摄影测量简答题.docx

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摄影测量简答题

《摄影测量与遥感》习题集参考答案

一、名词解释

摄影测量与遥感：

是对非接触传感器系统获得的影像及数字表达进行记录、量测及解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。

像平面坐标系：

像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置，通常采用右手坐标系，x，y轴的选择按需要而定。

在解析和数字摄影测量中，常根据框标来确定像平面坐标系，称为像框标坐标系。

相机主距：

摄影中心到像片面对垂直距离，一般用f来表示。

单片空间后方交会：

已知某张像片的内方位元素、至少三个地面点坐标及对应的像点坐标，则可根据共线方程列出至少六个方程式，解求出像片六个外方位元素的过程，称为单张空间后方交会。

主合点：

在主垂面内，过摄影中心点S做摄影方向线VV的平行线，交vv线于i点，称为主合点。

GPS辅助空中三角测量：

利用载波相位差分GPS动态定位技术获取影像获取时的摄站三维坐标，将其作为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，整体确定物方点坐标和像片方位元素并对其质量进行评定的理论和方法。

量测相机：

相机的内方位元素已知的相机，且其结构稳定，畸变较小。

非量测相机：

相机的内方位元素未知，结构不稳定，且镜头畸变大。

航高：

摄影中心到摄影区域平均高程面的高度。

DEM:

即数字高程模型，用于表示地面特征的空间分布的数据阵列，常用的是用一系列地面点的平面坐标X、Y以及该地面点的高程Z或属性组成的数据阵列。

摄影比例尺：

像片水平，地面水平时，像片上一段距离l与地面一段距离L的比值。

航向重叠度：

在摄影时，为了便于测图，一般要求航空像片在航向方向要有一定的重叠，其重叠大小即为航向重叠度，航向重叠度一般要求在60%以上。

旁向重叠度：

为便于航线间的拼接，相邻航线之间需要一定的重叠，其大小即为旁向重叠度，一般要求在24%以上。

数字微分纠正：

根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构象方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行纠正，且使用的是数字方式处理，叫做数字微分纠正。

摄影基线：

相邻两张像片摄影中心的连线即为摄影基线。

内方位元素：

用来表示摄影中心与像片之间相关位置的参数，即摄影中心到像片的垂距（主距）f及像主点

在像框标坐标系中的坐标

。

内方位元素确定摄影时光束的形状。

外方位元素：

用来表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数,一张像片的外方位元素包括六个参数，其中有三个是直线元素，用于描述摄影中心的空间坐标值；另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。

采样：

影像上的像点是连续分布，在影像数字化过程中每隔一个间隔读一个点的灰度值，这个过程称为采样。

像点位移：

地面点在地面水平的水平像片上的构像与地面有起伏时或倾斜像片上的构像的点位不同，这种点位的差异即像点位移。

解析空中三角测量：

是用摄影测量解析法确定区域内所有影像的外方位元素，目的主要是用于地形测图的摄影测量加密和高精度摄影测量加密。

空间分辨率：

用来衡量影像分辨地面目标的能力的指标，一般空间分辨率和影像分辨率来表示。

时间分辨率：

对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称之为遥感图像的时间分辨率。

光谱分辨率：

遥感图像的光谱分辨率指传感器所用的波段数、波长及波段宽度，也就是选择的通道数、每个通道的波长及带宽。

大气窗口：

通常把电磁被通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口。

正解法数字微分纠正：

从原始影像出发，按行列的顺序依次对每个原始像元素点位求其在输出影像（纠正影像）中的正确位置：

式中，

为原始影像上像元素坐标，

为纠正影像上相应像元坐标，

、

为直接纠正变换函数。

反解法数字微分纠正：

从空白的纠正影像出发，按行列的顺序依次以每个像素点位反求其在原始影像中的位置：

式中，

为间接纠正变换函数。

绝对定向：

借助于物空间坐标为已知的控制点，来确定像空间辅助坐标系与实际物空间坐标系之间的变换关系，称为单元模型的绝对定向。

相对定向：

立体像对的相对定向就是要恢复摄影时相邻两影像光束的相互关系，从而使同名光线对对相交。

二、填空题

1．摄影测量与遥感要解决的是所获信息的“2W”问题，即____What__和__Where__这两大问题。

2.摄影测量的发展经历了_模拟摄影测量_、解析摄影测量_和_全数字摄影三个阶段。

3.同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为_航向重叠度_,一般在__60%_以上。

相邻航线的重叠称为_旁向重叠度,重叠度要求在_24%__以上。

4.摄影中心且垂直于像平面的直线叫做_主光轴__，它与像平面的交点称为__像主点_。

5.全数字摄影测量分为在线和离线两种方式。

6.航空摄影像片为中心投影。

7.摄影测量中常用的坐标系有像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、摄影测量坐标系、地面测量坐标系和地面摄影测量坐标系。

8.像点a、摄影中心S和物点A在同一条直线上，这三点之间的数学关系式称为共线条件方程式（或中心投影构像方程，万能公式）。

9.利用航摄像片上三个以上像点坐标和相应的地面点坐标，计算像片的外方位元素的工作，称为单张像片的空间后方交会。

10.相对定向的目的是·确定相邻像片之间的相对位置关系，最少需要5对同名像点。

11.解求单张像片的外方位元素最少需要3个平高地面控制点。

12.采用连续法对像对进行相对定位时，通常采用左像片的像空间直角坐标系作为描述两张像片相对位置的像空间辅助坐标系。

13.单元模型的绝对定向最少需要2个平高和1个高程地面控制点。

14.两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要2个平高和1个高程地面控制点。

15.恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是共面条件方程。

16.解析空中三角测量根据平差计算范围的大小，可分为单模型解析空中三角测量、单航带解析空中三角测量和区域网解析空中三角测量三类。

17.影像数字化包括采样和量化两项内容。

18.用于影像匹配的特征分为点特征和线特征两种。

19.基于灰度的影像相关的基本方法有相关系数法、协方差法和高精度最小二乘相关。

20.为了获得纠正影像格网的灰度值，有两种方案，分别称为直接法方案和间接法方案。

21.遥感技术的分类方法很多，按电磁波波段的工作区域，可分为__紫外遥感__、____可见光遥感___、__红外遥感_和___微波遥感____等。

22.遥感技术的分类方法很多，按传感器的运载工具的不同，可分为__航空遥感___和_航天遥感_两大系统。

23.按传感器记录方式的不同，把遥感技术分为__图像遥感__和__非图像遥感两大类。

24.遥感信息获取的关键是___传感器。

25.按照天线结构的不同，侧视雷达分为__真实孔径雷达___和__合成孔径雷达_。

26.传感器按工作的波段可分为_可见光传感器__、_红外传感器_和__微波传感器__。

27.传感器按工作方式可分为__主动式传感器__和__被动式传感器__。

28.光学类型传感器主要包括__框幅式摄像机_、_缝隙式摄像机_、__全景摄像机_以及__多光谱式摄像机___四种类型。

29.空间分辨率通常用___地面分辨率__和_图像分辨率_来表示。

30.遥感图像归纳为三方面特征，即_几何特征_、_物理特征_和_时间特征_。

这三方面特征的表现参数为__空间分辨率、_辐射分辨率_、_光谱分辨率_和_时间分辨率_。

31.遥感解译人员需要通过遥感图像获取三方面的信息：

___目标地物的大小、形状及空间分布特点_;_目标地物的属性特点_;_目标地物变化的动态特点__。

30.亮度对比是视场中__对象___与___背景__之比。

32.人眼对光源或物体明亮程度的感觉称为_光_。

33.伪彩色增强的方法主要有_单色波段彩色变换_____、_多波段色彩变换__和___HLS变换__三种.

34.数字图像是指__被计算机存储___、_处理和使用的图像.光学图像称为_模拟量_,数字图像又称为数字量,它们之间的转换称__模数转换_转换,或反之,称__数模转换_.

35.数字量与模拟量的本质区别在于,模拟量是_连续变量，而数字量是__离散变量。

36.进入传感器的辐射强度反映在图像上就是__亮度值（或者灰度值）__。

辐射强度越大，__灰度值__越大。

该值主要受两个物理量影响：

一是太阳辐射照射到地面的辐射强度，二是___光谱反射率_____。

37.引起辐射畸变有两个原因:

一是____传感器仪器本身____产生的误差；二是__大气对辐射__的影响。

38.侧视雷达的分辨率可分为_距离分辨率__和__方位分辨率_,前者_垂直__飞行的方向，后者____平行_飞行方向。

39.以实际孔径天线进行工作的侧视雷达，称真实孔径侧视雷达。

要提高这种雷达的方位分辨力，只有加大___加大天线孔径_、缩短_探测距离__和___工作波长__。

40.下图为四幅遥感图像的像元亮度值直方图，从图中可以看出，__a_幅图像亮度正常，___b___幅图像亮度偏暗，___c__幅图像亮度偏亮，___d__幅图像亮度过于集中。

41.下图为遥感平台位置和运动状态变化引起的遥感图像的几何畸变，其中_a幅是由于航高变化引起的，_c__幅是由于航速变化引起的，__d___幅是由于遥感平台俯仰变化引起的，__b_幅是由于遥感平台翻滚变化引起的，__e__幅是由于遥感平台偏航变化引起的。

42.简单的常用数字图像处理方法，主要有__对比扩展_、__空间滤波_、__图像运算_和_多光谱变换_等。

43.数字图像处理的目的是提高__图像质量_和突出_所需信息_,有利于___分析判读_或作进一步的处理。

44.遥感信息的复合主要指___多平台遥感数据____的复合，以及__多时相遥感数据的复合。

45.在遥感数字图像处理中，为重点突出图像上的某些特征可采用__空间滤波方法；为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化__方法；为了改变图像像元的亮度值，可采用__彩色变换_方法。

46.遥感摄影像片解译标志分为__直接判读标志__和_间接判读标志_。

47.如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则这个物体是_绝对黑体_.

48.温度一定时,物体的比辐射率随_波长_变化.

49.如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则这个物体是_绝对黑体。

50.电磁辐射的能量称为__辐射能量。

51.单位时间内通过某一面积的辐射能量为__辐射通量__。

52.被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量为__辐照度__。

53.反差系数是指拍摄后负片影像与_景物_之比。

54.扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以__瞬时视场_为单位进行的逐点、逐行采样。

55.光机扫描的几何特征取决于它的_瞬间视场角_和_总视场角_。

56.在视场中,相邻区域的不同颜色的相互影响叫做_颜色对比_。

57.像素_是数字图像中的最小单位。

58.遥感图像中目标地物特征是地物_电磁波谱差异_在遥感影像上的典型反映。

59.遥感摄影像片的解译标志分为__直接解译标志__和_间接解译标志_。

63.对于自然景色图像，若采用如下的线性假彩色映射函数，

则原图像中绿色物体会呈蓝色，蓝色物体会呈红色，红色物体则呈绿色。

64.相对定向元素是描述立体像对中两张像片的__相对位置__和___姿态__的元素。

66.恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是共面方程。

67.摄影测量加密按平差范围可分为航带法、独立模型和区域网三种方法。

68、在摄影测量中，计算物方点坐标一般采用空间后方交会+前方交会、光束法和相对定向+绝对定向。

三、判断题

五、简单题

1.航空摄影中，为什么要求相邻像片之间以及相邻航线之间有一定的重叠？

2.航摄像片有哪几个内、外方位元素，各有何用？

答：

内方位元素包括三个参数，即摄影中心S到像片的垂距（主距）f及像主点

在像框标坐标系中的坐标

，用其来恢复摄影光束。

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，一张的外方位元素包括六个参数，其中有三个是直线元素，用于描述摄影中心的空问坐标值；另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。

3.摄影测量中常用的坐标系有哪些？

各有何用？

答：

摄影测量中常用的坐标系有两大类。

一类是用于描述像点的位置，称为像方空间坐标系；另——类是用于描述地面点的位置．称为物方空间坐标系。

（1）像方空间坐标系

①像平面坐标系

像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置，通常采用右手坐标系，

轴的选择按需要而定．在解析和数字摄影测量中，常根据框标来确定像平面坐标系，称为像框标坐标系。

②像空间坐标系

为了便于进行空间坐标的变换，需要建立起描述像点在像空间位置的坐标系，即像空间坐标系。

以摄影中心

为坐标原点，

轴与像平面坐标系的

轴平行，

轴与主光轴重合，形成像空间右手直角坐标系

③像空间辅助坐标系

像点的像空间坐标可直接以像平面坐标求得，但这种坐标的待点是每张像片的像空间坐标系不统一，这给计算带来困难。

为此，需要建立一种相对统一的坐标系．称为像空间辅助坐标系，用

表示。

此坐标系的原点仍选在摄影中心

坐标轴系的选择视需要而定。

（2）物方空间坐标系

①摄影测量坐标系将像空间辅助坐标系

沿着Z轴反方向平移至地面点P，得到的坐标系

称为摄影测量坐标系

②地面测量坐标系地面测量坐标系通常指地图投影坐标系，也就是国家测图所采用的高斯—克吕格

带或

带投影的平面直角坐标系和高程系，两者组成的空间直角坐标系是左手系，用

表示。

③地面摄影测量坐标系

由于摄影测量坐标系采用的是右手系，而地面测量坐标系采用的是左手系，这给由摄影测量坐标到地面测量坐标的转换带来了困难。

为此，在摄影测量坐标系与地面测量坐标系之间建立一种过渡性的坐标系，称为地面摄影测量坐标系，用

表示，其坐标原点在测区内的其一地面点上。

4.摄影测量中，为什么要把像空间坐标变换为像空间辅助坐标？

常用的坐标变换公式是什么？

答、由于将像平面坐标求像点的像空间坐标时，每张相片的像空间坐标系不统一，给计算带来困难。

因此建立相对统一的像空间辅助坐标系。

像空间坐标系和像空间辅助坐标系坐标之间的变换关系为

5.什么是共线方程，它在摄影测量中有何应用？

共线方程即中心投影的构像方程

共线方程式包括十二个数据：

以像主点为原点的像点坐标

，相应地面点坐标

，像片主距

及外方位元素

。

共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：

1单片后方交会和立体模型的空间前方交会；

2求像底点的坐标；

3光束法平差中的基本方程

4解析测图仪中的数字投影器；

5航空摄影模拟；

⑥利用DEM进行单张像片测图。

6.航摄像片与地图有什么不同？

答：

航摄像片是地面景物的中心投影构像，地图在小范围内可认为是地面景物的正射投影，这两种投影的性质不同。

（1）航摄像片与地形图比例尺的差异

①航摄像片的比例尺与地形图比例尺的定义是相同的，是线段在像平面上的构像与其在地面上的实地距离之比。

②对一幅地形图来说，图上各处比例尺都是相同的，即等于常数；

③而对于中心投影的航摄像片来说，不但因航高的变化会使各片的比例尺不一样，而且就同一张航片而言，由于像片倾斜和地形起伏产生的像点位移也会使各处比例尺不一致。

（2）航摄像片与地形图投影方法的差异

①地形图的投影属于正射投影（也称垂直投影），因此地形图上的地物地貌形状与实地完全相似，相关方位保持不变，各处比例尺相同。

②航摄像片是地面的中心投影，由于同时存在由于像片倾斜和地形起伏而引起的像点位移，致使航摄像片上的影像变形，不但同一张像片上各处比例尺不一致，而且相关方位也发生变化。

（3）航摄像片与地形图表示方法的差异

①在表示方法上，地形图上的地物、地貌要素是按成图比例尺规定的符号和等高线来表示的，而航摄像片只能用影像的大小、形状和色调反映地物、地貌。

②在表示内容上，地形图上除用相应的符号外还有必要的文字、数字注记等（如居民地名称，道路等级等），这些在航摄像片是表示不出来的。

③在地形图上要依据成图比例尺，对地物地貌要素进行综合取舍，只表示那些重要或有方位意义的地物；而在航摄像片上，所有地物都有其影像。

7.摄影测量中，建立人造立体视觉应满足哪些条件？

答：

人造立体视觉必须符合自然界里提观察的四个条件：

1由两个不同摄站摄取的同一景物的一个立体像对；

2一只眼睛只观察像对中的一张像片；

3两眼各自观察同一景物的左右影像点的连线应与眼基线近似平行；

4像片间的距离应与双眼的交会角相适应。

8.什么叫像点位移？

怎样才能消除它？

答：

当航摄像片有倾角或地面有高差时，所摄的像片与上述理想情况有差异。

这种差异反映为一个地面点在地面水平的水平像片上的构像与地面有起伏时或倾斜像片上构像的点位不同，这种点位的差异称为像点位移，它包括像片倾斜引起的位移和地形起伏引起的位移，其结果是使像片上的几何图形与地面上的几何图形产生变形以及像片上影像比例尺处处不等。

1像片倾斜引起的像点位移，

（像片倾角为

，像距为，方向角为

，

为像片主距，对该位移引起景物在像片上的影像可进行像片纠正

2因地形起伏引起的像点位移

（

为以像底点为中心的像距，

为摄影航高）可对其进行改正。

对物理因素如摄影物镜的畸变差、大气折光、地球曲率及底片变形等引起的像点位移，可用数据模型来描述。

9.像点倾斜误差的计算公式为

。

试完成下列内容：

（1）何为倾斜误差？

（2）解释公式中各参数的含义。

（3）根据公式，解释倾斜误差的规律。

（1）倾斜误差

物点在倾斜像片上的像点相对于其在水平像片上相应像点的位置变化，称为倾斜误差。

（或：

由于像片倾斜引起的像点位移称为倾斜误差。

）

（2）公式中各参数的含义。

①rc——像点到等角点的向径；

②α——像片倾角；

③φ——向径与等比线的夹角；

④f——航摄仪主距。

δα

3、倾斜误差的规律。

①倾斜误差的方向在等角点的辐射方向上；

②倾斜误差δ的大小与向径rc的平方成正比，因此像片边缘的倾斜误差最大；

③当φ=0°或φ=180°时，δα=0，即等比线上像点不存在倾斜误差；

④当φ=90°或φ=270°时，δα最大，即主纵线上像点倾斜误差最大；

⑤由于α和rc恒为正值，所以δα的符号取决于φ的大小。

当φ在0°～180°时，δα为负值；当φ在180°～360°时，δα为正值。

10.空间后方交会的目的是什么?

解求中有多少未知数?

至少需要测求几个地面控制点?

为什么?

答：

利用一定数量的地面控制点，根据共线方程，反求像片的外方位元素，这种方法称为单张像片的空间后方交会。

解求外方位元素时，有六个未知数，至少需要六个方程。

由于每一对共轭点可列出两个方程，因此，若有三个已知地面坐标控制点，则可列出六个方程，解求六个外方位元素改正数

．测量中为了提高精度，常有多余观测方程。

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

11.解析摄影测量中，为什么常要用到误差方程与法方程来解求？

利用共线方程及相应的系数计算公式解求外方位元素时，有六个未知数，至少需要六个方程。

由于每一对共轭点可列出两个方程，因此，若有三个已知地面坐标控制点，则可列出六个方程，解求六个外方位元素改正数

，

，

，

，

，

．测量中为了提高精度，常有多余观测方程。

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

最小二乘法平差要用到误差方程与法方程。

根据构像方程式求偏导,各系数取自泰勒级数展开式的一次项,而未知数的近似值往往是粗略的,因此计算必须通过逐渐趋近的方法,即用近似值与改正值的和作为新的近似值,重复计算过程,求出新的改正数,这样反复趋近,直到改正数小于某一限值为止,最后得出六个外方位元素的解.

12．摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的条件方程如下

请说明式中各符号的意义，用图示意航摄像片的内、外方位元素，并简要叙述以上方程在摄影测量中的主要用途。

上式中，

是由像片3个外方位角元素构组成的九个方向余弦；

是像片的3个外方位线元素。

为像主点坐标，

是像点在像片框标坐标系中的坐标，

是像点对应地面点的物空间坐标。

以上方程称作共线方程，主要应用于：

1单片空间后方交会和前方交会；

2求像底点坐标；

3光束法平差的基本误差方程式；

4构成解析测图仪中数字投影器的基础；

5计算像片模拟数据；

⑥利用DEM进行单片测图。

13.摄影测量测求地面点三维坐标的方法有哪三种？

答：

用解析的方法处理立体像对，常用的方法有三种：

①利用像片的空间后方交会与前方交会来解求地面目标的空间坐标。

②利用立体像对的内在几何关系，进行相对定向，建立与地面相似的立体模型，计算出模型点的空间坐标。

再通过绝对定向，将模型进行平移、旋转、缩放．把模型纳入到规定的地面坐标系之中．解求出地面目标的绝对空间坐标。

②利用光束法双像解析摄影测量来解求地面目标的空间坐标，这种方法将待求点与已知外业控制点同时列出误差方程式，统一进行平差解求。

这种方法理论较为严密．它把前面两种方法的两种步骤合在一个整体内。

14.立体像对前方交会的目的是什么?

答：

应用单像空间后方交会求得像片的外方位元素后，欲由单张像片上的像点坐标反求相应地面点的空间坐标仍不可能，只能确定其空间方向，而使用同名像点就能得到两条同名射线在空间的方向，这两条射线一定相交其相交处必定是该地面点的空间位置，所以空间前方交会是为了确定相应地面点的地面坐标。

15.试述空间后交—前交计算地面点三维坐标的基本过程

（1）野外像片控制测量

一人立体像对如图3—12所示，在重叠部分四角，找出四个明显地物点，作为四个控制点。

在野外判读出四个明显地物点的地面位置，做出地面标志，并在像片上准确刺出点怔，背面加注说明。

然后在野外用普通测量的方法测算出四个控制点的地面测量坐标

。

（2）用立体坐标量测仪量测像点的坐标

像片在仪器上归心定向后，测出四个控制点的像片坐标

与

，然后

测出所有需要解求的地面点的像点坐标

和

。

（3）空间后方交会计算像片外方位元素

根据计算机中事先编制好的程序，按要求输入控制点的地面坐标及相内的像点坐标，对两张像片各自进行空间后方文会，计算各自的六个外方位元素

和

（4）空间前方交会计算未知点地面坐标

用各自像片的角元素，按式计算出左、右像片的方向余弦值，组成旋转矩阵

根据左、右像片的外方位线元素计算摄影基线分量

；

逐点计算像点的像空间辅助坐标

计算点投影系数

计算未知点的地面摄影测量坐标

16.解析相对定向的目的是什么?

有哪两种方法?

各种方法的定向元素是哪五个?

答：

用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。

用解析计算的方法解求相对定向元素的过程，称为解析法相对定向。

有连续像对相对定向和单独像对相对定向。

1.连续像对相对定向

连续像对相对定向是以左方像片为基准，求出右方像片相对于左方像片的相对方位元素。

选定像空间辅助坐标系

，使得左像片在

中的相对方位元素均为已知值。

需要解求的元素只有5个，即

2.单独像对相对定向

单独像对相对定向是以摄影基线作为