，由于每個(gè)單元模型的像空間輔助坐標(biāo)系的軸系方向不一致，導(dǎo)

37、致同一地面模型點(diǎn)在相鄰單元模型中的坐標(biāo)值不相同。現(xiàn)在要將各單元模型歸化到同一個(gè)坐標(biāo)系，建立區(qū)域網(wǎng)。3.3全區(qū)域網(wǎng)單元模型的整體平差 區(qū)域網(wǎng)整體平差依然將區(qū)域內(nèi)的單元模型視為整體作為平差單元，按照在整個(gè)區(qū)域內(nèi)相鄰模型公共點(diǎn)在各單元模型上的坐標(biāo)相同，以及地面控制點(diǎn)的模型坐標(biāo)和實(shí)測坐標(biāo)相同的原則，依據(jù)最小二乘原理，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)、縮放和平移的空間相似變換，確定出單元模型在區(qū)域中的做或是位置。區(qū)域網(wǎng)的建立與整體平差，實(shí)際上可用相同的數(shù)學(xué)模型一次解算完成。四、光束法解析空中三角測量 光束法以攝影時(shí)地面點(diǎn)、攝影站點(diǎn)和像點(diǎn)三線共線為基本條件，以每張像片所組成的一束光線作為平差的基本單元，以共線方程作為平差的基礎(chǔ)方

38、程。通過各個(gè)光束在空中的旋轉(zhuǎn)和平移，使模型之間公共點(diǎn)的光線實(shí)現(xiàn)最佳交會(huì)，并使整個(gè)區(qū)域很好納入到已知控制點(diǎn)地面坐標(biāo)系中。光束法區(qū)域網(wǎng)平差就是在全區(qū)域內(nèi)建立誤差方程式，求得每張像片的6個(gè)外方位元素和加密點(diǎn)地面坐標(biāo)。在參與區(qū)域網(wǎng)平差之前，每張像片的像點(diǎn)坐標(biāo)都應(yīng)進(jìn)行由于底片變形、攝影物鏡畸變差、大氣折光和地球曲率所引起的像點(diǎn) 誤差改正。4.1光束法區(qū)域網(wǎng)平差的概算1、光束法區(qū)域網(wǎng)平差概算的目的就是獲取像片的外方位元素和加密點(diǎn)地面坐標(biāo)的近似值，其方法以下面兩種為主。1）用航帶網(wǎng)加密成果作為概略值：當(dāng)?shù)谝粭l航帶建立后，利用本航帶的已知控制點(diǎn)作概略絕對(duì)定向，獲取加密點(diǎn)概略地面坐標(biāo)。以下各航帶用上條相鄰航帶的

39、公共點(diǎn)和本航帶的已知控制點(diǎn)作絕對(duì)定向，用各相鄰航帶的公共點(diǎn)坐標(biāo)平均值作為地面坐標(biāo)近似值。用單像空間后方交會(huì)方法求得每張像片外方位元素概略值。2）用空間后方交會(huì)和前方交會(huì)交替進(jìn)行的方法：對(duì)于單條航帶而言，假定航帶左邊第一張像片水平、地面水平，攝站點(diǎn)坐標(biāo)（0、0、H），則可計(jì)算此像片的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn)的相應(yīng)地面位置。將第一片和第二片組成像對(duì)，利用前方交會(huì)算出6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)起始面高差，然后修正第一片上的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值；利用空間后方交會(huì)求得第二片相對(duì)第一片的外方位元素；利用第一、二兩片的外方位元素求立體像對(duì)的地面點(diǎn)近似值，推算第三片主點(diǎn)的近似坐標(biāo)。第三片可利用像主點(diǎn)坐標(biāo)和三度重疊內(nèi)的點(diǎn)，進(jìn)行空間后方交會(huì)求出

40、第三片的外方位元素；用第二片、第三片外方位元素進(jìn)行交會(huì)，求得第二個(gè)模型中個(gè)點(diǎn)的地面近似坐標(biāo)。以后各片與第三片同樣的方法求得航帶中各像片的外方位元素和各點(diǎn)地面坐標(biāo)近似值。利用第一條航帶兩端控制點(diǎn)進(jìn)行絕對(duì)定向，相鄰航帶利用航帶控制點(diǎn)和相鄰公共點(diǎn)對(duì)本航帶各像片進(jìn)行空間后方交會(huì)，求出各片方位元素，作為本帶各片外方位元素的概略值。然后進(jìn)行各像對(duì)的前方交會(huì)求得地面點(diǎn)的概略值。4.2 光束法區(qū)域網(wǎng)平差的誤差方程式 4.3 GPS輔助空中三角測量 GPS輔助空中三角測量為光束法區(qū)域網(wǎng)平差提供輔助數(shù)據(jù)，可以節(jié)省大量地面控制點(diǎn)個(gè)數(shù)。五、解析空中三角測量的作業(yè)過程5.1 原始資料處理1、認(rèn)真檢查分析航攝資料：檢查資

41、料完整性，像片比例尺是否一致，片號(hào)是否正確。2、旋轉(zhuǎn)相機(jī)：理想狀態(tài)下，像主點(diǎn)坐標(biāo)x=0，y=0，相機(jī)不必旋轉(zhuǎn)，但實(shí)際是像主點(diǎn)與像坐標(biāo)系原點(diǎn)不重合。3、影像的處理：virtuozo系統(tǒng)作業(yè)時(shí)，構(gòu)成立體像對(duì)的影像分辨率必須相同，不然是無法進(jìn)行影像匹配的。4、格式轉(zhuǎn)換：Virtuozo系統(tǒng)目前只支持RGB方式存儲(chǔ)的24位彩色影像和以灰度存儲(chǔ)的8位黑白影像。5.2 自動(dòng)空中三角測量準(zhǔn)備1、創(chuàng)建影像列表2、自動(dòng)內(nèi)定向3、轉(zhuǎn)測航帶偏移點(diǎn)：一般在所有兩兩航帶間的首尾要加一對(duì)偏移點(diǎn)，當(dāng)加密的航帶比較長時(shí)，建議在航帶中間也加一些點(diǎn)，這樣有助于程序自動(dòng)在航帶間轉(zhuǎn)刺連接點(diǎn)。5.3 加密點(diǎn)自動(dòng)生成傳統(tǒng)的作業(yè)方式通常僅

42、在像主點(diǎn)附近的垂直線上選擇3個(gè)點(diǎn)位，每個(gè)點(diǎn)位上只選擇一個(gè)點(diǎn)，將他轉(zhuǎn)到其他相鄰像片上。在數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的空中三角測量自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)程序中，可在每張影像靠近像主點(diǎn)的垂直線上選擇3-14個(gè)點(diǎn)位，每一個(gè)點(diǎn)位附近可選19個(gè)點(diǎn)。5.4 交互式編輯1、加入外業(yè)控制點(diǎn)2、平差解算3、交互式編輯4、生成加密點(diǎn)文件5.5 接邊和成果輸出 課 后 教 學(xué) 反 思 學(xué)生對(duì)知識(shí)理解比較困難，有的容易睡覺，應(yīng)該多提問。教案班 級(jí)：12測量 2013年12月6日章、節(jié)、課題第七章： 數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo) 掌握全數(shù)字?jǐn)z影測量的含義使用Virtuozo軟件處理航片技能培養(yǎng)學(xué)生良好的生活作風(fēng)和熱愛生活積極

43、的人生態(tài)度重點(diǎn)使用Virtuozo軟件難點(diǎn)航片的處理流程教學(xué)方法課堂講授課件、教具無一、數(shù)字?jǐn)z影測量概述1.1 數(shù)字?jǐn)z影測量的定義：數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多種學(xué)科的理論與方法，提取所攝對(duì)象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測量學(xué)的分支機(jī)構(gòu)。1.2 全數(shù)字?jǐn)z影測量的若干問題 1、紋理信息：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化需求的迅速增長，快速確定目標(biāo)的紋理信息已成為當(dāng)代數(shù)字?jǐn)z影測量的一項(xiàng)重要任務(wù)了。 2、數(shù)據(jù)量：數(shù)據(jù)量大是全數(shù)字?jǐn)z影測量的一個(gè)特點(diǎn)與問題，要處理這樣大的數(shù)據(jù)量，必然依賴于計(jì)算機(jī)的發(fā)展，而目前的計(jì)算機(jī)已經(jīng)能夠在一定程度上

44、達(dá)到這一要求。 3、速度：由于數(shù)字?jǐn)z影測量中量測與識(shí)別的計(jì)算任務(wù)如此巨大，以至于目前的計(jì)算速度還不能實(shí)時(shí)完成，對(duì)于許多需要實(shí)時(shí)完成的應(yīng)用，快速算法依然是必要的。4、影像匹配：影像匹配的理論與實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體測量的關(guān)鍵，也是數(shù)字?jǐn)z影測量的重要研究課題之一。5、影像解譯：數(shù)字?jǐn)z影測量的基本范疇還是確定被攝對(duì)象的幾何屬性與物理屬性，即量測與理解。二、數(shù)字影像解析2.1 數(shù)字影像內(nèi)定向 1、概述：恢復(fù)影像內(nèi)方位元素的作業(yè)過程稱為影像的內(nèi)定向。 2、內(nèi)定向基本原理：量測相機(jī)的鑒定結(jié)果可以提供框標(biāo)在以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系的理論坐標(biāo)，量測出框標(biāo)在量測坐標(biāo)系的坐標(biāo)，就可以用解析計(jì)算方法確定量測坐標(biāo)與以

45、像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系的關(guān)系和像片可能存在的變形，從而獲得量測像點(diǎn)在以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)。3、單像空間后方交匯：利用已知三個(gè)以上控制點(diǎn)求解航片的外方位元素。三、數(shù)字影像相對(duì)定向3.1數(shù)字?jǐn)z影測量的主要任務(wù)之一是基于一張或多張遙感影像獲取目標(biāo)的三維幾何信，這可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)：第一種方法為一步法，即基于共線條件方程利用光束法平差的方法重建三維目標(biāo)。第二種方法稱為兩步法，該方法首先建立與場景相似的三維幾何模型，然后通過模型外部定向提取目標(biāo)三維信息，它與傳統(tǒng)的模擬或解析攝影測量模式相似，有較好的直觀背景，并且可以使后續(xù)的攝影測量過程在立體的方式下進(jìn)行。1、數(shù)字影像相對(duì)定向的定義

46、及模型相對(duì)定向的目的就是恢復(fù)立體像對(duì)中兩幅影像在成像瞬間的相對(duì)方位，使同名光線成對(duì)相交，形成于地面場景相似的三維立體模型。定位方式有兩種，一是以第一幅影像的像空間坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系進(jìn)行連續(xù)想對(duì)相對(duì)定向，一是以攝影基線為X軸建立的基線坐標(biāo)系為參考。2、Gruber區(qū)域定向過程是首先在6個(gè)Gruber區(qū)域中提取參加相對(duì)定向的興趣點(diǎn)，然后對(duì)立體相對(duì)中相應(yīng)Gruber區(qū)域內(nèi)的興趣點(diǎn)進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配的同名點(diǎn)，按照連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向的基本誤差公式或單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向的誤差方程式列出誤差方程組，最后求解像對(duì)定向元素值。 3、基本矩陣：共面方程3.2 關(guān)于興趣點(diǎn)迭代的自動(dòng)相對(duì)定向1、傳統(tǒng)自動(dòng)相對(duì)定向步驟1）對(duì)

47、立體像對(duì)中的兩張立體影像分別計(jì)算影像金字塔2）近似確定兩張影像重疊范圍及可能存在的旋轉(zhuǎn)與尺度差異3）特征提取4）特征匹配5）確定近似方位參數(shù)6）將這些特征提取、匹配及參數(shù)估計(jì)過程沿金字塔的最高層逐級(jí)向最底層傳導(dǎo)，以提高結(jié)果精度。7）同名點(diǎn)的子像素精度定位8）相對(duì)定向元素計(jì)算2、交替自動(dòng)相對(duì)定向1）提取用于探測重疊區(qū)域的特征點(diǎn)2）用于相關(guān)系數(shù)及其他約束對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，形成特征點(diǎn)對(duì)，并確定重疊區(qū)域，在此基礎(chǔ)上僅保留那些位于重疊區(qū)域內(nèi)的特征點(diǎn)。3、最后保留的配準(zhǔn)特征稱為相對(duì)定向點(diǎn)。四、數(shù)字立體模型絕對(duì)定向 數(shù)字立體模型絕對(duì)定向的基本原理及計(jì)算過程是對(duì)相對(duì)定向模型進(jìn)行比例尺歸化和坐標(biāo)的變換。 1、數(shù)

48、據(jù)準(zhǔn)備2、定向點(diǎn)模型坐標(biāo)的獲取3、絕對(duì)定向計(jì)算4、定向結(jié)果顯示及交互編輯五、核線幾何解析與核線影像生成 核線可以把同影像匹配問題從一個(gè)二維問題轉(zhuǎn)化為一維問題。5.1 基于共面條件的核線幾何關(guān)系1、核線影像基本關(guān)系以單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向元素為例，基線坐標(biāo)系下立體像對(duì)的相對(duì)定向元素為。立體像對(duì)中左右兩張影像在基線坐標(biāo)系下的角元素分別為，所形成的左右影像的旋轉(zhuǎn)矩陣分別為。由圖可以看出，如果將立體像對(duì)中的左右影像分別按進(jìn)行旋轉(zhuǎn)糾正，形成平行于基線且有相同主距的暫時(shí)水平影像，即為核線影像立體像對(duì)。2、核線幾何關(guān)系解析任給核線影像上一條核線，它在傾斜影像上對(duì)應(yīng)的直線為，有。5.2 基于共面條件的核線幾何關(guān)系

49、共面條件方程是基于3個(gè)向量共面的條件得到的。現(xiàn)在考慮左像平面內(nèi)的任一已知像點(diǎn)而也是左像平面與在同一核線上的任一動(dòng)點(diǎn)，若采用連續(xù)相對(duì)相對(duì)定向元素系統(tǒng)，那么在左像空間坐標(biāo)系下，顯然有向量、及基線向量是共面的，因而有3、核線影像生成 所謂核線影像，就是基于核線幾何關(guān)系，利用傾斜影像生成沿核線方向排列的數(shù)字影像。核線影像生成一般有兩種方法，分別是間接法和直接法。 1）間接法核線影像生成 所謂間接法核線影像生成，就是首先確定核線影像上每一像素的像平面位置坐標(biāo)，然后按傾斜影像與核線影像之間的映射關(guān)系，將位置映射到傾斜影像上的坐標(biāo)。因?yàn)椴灰欢ㄊ钦麛?shù)，所以需要內(nèi)插方法獲得的灰度值，并將此灰度值賦予核線影像上的

50、像素。 2）直接在傾斜影像上生成核線影像對(duì)傾斜影像上的任一點(diǎn)，由下式可知該點(diǎn)的核線方程為4、基于不同成像模型的線陣列掃描影像核線幾何分析線陣列掃描數(shù)字相機(jī)在不同曝光位置的每一掃描行都有不同的投影中心和姿態(tài)。因此，其外方位元素隨著掃描行的變化而變化。相應(yīng)地，其核線幾何關(guān)系及核線影像也與前面所講的寬幅式影像的核線幾何關(guān)系有所不同。六、影像匹配基礎(chǔ)知識(shí) 在數(shù)字?jǐn)z影測量與遙感中，匹配可以定義為在不同數(shù)據(jù)集合之間建立對(duì)應(yīng)或相關(guān)關(guān)系。這些不同的數(shù)據(jù)集合可以是影像，也可以是地圖或目標(biāo)模型及GIS數(shù)據(jù)。如果是在影像間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，則稱為影像匹配；如果是在遙感影像和地圖間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，則常稱為配準(zhǔn)。如果影像匹配

51、中的影像均為數(shù)字影像，則稱為數(shù)字影像匹配。 課 后 教 學(xué) 反 思 只有部分學(xué)生能夠進(jìn)行認(rèn)真聽講，大部分由于基礎(chǔ)薄弱很難掌握具體原理，只能掌握知識(shí)梗概。教案班 級(jí)：12測量 2013年12月13日章、節(jié)、課題第八章： 像片糾正與正攝影像圖教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo) 掌握航片糾正原理能進(jìn)行航片的糾正和正射影像圖的制作培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)毅的品格和積極的人生態(tài)度重點(diǎn)正射影像圖的制作難點(diǎn)航片的糾正教學(xué)方法課堂講授課件、教具無一、航攝像片糾正的概念與分類1.1 像片糾正的概念：只有將中心投影的構(gòu)像經(jīng)過投影變換轉(zhuǎn)變成正射投影，同時(shí)消除像片傾斜所引起的像點(diǎn)位移，使她相當(dāng)于水平像片的構(gòu)像，符合規(guī)定的比例尺，這種變換過程就稱為像片糾正。1.2 像片糾正的分類1、常規(guī)糾正2、光學(xué)微分糾正3、數(shù)字微分糾正二、數(shù)字正射影像圖的制作2.1數(shù)字正射影像圖的制作方法1、全數(shù)字影像測量