攝影測量與遙感技術(shù)《數(shù)字?jǐn)z影測量》課程標(biāo)準(zhǔn)

《數(shù)字?jǐn)z影測量》課程標(biāo)準(zhǔn)二級學(xué)院：建筑與測繪工程學(xué)院執(zhí)筆人：姚睿審核人：高永濤制定日期：2022年7月陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、課程信息表1課程信息表課程名稱數(shù)字?jǐn)z影測量開課院部建筑與測繪工程學(xué)院課程代碼0220309考核性質(zhì)考試前導(dǎo)課程高等數(shù)學(xué)、計算機基礎(chǔ)與應(yīng)用、誤差理論與測量平差、攝影測量后續(xù)課程數(shù)字圖像處理、城市規(guī)劃總學(xué)時52課程類型理論課是□實踐課是□理論+實踐是理實一體化是□適用專業(yè)攝影測量與遙感技術(shù)二、課程性質(zhì)1.課程性質(zhì)本課程是攝影測量與遙感技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在學(xué)習(xí)了《高等數(shù)學(xué)》、《遙感原理與應(yīng)用》、《攝影測量學(xué)》課程，具備了較深的數(shù)學(xué)功底與較高的空間變換思維，整體把握攝影測量與遙感理論的能力的基礎(chǔ)上，開設(shè)的一門理論+實踐的課程，其功能是對接專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，面向地形圖測繪、工程測量、文物發(fā)掘與修復(fù)工作崗位，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識生產(chǎn)數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字線劃地圖（DLG）、數(shù)字柵格地圖（DRG）的能力，應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識解決空間幾何與信息分析、表達(dá)與應(yīng)用等實際問題的能力，為后續(xù)《數(shù)字圖像處理》、《城市規(guī)劃》課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)的專業(yè)核心課程。2.課程功能定位表2課程功能定位分析對接的工作崗位對接培養(yǎng)的職業(yè)崗位能力攝影測量員能對航空航天影像數(shù)據(jù)和遙感影像進(jìn)行采集、雕繪、加密、糾正、判譯、測圖等，并繪制地形原圖和生產(chǎn)數(shù)字影像產(chǎn)品無人機測繪操作員能布設(shè)地面標(biāo)志、飛行檢校場；會組裝無人機設(shè)備、安裝相機和裝調(diào)彈射架等；可操作地面監(jiān)控系統(tǒng)，操控?zé)o人飛行器或其他無人機設(shè)備，采集地表數(shù)據(jù)和航空影像數(shù)據(jù)三、課程目標(biāo)與內(nèi)容1.課程總目標(biāo)通過本專業(yè)課系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)字?jǐn)z影測量的基本原理與方法，具備數(shù)字影像獲取與處理的知識和技能，了解并掌握影像特征提取的方法與常用的定位算子、特征匹配與整體匹配的原理，數(shù)字微分糾正的原理，并對當(dāng)前常用的數(shù)字?jǐn)z影測量工作站有一定的了解，與此同時，會運用航測軟件制作正射影像。為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程以及畢業(yè)后運用所學(xué)知識進(jìn)行實際航測生產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。2.課程具體目標(biāo)表3課程教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容序號畢業(yè)要求指標(biāo)點知識目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容14.4掌握空間數(shù)據(jù)的獲取方法理解數(shù)字?jǐn)z影測量及影像采樣的定義熟知數(shù)字航空攝影傳感器的性能具有及時了解數(shù)字?jǐn)z影測量發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的能力數(shù)字影像重采樣2說明數(shù)字影像獲取方法及重采樣原理數(shù)字影像獲取35.2能對原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯并熟練導(dǎo)入數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中熟悉POS系統(tǒng)的構(gòu)成、作用和意義在數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中能正確導(dǎo)入POS數(shù)據(jù)、傾斜攝影測量數(shù)據(jù)養(yǎng)成良好的動手能力機載定位定向POS系統(tǒng)4說出激光掃描系統(tǒng)工作原理及用途機載激光掃描系統(tǒng)5概述傾斜攝影測量的原理、用途及特點傾斜攝影測量6歸納數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的任務(wù)并說明其特點數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)簡介7能總結(jié)相對定向的解法相對定向的解法8列舉核線幾何關(guān)系解析并進(jìn)行核線排列核線幾何關(guān)系解析與核線排列9說出數(shù)碼相機檢校的特殊方法數(shù)碼相機檢校的典型方法103.5熟知低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范歸納攝影測量中常用的坐標(biāo)系能在POS輔助空中三角測量中建立POS觀測值誤差方程具有不斷學(xué)習(xí)、刻苦鉆研的實干精神攝影測量處理的相關(guān)坐標(biāo)系11解釋自動空中三角測量的原理與方法自動空中三角測量12概述POS輔助區(qū)域網(wǎng)平差的作業(yè)流程框幅式數(shù)碼影像的POS輔助區(qū)域網(wǎng)平差13概述點特征提取的方法與原理點特征提取14解釋線特征提取的定義、并概述提取線特征的算子線特征提取15說明提取面特征的主要手段面特征提取16概述數(shù)字影像匹配、相關(guān)函數(shù)的定義完成基于灰度的影像匹配形成嚴(yán)謹(jǐn)求實，認(rèn)真科學(xué)的工作態(tài)度數(shù)字影像匹配基礎(chǔ)17列舉基于灰度的影像匹配基本算法的匹配流程基于灰度的影像匹配基本算法18區(qū)別基于物方的雙像VLL法與多視VLL法基于物方的影像匹配19列舉最小二乘影像匹配的步驟最小二乘影像匹配205.1熟悉低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范概述基于特征的影像匹配策略用SIFT、SURF算法完成影像匹配形成認(rèn)真仔細(xì)、一絲不茍的工作作風(fēng)特征匹配概述21說出跨接法影像匹配的特點跨接法影像匹配22概述SIFT影像匹配的原理與特點SIFT影像匹配23說明SURF影像匹配的步驟及優(yōu)點SURF影像匹配24說出多點最小二乘影像匹配算法包含的方法解決整體影像匹配問題養(yǎng)成以規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，具備責(zé)任心的品質(zhì)多點最小二乘影像匹配25概述松弛法影像匹配的步驟松弛法影像匹配26解釋半全局影像匹配的定義半全局影像匹配273.6能利用無人機進(jìn)行航空攝影測量的能力說明數(shù)字微分糾正的任務(wù)完成影像糾正和勻光勻色善于溝通交流的工作能力框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正28歸納線性陣列掃描影像的數(shù)字微分糾正的主要處理過程線性陣列掃描影像的數(shù)字微分糾正29概述正射影像制作的流程數(shù)字真正射影像30解釋數(shù)字正射影像勻光勻色的目的及方法數(shù)字正射影像的勻光勻色表4課程教學(xué)安排序號項目（模塊）任務(wù)（單元）教學(xué)內(nèi)容重點、難點課程思政元素學(xué)時1項目一數(shù)字影像獲取與處理任務(wù)1數(shù)字影像及影像采樣1.1數(shù)字影像1.2采樣定理1.3實際采樣分析1.4數(shù)字影像量化重點：采樣定理，數(shù)字影像量化難點：實際采樣分析抽象思維能力12任務(wù)2數(shù)字影像重采樣2.1雙線性插值2.2雙三次卷積2.3最鄰近像元法2.4雙像素重采樣重點：雙線性插值，最鄰近像元法難點：雙三次卷積數(shù)學(xué)知識滲透于專業(yè)知識中，培養(yǎng)問題解決能力3任務(wù)3航空數(shù)字影像獲取3.1框幅式數(shù)字航攝儀3.2三線陣數(shù)字航攝儀重點：框幅式數(shù)字航攝儀難點：三線陣數(shù)字航攝儀14任務(wù)4機載定位定向POS系統(tǒng)4.1ApplanixPOSAV4.2IGIAeroControl重點：ApplanixPOSAV難點：IGIAeroControl25任務(wù)5機載激光掃描系統(tǒng)5.1LeicaALS5.2Optech重點：LeicaALS難點：Optech16任務(wù)6傾斜攝影測量6.1高分辨率衛(wèi)星影像性能6.2航天數(shù)字影像獲取系統(tǒng)特點6.3衛(wèi)星航攝影像與航空攝影測量的差別重點：航天數(shù)字影像獲取系統(tǒng)特點難點：衛(wèi)星航攝影像與航空攝影測量愛國精神17任務(wù)7數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)簡介7.1數(shù)字?jǐn)z影測量工作站7.2基于網(wǎng)格的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)重點：數(shù)字?jǐn)z影測量工作站難點：數(shù)字?jǐn)z影測量工作站18項目二攝影測量解析方法任務(wù)1共線條件方程式的空間后方交會解法1.1歐拉角方法1.2方向余弦方法1.3四元數(shù)方法重點：歐拉角方法，方向余弦方法難點：方向余弦方法29任務(wù)2相對定向的解法2.1經(jīng)典相對定向解析2.2大角度相對定向解析2.3相對定向的直接法重點：經(jīng)典相對定向解析，相對定向的直接法難點：大角度相對定向解析110任務(wù)3核線幾何關(guān)系解析與核線排列3.1基于共面條件的同名核線幾何法3.2基于數(shù)字影像幾何糾正的核線解析法3.3基于基本矩陣的對極幾何3.4利用相對定向直接解進(jìn)行核線排列3.5核線重排列重點：基于共面條件的同名核線幾何法，核線重排列難點：基于基本矩陣的對極幾何111任務(wù)4數(shù)碼相機檢校的典型方法4.1相機鏡頭的光學(xué)畸變差4.2基于共線方程光束法平差的相機檢校4.3張正友基于平面網(wǎng)絡(luò)的相機標(biāo)定方法4.5基于2維直線線性變換的相機標(biāo)定重點：相機鏡頭的光學(xué)畸變差，基于共線方程光束法平差的相機檢校難點：張正友基于平面網(wǎng)絡(luò)的相機標(biāo)定方法112任務(wù)5直線、廣義點攝影測量5.1直線攝影測量框幅式中心投影5.2影像的廣義點攝影測量5.3廣義點攝影測量應(yīng)用于線性陣列掃描影像重點：直線攝影測量框幅式中心投影難點：影像的廣義點攝影測量213任務(wù)6攝影測量處理的相關(guān)坐標(biāo)系6.1高程系統(tǒng)6.2高斯投影平面坐標(biāo)系統(tǒng)6.3WGS-84高斯投影平面坐標(biāo)系統(tǒng)重點：高斯投影平面坐標(biāo)系統(tǒng)，高程系統(tǒng)難點：WGS-84高斯投影平面坐標(biāo)系統(tǒng)214任務(wù)7自動空中三角測量7.1空中三角測量過程7.2GPS輔助區(qū)域網(wǎng)平差7.3POS輔助空中三角測量重點：POS輔助空中三角測量難點：POS輔助空中三角測量215項目三影像特征量測任務(wù)1影像特征與信息量1.1信息量1.2特征重點：特征，信息量難點：特征216任務(wù)2點特征提取2.1Moravec算子2.2Harris算子2.3F?rstner算子2.4SUSAN算子重點：Moravec算子、SUSAN算子難點：F?rstner算子、SUSAN算子217任務(wù)3線特征提取3.1一階差分算子3.2二階差分算子3.3高斯-拉普拉斯算子3.4Canny算子3.5Hough變換重點：二階差分算、高斯-拉普拉斯算子、Canny算子難點；Canny算子218任務(wù)4原點特征定位4.1Wong-Trinder原點定位算子4.2橢圓擬合法重點：橢圓擬合法難點；Wong-Trinder原點定位算子119任務(wù)5角點特征定位5.1F?rstner定位算子5.2高精度角點與定位算子重點：高精度角點與定位算子難點：高精度角點與定位算子120項目四基于灰度的影像匹配任務(wù)1數(shù)字影像匹配基礎(chǔ)1.1相關(guān)函數(shù)1.2影像相關(guān)的譜分析1.3遙感影像匹配重點：相關(guān)函數(shù)難點：影像相關(guān)的譜分析121任務(wù)2基于灰度的影像匹配基本算法2.1相似性測度2.2灰度匹配中常用的相似性測度2.3影像匹配精度重點：灰度匹配中常用的相似性測度難點：影像匹配精度222任務(wù)3基于物方的影像匹配3.1鉛垂線軌跡法影像匹配3.2基于物方的多視影像匹配重點：鉛垂線軌跡法影像匹配，基于物方的多視影像匹配難點：基于物方的多視影像匹配223任務(wù)4最小二乘影像匹配4.1最小二乘影像匹配4.2單點最小二乘影像匹配4.3最小二乘影像匹配精度重點：最小二乘影像匹配，單點最小二乘影像匹配難點：最小二乘影像匹配精度224項目五基于特征的影像匹配任務(wù)1特征匹配概述1.1特征匹配的定義與過程1.2基于特征的影像匹配策略重點：特征匹配的定義與過程，基于特征的影像匹配策略難點：基于特征的影像匹配策略125任務(wù)2跨接法影像匹配2.1跨接法影像匹配中的特征2.2跨接法匹配窗口2.3跨接法影像匹配的過程重點：跨接法匹配窗口，跨接法影像匹配的過程難點：跨接法影像匹配中的特征126任務(wù)3SIFT影像匹配3.1SIFT特征提取3.2特征點匹配重點：SIFT特征提取，特征點匹配難點：SIFT特征提取227任務(wù)4SURF影像匹配4.1.積分圖算法4.2SURF特征檢測4.3主方向確定4.4描述子形成重點：SURF特征檢測、主方向確定難點：積分圖算法228任務(wù)5線特征匹配5.1直線匹配5.2曲線匹配重點：直線匹配、曲線匹配難點：曲線匹配129任務(wù)6關(guān)系匹配6.1集合與關(guān)系6.2二元關(guān)系的矩陣表示與運算6.3關(guān)系匹配6.4単像計算機視覺重點：二元關(guān)系的矩陣表示與運算難點：關(guān)系匹配130項目六整體影像匹配任務(wù)1多點最小二乘影像匹配1.1有限元內(nèi)插法1.2有限元內(nèi)差法與最小二乘影像匹配結(jié)合重點：多點最小二乘影像匹配難點：松弛法影像匹配231任務(wù)2松弛法影像匹配2.1并行算法2.2串行算法2.3松弛算法2.4基于松弛法的整體影像匹配重點：并行算法、串行算法難點：基于松弛法的整體影像匹配132任務(wù)3半全局影像匹配3.1匹配代價計算3.2匹配代價聚合3.3視差估計3.4一致性檢查重點；視差估計難點：一致性檢查133項目七數(shù)字微分糾正任務(wù)1框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正1.1數(shù)字微分糾正的兩種解算方案1.2數(shù)字糾正實際解法重點：框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正，數(shù)字真正攝影像，數(shù)字正射影像的勻光勻色難點：框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正134任務(wù)2線性陣列掃描影像的數(shù)字微分糾正2.1基于共線方程的數(shù)字微分糾正2.2基于有理函數(shù)模型的數(shù)字微分糾正重點：基于共線方程的數(shù)字微分糾正難點；基于有理函數(shù)模型的數(shù)字微分糾正135任務(wù)3數(shù)字真正射影像3.1影像上的遮蔽3.2真正射影像的制作3.3真正射影像的制作對攝影測量作業(yè)的要求重點：影像上的遮蔽、真正射影像的制作難點；真正射影像的制作236任務(wù)4數(shù)字正射影像的勻光勻色4.1Mask法的單幅影像勻光4.2基于Wallis濾波器的多幅影像勻光4.3影像勻光處理流程重點：影像勻光處理流程難點：基于Wallis濾波器的多幅影像勻光237任務(wù)5立體正射影像對的制作5.1基本思想5.2立體正射影像對的高程量測精度5.3立體正射影像對的制作方法5.4適合高程量測的立體正射影像對制作重點：基本思想，立體正射影像對的高程量測精度難點：適合高程量測的立體正射影像對制作1四、課程考核對于考核方式，首先，加重實踐性考核與階段性考核的比例。其次，強化階段性考核，以課程模塊或生產(chǎn)項目的節(jié)點為考核階段，分階段分標(biāo)準(zhǔn)考核學(xué)生對于理論與技能的掌握。然后，側(cè)重考核學(xué)生實際生產(chǎn)的流程作業(yè)技能掌握情況和作業(yè)規(guī)范意識，突出應(yīng)用型技能人才培養(yǎng)的特色。最后，針對以上側(cè)重點，結(jié)合常規(guī)教學(xué)考核，合理確定不同考核方式所占的比例，細(xì)化考核指標(biāo)，將考核做到有據(jù)可循，落到實處。實踐考核的成績由考核教師按照百分制給出，生產(chǎn)實踐的成績由校外項目負(fù)責(zé)人根據(jù)實際完成項目的多少以及質(zhì)量評定?？偝煽儯浇K結(jié)性考核40％（期末成績、技能考核）＋教學(xué)過程考核60％（包括教學(xué)考勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、職業(yè)道德、創(chuàng)新能力等）教學(xué)過程考核（60%）＝教學(xué)考勤（20％）+作業(yè)（10％）+課堂表現(xiàn)（10％）+職業(yè)道德（10％）+創(chuàng)新能力（10％）。終結(jié)性考試（40%）＝期末考試（25％）+技能考核（15％）。課堂表現(xiàn)（10%）=課堂聽課考核（4%）+課堂問答考核（2%）+隨堂練習(xí)題考核（4%）五、實施要求1.授課教師基本要求本課程授課教師應(yīng)具備扎實的數(shù)字?jǐn)z影測量學(xué)理論知識，熟悉數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的操作，在像控點測量、航測數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯方面有豐富的實踐經(jīng)驗，具有高等學(xué)校教師資格證。2.實踐教學(xué)條件要求（1）校內(nèi)實訓(xùn)室表5航測數(shù)據(jù)采集實訓(xùn)室實訓(xùn)室（中心）名稱航測數(shù)據(jù)采集實訓(xùn)室面積180m2序號核心設(shè)備數(shù)量備注1模擬測繪航空攝影沙盤模型1套2模擬測繪航空攝影軌道及配件1套3測繪相機及鏡頭1套4相機電源及曝光系統(tǒng)、影響無線傳輸1套5步進(jìn)電機及電機驅(qū)動1套6減速機及同步裝置1套7單片機及控制系統(tǒng)1套8四維數(shù)字空中三角測量系統(tǒng)軟件V1.01套9四維航空攝影預(yù)處理軟件V1.01套10四維超自然真三維地理信息系統(tǒng)軟件V2.01套11松下TH-50AS670CL立體電視、四維3DPT立體驅(qū)動軟件V1.01套12數(shù)字?jǐn)z影測量工作站硬件35套13四維JX4G數(shù)字?jǐn)z影測量工作站軟件V1.035套14桌椅35套15投影白板1套表6航測數(shù)據(jù)編輯實訓(xùn)室實訓(xùn)室（中心）名稱航測數(shù)據(jù)編輯實訓(xùn)室面積120m2序號核心設(shè)備數(shù)量備注2數(shù)字編輯工作站硬件41臺3數(shù)字化編輯軟件41套4南方Cass9.2單機版4套5激光彩色一體機1臺6企業(yè)級路由器1個7機柜1個8音箱1個9投影儀1套（2）校外實習(xí)基地表7數(shù)字?jǐn)z影測量課程校外實習(xí)基地序號校外實訓(xùn)基地名稱合作企業(yè)名稱校外實訓(xùn)基地功能接納學(xué)生人數(shù)備注1藍(lán)田焦岱鮑旗寨村測量實習(xí)基地藍(lán)田鮑旗校外實踐開發(fā)有限公司主要完成測繪技能訓(xùn)練、數(shù)字地形圖測繪實習(xí)、控制測量實習(xí)、工程測量實習(xí)、遙感與攝影測量實習(xí)400人3.教學(xué)方法與策略數(shù)字?jǐn)z影測量是一門與實際生產(chǎn)緊密相連的課程，考慮到課程內(nèi)容是按照行業(yè)應(yīng)用需求定制的，在教學(xué)方法上除了常規(guī)的多媒體講授法外，也同時運用多種教學(xué)方法，譬如任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法（給出項目任務(wù)→學(xué)生收集資料→學(xué)生設(shè)計方案→學(xué)生實施→教師引導(dǎo)、評價）、案例教學(xué)，啟發(fā)式教學(xué)。在教學(xué)過程中，要積極啟發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生積極思維，引導(dǎo)學(xué)生多動筆，多動腦，多動手，學(xué)習(xí)時切忌死記硬背。另一方面，也鼓勵同學(xué)向老師發(fā)問，通過老師的解答，強化學(xué)生對問題的認(rèn)識和理解。在本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，增加了適當(dāng)數(shù)量的案例教學(xué)，案例部分選自教師讀研期間的科研項目，以科研促教學(xué)；