(完整版)攝影測量知識點(diǎn)整理(完整精華版)

1、攝影測量學(xué)第一章緒論1、攝影測量是從非接觸成像系統(tǒng)，通過記錄、量測、分析與表達(dá)等處理，獲取地球及其環(huán)境和其他物體的幾何、屬性等可靠信息的工藝、科學(xué)與技術(shù)。2、攝影測量學(xué)的三個發(fā)展階段：模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字?jǐn)z影測量3、攝影測量三個發(fā)展階段的特點(diǎn)：發(fā)展階段原始資料投影方式儀器操作方式產(chǎn)品模擬攝影測量像片物理投影模擬測圖儀作業(yè)員手工模擬產(chǎn)品解析攝影測量像片數(shù)字投影解析測圖儀機(jī)助作業(yè)員模擬產(chǎn)品數(shù)字產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)z影測量數(shù)字化影像數(shù)字投影計算機(jī)自動化操作加數(shù)字產(chǎn)品數(shù)字影像作業(yè)員的干預(yù)模擬產(chǎn)品4、攝影測量存在哪些問題第二章單幅影像解析基礎(chǔ)1、像主點(diǎn)：攝影機(jī)主光軸（攝影方向）與像平面的交點(diǎn)，稱為像片主

2、點(diǎn)。像主距：攝影機(jī)物鏡后節(jié)點(diǎn)到像片主點(diǎn)的垂距稱為攝影機(jī)主距，也叫像片主距f）。2、航空攝影：利用安裝在航攝飛機(jī)上的航攝儀，在空中以預(yù)定的飛行高度度沿著事先制定好的航線飛行，按一定的時間間隔進(jìn)行曝光攝影，獲取整個測區(qū)的航攝像片?？罩袛z影采用豎直攝影方式，即攝影瞬間攝影機(jī)物鏡主光軸近似與地面垂直。丄=L=fmLH（m像片比例尺分母，f攝影機(jī)主距，H平均高程面的攝影高度H=mf）3、相對航高是指攝影機(jī)物鏡相對于某一基準(zhǔn)面的高度，稱為攝影航高。絕對航高是相對于平均海平面的航高，是指攝影機(jī)物鏡在攝影瞬間的真實海拔高。通過相對航高H與攝影地區(qū)地面平均高度H地計算得到：H絕-H+H地地絕地4、航空攝影與成圖

3、比例尺的關(guān)系比例尺類型航攝比例尺測圖比例尺大比例尺1:20001:30001:5001:40001:60001:10001:80001:120001:2000中比例尺1:150001:200001:50001:100001:350001:10000小比例尺1:200001:300001:250001:350001:550001:500005、航向重疊：同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的影像重疊稱，重疊度一般要求在60%以上旁向重疊：兩相鄰航帶像片之間的影像重疊，重疊度要求在30%左右。6、中心投影：當(dāng)投影會聚于一點(diǎn)時，稱為中心投影；正射投影：投影射線與投影平面成正交。'中心投影：投影射線會聚于

4、一點(diǎn)（投影射線的會聚點(diǎn)稱投影中心）投影w斜投影：投影射線與投影平面成斜交I平行投影*L正射投影:投影射線與投影平面成正交7、透視變換中的重要的點(diǎn)線面： 由投影中心作像片平面的垂線，交像面于o,稱為像主點(diǎn)；像主點(diǎn)在地面上的對應(yīng)點(diǎn)以O(shè)表示，稱為地主點(diǎn)。 由攝影中心作鉛垂線交像片平面于點(diǎn)n,稱為像底點(diǎn)：此鉛垂線交地面于點(diǎn)N,稱為地底點(diǎn)O 過鉛垂線SnN和攝影方向SoO的鉛垂面稱為主垂面(W),主垂面即垂直于像平面P,又垂直于地平面E,也垂直于兩平面的交線透視軸TTo 合線與主縱線vv的交點(diǎn)i稱為主合點(diǎn)。8、等角點(diǎn)的特性:在傾斜的航攝像片上和水平地面上，由等角點(diǎn)c和C所引出的一對透視對應(yīng)線無方向偏差，

5、保持著方向角相等。9、攝影測量常用坐標(biāo)系：像平面坐標(biāo)系o-xy、像空間坐標(biāo)系S-xyz、像空間輔助坐標(biāo)系S-XYZ、攝影測量坐標(biāo)系A(chǔ)-XpYpZp、物空間坐標(biāo)系O-XtYtZt10、內(nèi)方位元素(框標(biāo)坐標(biāo)系-像空間坐標(biāo)系)確定攝影機(jī)的鏡頭中心相對于影像位置關(guān)系的參數(shù)。內(nèi)方位元素包括3個參數(shù)：像主點(diǎn)相對于影像中心的位置x0,y0及鏡頭中心到影像面的垂距f；外方位元素(像空間坐標(biāo)系-攝影測量坐標(biāo)系)確定影像或攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)。外方位元素包括3個線元素，用于描述攝影中心S相對于物方空間坐標(biāo)系的位置Xs、Ys、Zs；3個角元素，用于描述影像面在攝影瞬間的空中姿態(tài)。11、旋轉(zhuǎn)變換：

6、(1) 含義：是指像空間坐標(biāo)與像空間輔助坐標(biāo)之間的變換。(2) 方程：設(shè)像點(diǎn)a在像空間坐標(biāo)系為(x,y,-f)，而在像空輔坐標(biāo)系中為(X,Y,Z)，則二者的正交變換為：12、共線方程：在攝影成像過程中，攝影中心S、像點(diǎn)a及其對應(yīng)的地面點(diǎn)A三點(diǎn)位于同一條直線上。常見共線方程如下：_a(XA-Xs)+b(YA-Ys)+c(ZA-Zs)0a(XA-Xs)+b(YA-Ys)+c(ZA-Zs)<-=-fa2(XA-Xs)+"(YA-Ys)+(ZA-Zs)y叮fa(X-Xs)+b(Y-Ys)+C(Z-Zs)3A3A3A上式中，(x,y)為像點(diǎn)a在像平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；(Xa，Ya，Za

7、)為像點(diǎn)對應(yīng)物點(diǎn)A在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；(Xs,Ys,Zs)為投影中心S在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；ai、bi、ci9個方向余弦，其中含有三個外方位元素。13、共線方程的應(yīng)用： 單像空間后方交會和多像空間前方交會 解析空中三角測量光束法平查中的基本數(shù)學(xué)模型 構(gòu)成數(shù)字投影的基礎(chǔ) 計算模擬影像數(shù)據(jù)(已知影像內(nèi)外方位元素和物點(diǎn)坐標(biāo)求像點(diǎn)坐標(biāo)) 利用數(shù)字高程模型(DEM)與共線方程制作數(shù)字正射影像 利用DEM與共線方程進(jìn)行單幅影像測圖14、像點(diǎn)位移：一個地面點(diǎn)在地面水平的水平像片上的構(gòu)像與地面有起伏時或傾斜像片上構(gòu)像的點(diǎn)位差異稱為像點(diǎn)位移。像點(diǎn)位移包括：因像片傾斜引起的像點(diǎn)位移和因地面起伏引起的像點(diǎn)位移（投

8、影差）。15、影像內(nèi)定向：確定掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系關(guān)系的工作為影像內(nèi)定向。16、內(nèi)定向采用的多項式變換公式：（1）僅量測3個框標(biāo) 線性正形變換公式（4個參數(shù)）（2）量測了4個框標(biāo) 仿射變換公式（6個參數(shù)）（3）量測了8個框標(biāo) 雙線性變換公式（8個參數(shù)） 投影變換公式（8個參數(shù)）17、利用影像覆蓋范圍內(nèi)一定數(shù)量的控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)與影像坐標(biāo)，根據(jù)共線條件方程反求該影像的外方位元素的方法稱為單幅影像的空間后方交會。18、一個控制點(diǎn)可以列兩個方程，至少要三個控制點(diǎn)解六個外方位元素?？臻g后方交會的步驟： 獲取已知數(shù)據(jù)：包括平均航高，內(nèi)方位元素，從外業(yè)測量成果中，獲取控制點(diǎn)的地面測量坐標(biāo)，并轉(zhuǎn)化成地面攝

9、影測量坐標(biāo)； 量測控制點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)并進(jìn)行像點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)誤差改正，得到像點(diǎn)坐標(biāo)； 確定未知數(shù)的初始值； 計算旋轉(zhuǎn)矩陣R：利用角元素的近似值計算方向余弦，組成旋轉(zhuǎn)矩陣； 逐點(diǎn)計算像點(diǎn)坐標(biāo)近似值：利用未知數(shù)的近似值代入共線方程，計算控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)的近似值（x），（y）； 組成誤差方程式：按公式組成誤差方程式，然后按組成法方程式，解算未知數(shù)的改正數(shù)； 改正數(shù)小于指定值（一般為0.1），則完成；否則將解算的未知數(shù)加上初始值，作為新的初始值，重復(fù)4-6步。第三章雙像立體測圖1、人造立體視覺必須符合自然界立體觀察的四個條件： 由兩個不同攝站攝取同一景物的一個立體像對； 一只眼睛只能觀察像對中的一張像片，即雙眼

10、觀察像對時必須保持兩眼分別只能對一張像片觀察，這一條件稱為分像條件； 兩眼各自觀察同一景物的左右影像點(diǎn)的連線應(yīng)與眼基線近似平行（兩像片同名點(diǎn)的連線與眼基線近似平行）； 像片間的距離與雙眼間的交向角相適應(yīng)。2、兩種像對的立體觀察方式：（1）用立體鏡觀察立體（2）重疊影式觀察立體互補(bǔ)色法光閘閥偏振光法液晶閃閉法3、立體像對:由不同攝站獲取的，具有一定影像重疊的兩張像片。4、相對定向（概念）：立體像對的相對定向即恢復(fù)攝影時相鄰兩影像光束的相互關(guān)系，從而使同名光線對對相交。5、求地面點(diǎn)坐標(biāo)的三種方法：空間前方交會和空間后方交會絕對定向和相對定向光束嚴(yán)密解6、q的幾何意義就是相對定向時模型的上下視差,當(dāng)

11、q=0時，表示相對定向完成，相應(yīng)的同名光線相交于模型點(diǎn)；若qMO,表示相對定向未完成，模型存在上下視差，相應(yīng)的同名光線不相交。P577、核面與影像面的交線稱為核線。重疊影像上的同名像點(diǎn)必然位于同名核線上。8、立體像對的空間前方交會:由立體像對左右影像的內(nèi)、外方位元素和同名像點(diǎn)的影像坐標(biāo)量測值確定該點(diǎn)物方空間坐標(biāo)的方法。9、立體模型的絕對定向:是以選定的像空輔坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的，比例尺是任意的。要確定立體模型在大地坐標(biāo)系中的正確位置，需要把模型的像空間輔助坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為大地坐標(biāo)系。10、雙像解析攝影測量可應(yīng)用三種解算方法：后交-前交解法：相對定向-絕對定向解法：一次定向解法。三種方法的比較：第一種方法

12、中，前方交會的結(jié)果依賴于空間后方交會的精度，前方交會過程中沒有充分利用多余條件進(jìn)行平差計算；第二種方法計算公式比較多，最后的點(diǎn)位精度取決于相對定向和絕對定向的精度，用這種方法不能嚴(yán)格表達(dá)一幅影像的外方位元素；第三種方法的理論嚴(yán)密、精度最高，待定點(diǎn)的坐標(biāo)完全是按最小二乘原理結(jié)算的，同時計算量較大。第四章解析空中三角測量1、解析空中三角測量指的是用攝影測量解析法確定區(qū)域內(nèi)所有影像的外方位元素。2、攝影測量方法測定點(diǎn)位坐標(biāo)的意義： 不需要直接觸及被測量的目標(biāo)和物體，反是在影像上可以看到的目標(biāo)，不受地面同時條件的限制，均可以測定其位置和幾何形狀； 可以快速地在大范圍內(nèi)同時進(jìn)行點(diǎn)位測定，從而可節(jié)省大量的

13、野外測量工作量； 攝影測量平差計算時，加密區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且很少受區(qū)域大小的影響。3、解析空中三角測量的分類： 根據(jù)平差計算采用的數(shù)學(xué)模型：航帶法、獨(dú)立模型法、光束法。 根據(jù)平差計算的范圍：單模型法、單航帶法和區(qū)域網(wǎng)解析法。4、像點(diǎn)坐標(biāo)的系統(tǒng)誤差主要是由攝影材料的變形、攝影物鏡畸變、大氣折光以及地球曲率影響。5、航帶法空中三角測量的基本思想:把許多立體像對構(gòu)成的單個模型連結(jié)成一個航帶模型,將航帶模型視為單元模型進(jìn)行解析處理，通過消除航帶模型中累積的系統(tǒng)誤差，將航帶模型整體納入到測圖坐標(biāo)系中，從而確定加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。6、航帶法空中三角測量的主要工作流程： 像點(diǎn)坐標(biāo)量測及系統(tǒng)誤差改正 像對的相

14、對定向 模型連接及航帶網(wǎng)的構(gòu)成 航帶模型的絕對定向 航帶模型的非線性改正7、獨(dú)立模型法空中三角測量（基本思想）:是把單元模型視為剛體，利用各單元模型間的公共點(diǎn)彼此連接成一個區(qū)域。在連接過程中，每個單元模型只做旋轉(zhuǎn)、縮放和平移。在變換中要使模型間公共點(diǎn)的坐標(biāo)盡可能一致，控制點(diǎn)的攝測坐標(biāo)與其地面坐標(biāo)盡可能一致，同時觀測值的改正數(shù)的平方和最小，然后按照最小二乘法原理求得待定點(diǎn)的地面攝測坐標(biāo)。8、三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較:方法/項目航帶法獨(dú)立模型法光束法平差單元航帶單元模型單張像片（光束）觀測值各點(diǎn)概略地攝坐標(biāo)模型坐標(biāo)像點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)各航帶非線性變形改正系數(shù)各模型空間相似變換參數(shù)及加密點(diǎn)坐標(biāo)各像片外方位

15、兀素及加密點(diǎn)坐標(biāo)平差數(shù)學(xué)模型非線性多項式空間相似變換公式共線方程原理近似嚴(yán)密最嚴(yán)密精度低高最高應(yīng)用小比例尺低精度加密測圖加密低級大地測量三角網(wǎng)及高精度數(shù)字地籍測量測量地界點(diǎn)9、GPS輔助空中三角測量：利用安裝于飛機(jī)上與航攝儀相連接的和設(shè)在地面一個或多個基準(zhǔn)站上的至少兩臺GPS信號接收機(jī)同時而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號，通過GPS載波相位測量差分定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理獲取航攝儀曝光時刻攝站的三維坐標(biāo)，然后將其視為附加觀測值引入攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差中，以取代地面控制，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型和算法來整體確定目標(biāo)點(diǎn)位和像片方位元素，并對其質(zhì)量進(jìn)行評定的理論、技術(shù)和方法。10、GPS空中三角測量的四個階段:

16、 現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定 帶GPS信號接收機(jī)的航空攝影 解求GPS攝站坐標(biāo) GPS攝站坐標(biāo)與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，以確定目標(biāo)點(diǎn)位并評定其質(zhì)量第五章數(shù)字影像與特征提取1、采樣：對實際連續(xù)函數(shù)模型離散化的量測過稈。2、重采樣：當(dāng)欲知不位于矩陣（采樣）點(diǎn)上的原始函數(shù)g（x,y）的數(shù)值時就需進(jìn)行內(nèi)插，稱為重采樣。3、三種常用重采樣的方法：雙線性插值法、雙三次卷積法、最鄰近像元法。4、三種重采樣方法比較：最鄰近像元法最簡單，計算速度快且能不破壞原始影像的灰度信息；雙三次卷積法較費(fèi)時；雙線性插值法較宜。5、利用灰度方差提取點(diǎn)特征的算子（Moravec算子），其步驟： 計算各像元的興趣值IV； 給定

17、一經(jīng)驗閾值，將興趣值大于閾值的點(diǎn)作為候選點(diǎn)； 選取候選點(diǎn)中的極值點(diǎn)作為特征點(diǎn)。6、線特征提取算子的常用方法：杳分算子、拉普拉斯算子、LOG算子。第六章影像匹配基礎(chǔ)理論與算法1、影像相關(guān)：利用兩個信號的相關(guān)函數(shù)，評價兩塊影像的相似性以確定同名點(diǎn)。2、數(shù)字相關(guān)：利用計算機(jī)對數(shù)字影像進(jìn)行數(shù)值計算的方式完成影像相關(guān)。3、二維相關(guān) 一般在左影像上先確定一個待定點(diǎn)，即目標(biāo)點(diǎn)，以此待定點(diǎn)為中心選取mxn（可取m=n）個像素的灰度陣列作為目標(biāo)窗口。 在右影像上建立一個kxl（k>m,l>n）個像素的灰度陣列作為搜索區(qū)，相關(guān)的過程就是依次在搜索區(qū)中取出mxn個像素灰度陣列，計算其與目標(biāo)區(qū)的相似性測度

18、P。當(dāng)P取得最大值時，該搜索窗口的中心像素被認(rèn)為是同名點(diǎn)。4、維納一辛欽定理：隨機(jī)信號的相關(guān)函數(shù)與其功率譜是一傅里葉變換對，相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換即功率譜，而功率譜的逆傅里葉變換即相關(guān)函數(shù)：R（）OS（f）xyxy5、常見的五種基本匹配算法：（1）相關(guān)函數(shù)（矢量數(shù)積）（2）協(xié)方差函數(shù)（矢量投影）（3）相關(guān)系數(shù)（矢量夾角）（4）差平方和（差矢量模）（5）差絕對值和（差矢量分量絕對值和）6、基于物方的影像匹配（VLL法）流程： 給定地面點(diǎn)的平面坐標(biāo)（X,Y）與近似最低高程Zmin； Zi=Zmin+iAZ（i=0,l,2,'、'）高程搜索步距AZ可由所要求的高程精度確定； 計算左右像

19、坐標(biāo)（xi',yi'）與（xi”，yi”）； 分別以（xi',yi'）與（xi”，yi”）為中心在左右影像上取影像窗口，計算其匹配測度； 將i的值增加1,重復(fù)，兩步，得到0，1，2，.n取其最大者Pk：Pk=maxPO,P1，n其對應(yīng)高程為Zk=Zmin+kAZ,則認(rèn)為地面點(diǎn)A高程Z=Zk； 利用k及其相鄰的幾個相關(guān)系數(shù)擬合一拋物線，以其極值對應(yīng)的高程作為A點(diǎn)的高程，以進(jìn)一步提高精度，或以更小的高程步距在一小范圍內(nèi)重復(fù)以上過程。第八章數(shù)字微分糾正1、數(shù)字微分糾正的原因：P212第一段2、數(shù)字微分糾正的概念：根據(jù)參數(shù)與數(shù)字地面模型，利用相應(yīng)的構(gòu)像方程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從原始非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這種過程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行，且使用的是數(shù)字方式處理，所以叫數(shù)字微分糾正。3、數(shù)字微分糾正的基本原理