摄影测量课后练习题总结.docx
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摄影测量课后练习题总结
1、摄影测量对航摄资料有哪些基本要求？
答：
1）影像的色调要求影像清晰，色调一致，反差适中，像片上不应有妨碍测图的阴影。
2）像片重叠同一航线上要求两相邻像片应有一定的重叠，称航向重叠。
航向重叠：
60%~65%，最小不应小于53%；相邻航线间也应有足够的重叠称旁向重叠。
旁向重叠：
30%~40%最小不得小于15%
3）像片倾角在摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅直方向的夹角称为相片倾角，不大于2°，最大不超过3°。
4）航线弯曲
受技术和自然条件限制，飞机往往不能按预定航线飞行而产生弯曲，造成漏摄或旁向重叠过小从而影像内业成图。
一般要求航摄最大偏距与全航线长之比不大于3%。
5）像片旋角相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角称像片旋角，一般要求像片旋角不超过6°，最大不超过8°。
2、什么是像片重叠？
为什么要求相邻像片之间及航线之间的像片要有一定的重叠？
答：
两张相邻的像片之间重叠的部分叫像片重叠
为了满足测图的需要，在同一航线上，相邻两像片应有一定范围的重叠，称为航向重叠。
相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠。
3、什么是中心投影？
什么是正射投影？
答：
若投影光线相互平行且垂直于投影面，称为正射投影
若投影光线汇聚于一点，称为中心投影
4、画图说明航摄像片上特殊的点、线、面。
P为倾斜的像片，即投影面，E为水平的地面，也称为基准面，S为摄影中心，E面与P面的交线TT又称为透视轴，透视轴上的点称为二重点。
5、摄影测量常用那些坐标系？
各坐标系又是如何定义的？
像方坐标系：
像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系；像平面坐标系：
是以像主点为原点的右手平面坐标系。
像空间坐标系：
以摄影中心S为坐标原点，x、y轴与像平面坐标系的x、y轴平行，z轴与光轴重合，形成像空间右手指教坐标系S-xyz。
像空间辅助坐标系：
像点坐标可以直接从像片上量取获得，而各个像片的像空间坐标是不统一的，给计算带来了困难，就需要建立统
一的坐标系，于是有了像空间辅助在坐标系。
有三种取法：
1.取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ,这样同一像点a在像
空间坐标系坐标为x，y，z=（-f），而在像空间辅助坐标系中的坐标为u，v，w；2.是以每条航线第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系；3.以每个相片对的左像片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为u轴，以摄影基线及左片光轴构成的平面作为uw平面，过原点且垂直于uw平面（左核面）的轴为v构成右手直角坐标系。
物方坐标系：
地面测量坐标系、地面摄影测量坐标系；
地面测量坐标系：
高斯-克吕格3度或6度带投影的平面直角坐标系与定义的从某一基准面量起的高程两者组合而成的空间左手坐标系地面摄影测量坐标系：
地面测量坐标系是左手系，像空间辅助坐标系是右手系，给地面点由像空间辅助坐标系转换到地面测量坐标系带来困难，为此要建立一个过渡性坐标系，称为地面摄影测量坐标系。
原点在测区内某一地面点上，X轴大致与航向一致的水平方向，Y轴与
X轴正交，轴沿铅垂方向，构成右手直角坐标系。
6、摄影测量中为什么常把像空间坐标系变为像空间辅助坐标系？
答：
像点的像空间坐标可以直接从像片平面坐标得到，但由于格片的像空间坐标系不同一，给计算带来了困难，为此，需建立一种相对统一的坐标系，称为像空间辅助在坐标系。
7、什么是像片的内、外方位元素？
答：
用摄影测量方法研究被摄物体的几何信息和物理信息时，必须建立该物体与像片之间的数学关系，为此首先要确定航空摄影瞬间摄影中心与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态，描述这些位置和姿态的参数称为像片的方位元素。
S到像片的垂距（主距）f及像主点o在框标坐
内方位元素：
是描述摄影中心与像片之间位置关系的参数，包括三个参数，即摄影中心
标系中的坐标xO、yO。
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。
8、为什么外方位角元素又三种不同的选择？
答：
用模拟摄影测量仪器单张像片测量仪器单张像片测图时，多采用A、a、k系统；立体测图时采用©、3、K系统或'、K'系
统；在解析摄影测量及数字摄影测量中采用©、3、K系统。
9、在像点的空间坐标变换中，为什么用外方位角元素表示方向余弦？
答：
像空间坐标系可以看成是像空间辅助坐标系经过三个角度的旋转得到的，即像空间辅助在坐标系经过三个外方位角元素的旋转后，恰好与像空间坐标系重合。
因此，确定方向余弦的方法不涉及两坐标系轴系间的夹角，而由三个外方位元素来计算两坐标轴系间夹角的余弦值。
10、什么是共线方程？
它在摄影测量中有何应用？
共线方程描述了像点a、摄影中心S与地面点A位于同一条直线上。
应用:
户拾、什么是像点位移？
像点位移有什么规律?
?
i、、0.
答：
像点位移：
因航摄像片是地面的中心投影，所以当像片倾斜或地面有起伏时，所摄取的影像均与理想情况（相片水平，地面水平）有所差异，也就是地面点在像片上构像的点位偏离了应有的正确位置，产生了像点位移。
规律：
1.像片倾斜引起的像点位移：
图:
规律:
2.地形起伏引起的像点位移
规律：
12、航摄像片与地形图有什么不同？
答：
1.像片与地形图表示方法和内容不同
而航摄像片则表示为影像的大小、形状和
在表示方法上：
地形图上是按成图比例尺所规定的各种符号、标记和等高线来表示地貌的,
色调。
在表示内容上：
在地形图上用相应的符号和文字、数字注记表示，如据居民地的名称，房屋的类型，道路的等级，河流的宽、深和流向，地面的高程等，这些在像片上时表示不出来的。
另一方面，地形图上必须经过综合取舍，只表示那些经选择的有意义的地物，而在像片
上有所摄地物的全部影像。
2.像片与地形图的投影方法不同
地形图是正射投影，比例尺处处一致，常以1/M表示。
地形图上所有的图形不仅与实际形状完全相似，而且其相关方位也保持不变。
航摄像片是中心投影。
由于存在像片倾斜和地形起伏两种误差的影像，致使航摄像片上的影像有变形，各处比例尺也不一致，相关方
位也发生变化。
若利用航摄像片制作正摄影像图时，必须消除倾斜误差和投影误差，统一像片上各处比例尺，使中心投影的航摄像片转化为正射投影的影像。
第四章
2、什么是人造立体效能？
人造立体视觉必须符合自然立体观察的那些条件？
答：
空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。
这样的立体感觉称为人造立体视觉,所看到的立体模型称为视模型。
必须符合四个条件：
1.两张像片必须是在两个不同位置对同一景物摄取的立体像对。
2.每只眼睛必须只能观察相对的一张像片；
3.两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼睛基线应大致平行；
4.两像片的比例尺相近（差别＜15%，否则需要ZOOM系统进行调节。
上述方法观察到的立体与实物相似，称为正立体效应。
3、立体观察有哪些方法？
1.立体镜观察法；
2.双目镜观测光路的立体观察;
3.互补色法立体观察；
4.同步闪闭法立体观察；
5.偏振光法立体观察。
4、立体像对有哪些特殊的点、线及面？
图为：
I皿1'询*斗傑片7j,.厲山伽...
5、连续像对与单独像对各选取怎样的像空间辅助坐标系？
各有哪些相对定向元素?
答:
iZ\
连续像对：
若将左片置平飞左片的像空间坐标系作为本像对的像空间辅助坐标系（或称以左方像片为基准或左像片的外方位元素为
已知），这样的像对为连续相对。
IAt》I
相对定向元素：
bb©、3、k为连续相对定向的五个相对定向元素。
B作为U轴，垂直于作核面的轴V轴构成右手平面直角
—单独豫对：
若将摄影基线置水平，像空间辅助坐标系选取S为坐标原点，基线
坐标系S-UVW,这样的像对为单独像对。
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-——、一戈.hJK..
相对定向元素：
©、K、©…、3：
K为单独像对的相对定向五个元素。
6、什么是绝对定向？
一个立体模型有哪些绝对定向元素？
答：
要确定立体模型在地面摄影测量坐标系中的正确位置，需要把相对定向所建立的立体模型进行平移、旋转、缩放，以便纳入到地面摄影
测量坐标系中，并归化到制图比例尺，这一过程称为立体模型的绝对定向。
一共有七个参数X、Y、Z、入、e、Q、K
7、简述模拟法立体测图原理。
答：
模拟法立体测图需要在特定的立体测图仪上进行。
该仪器是用光学投影或机械投影来模拟摄影过程，实现几何反转。
在模拟立体测图仪上要恢复像片对摄影光束的空间方位及像片的空间方位，其方法是通过内定向、相对定向、绝对定向完成。
模拟法相对定向：
特点是只要所有同名光线对对相交形成一个几何模型，必然恢复了两像片的相对位置，也就恢复了相对定向元素，而并不在意相对定向元素数量值。
模拟法绝对定向：
为了在立体模型上获取正射投影的地形图，还需要将相对定向的模型纳入地面摄影测量坐标系并将模型大小归化为测土比例尺，这一过程称为立体模型的绝对定向。
过程：
首先将两像片分别放在测图仪的投影器内，且使两像片主点分别与两像片盘的主点重合，并安置摄影时的主距，这就恢复了摄影时的内方位元素，也称内定向。
然后经过相对定向建立立体模型，在通过控制点进行绝对定向，建立与实地一样的模型并以该模型进行立体测图。
完成上述过程后，对所建立的几何模型进行地物、地貌的量测。
8、模拟法立体测图中怎样进行像对的相对定向与模型的绝对定向？
答：
相对定向:
恢复也称模型航向、旁向置平。
，也就
具体做法是禾利用底图两点间的距离与模型上的相应点间的距离对比，并改变基线长度，是模型的投影点与底图相符，这项工作相当于恢复了「旋转模拟测图仪上的4Q螺旋，使模型在航向及旁向的两个高程点的高程与实地相符，这项工作相当于恢复了
是进行了航向及旁向置平
9、用解析测图仪测图，为什么称为数字投影？
答：
在解析测图仪测图时，用计算方式取代了模拟测图仪上复杂的光学或机械投影，所以称为数字投影。
第五章
1、什么叫单像空间后方交会？
其观测值和未知数各是什么？
至少需要几个已知控制点？
为什么？
答：
单像空间后方交会：
基本思想是利用至少三个已知地面控制点的坐标A（X，丫,Z）、B（X，丫,Z）、C（X，丫,Z），与其影像上
对应的三个像点的影像坐标a（x,y）、b（x,y）、c（x,y），根据共线方程，反求像片的外方位元素X、Y、Z、©、3、k。
这种解算方法是以单张像片为基础，亦称单像空间后方交会。
共线方程有六个未知数，至少需要列六个方程才可以解出这六个外方位元素，每个点可以列出两个方程，所以至少需要三个已知地面
控制点。
2、利用共线条件式进行空间后方交会如何推导出线性化误差方程？
3、已知摄影机主距f=，四对点的像点坐标与相应的地面坐标列如下表：
计算近似垂直摄影情况下后方交会解。
4、立体像对双像前方交会的目的是什么？
答：
用单像空间后方交会可以求得像片的外方位元素，但要想根据单张像片的像点坐标反求相应地面点的空间坐标是不可能的。
外方位元素与一个已知像点，只能确定该像片的空间方位及摄影中心S至像点的射线空间方向，只有利用立体像对上的同名像点，才
能得到两条同名射线在空间相交的点，即该地面点的空间坐标。
立体像对双像前方交会的目的就是通过外方位元素与已知像点，求解相应地面点的空间坐标。
5、什么是解析法相对定向？
如何解算连续像对与单独像对的相对定向元素？
・*j+-781009?
答：
解析法相对定向是通过计算相对定向元素建立地面立体模型。
解析法相对定向恢复核面，需要从共面条件式岀发求解五个相对定向元素，才能建立地面立体模型。
解算连续像对相对定向元素：
连续像对相对定向是以左像片为基础，求出右像片相对于左像片的五个相对定向元素bv、bw©2、32、
解算单独像对的相对定向元素：
单独像对是以基线为U轴，左主核面为uw平面，建立像空间辅助坐标系S-UVW及S-UVW。
像点a、
a在各自的像空间辅助坐标系的坐标分别为（u1,v1,w1）及（u2,v2,w2），则共面条件的坐标表达为:
6、如何利用相对定向元素解求模型点的坐标?
7、解析法绝对定向的目的是什么？
如何解算绝对定向元素？
至少需要几个地面控制点？
为什么?
答：
目的：
恢复摄影时像片之间的绝对位置，三个线元素和角元素。
相对定向仅仅是恢复了摄影时相片之间的相对位置"'■
绝对定向基本关系式：
|3*2-1
上式包含有七个绝对定向参数，即：
模型比例尺缩放系数
入；两坐标轴系的三个旋转角e、Q、K;坐标原点的平移量
Xs、Ys、Zs。
解析法绝对定向，就是利用已知的地面控制点，从绝对定向的关系式出发，解求上述七个绝对定向元素。
至少需
因为有
2个平高控制点和一个高程点。
N已知地面控制点可以列七个方程，，以便解求七个未知:
简述立体像对光束法解求像片对的外方位元素以及:
（这也是绝对定向的具体解算过程）
答:
过程为:
（1）
确定待定参数的初始值，①°=Q°=K°=0，入°=1，AX=△丫二AZ=0;
计算控制点的地面摄影测量坐标系中心的坐标和重心化坐标;
计算控制点的空间辅助坐标系中心的坐标和重心化坐标;
计算常数项;
按下式计算误差方程系数；
中>fift”严际*■卑：
«
（6）逐点法化及法方程求解；
（7）计算待定参数的新值:
（8）
改正数加到近似值作为新的近似值，重复上述计算过
地面点解求过程：
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屮断d兀jK是否小于给定的限值，"若大于限值，将求得的所有未知数的程，逐步趋近，知道满足要求。
9、双像解析摄影测量有哪三种解析方法？
各有何特点？
答：
三种方法分别为：
后交-前交解法、相对定向-绝对定向解法、光束法。
分析比较如下：
（1）第一种方法前方交会的结果依赖于空间后方交会的精度，前方交会过程中没有充分利用多余条件平差计算；
⑵第二种方法计算公式比较多，最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度，用这种方法的结算结果不能严格表达一幅影像的外方为
元素；
（3）第三种方法的理论严密、求解精度高，待定点的坐标是按最小二乘法准则解得的。
通过以上分析，第一种方法常用在已知像片的外方为元素、确定少量待定点坐标时采用；第二种方法多在航带法解析空中三角测量中应用；第三种方法在光束法解析空中三角测量中应用。
10、相对定向需要地面控制点吗？
为什么？
x1，y1）i及（x2，y2）i
答：
不需要，因为相对定向只是解求两像片相对位置参数的过程，不需要控制点。
利用六对定向点的像点坐标（
（i=1,2,…，6），列出误差方程式，组成法方程式
第六章解析空中三角测量S辄丨,I
1、简述解析空中三角'测量的概念。
。
旧进小为-
几个少量的控制点，按一定的数学模型，平
外方位元素。
这是空中三角测量与区域网平
答：
在一条航带几十个像对覆盖的区域或由几条航带凡百个像对构成的区域内，仅仅由外业实测差解算出（加密）摄影测量作业过程中所需要的全部控制点（称待定点或加密点）及每张像片的差的基本思想，通常称之为解析空中三角测量或解析空三加密。
邻像对重叠范围内三个连接点的高程应相等
2、构建航带时，为什么要进行模型连接？
如何计算模型连接系数？
答：
将单个模型连接成为航带模型，要将个模型不同的比例尺归化为统一的比例尺。
通常，以相
I4.111
■个模型的比例尺为基准的航带模型。
这样
为条件，从左向右顺次得将后一个模型的比例尺归化到前一个模型的比例尺中，建立统一的以第就可以将各像对的模型坐标纳入到全模型航带统一的坐标系中。
如下图由于模型1与模型2比例尺不相等，公共点M在模型1上位于M处，在模型2上位于M处，现对模型2的比例尺进行归化，使其与模型1具
有相同的比例尺，即M与M点重合。
3、航带网经绝对定向后，为什么还要进行非线性改正？
航带网整体平差接球的未知数是什么?
答：
由于单个模型构成航带模型的过程中，不可避免地有误差存在，同时还要受到误差积累的影响，致使航带模型产生非线性变形。
所以,航带模型经绝对顶向后，还要进行航带模型的非线性改正，最终求出加密点的地面坐标。
4、试说明航带网法解析空中三角测量的基本思想及作业过程。
答：
基本思想：
航带网法空中三角测量研究的对象是一条航带的模型，在一条航带内，首先用立体像对按连续法建立单个模型，再把单个模型连接成航带模型，构成航带自由网，再把航带模型视为一个单元模型进行航带网的绝对定向。
作业过程：
1.建立航带模型
（1）像点坐标量测及改正系统误差
（2）连续法相对定向，建立单个立体模型。
（3）模型连接，建立统一的航带自由网。
2.航带模型的绝对定向
3.航带模型的非线性改正
主要步骤：
（航带网法区域网平差）
1.按单航带模型法分别建立航带模型，以取得各航带模型点在本航带统一的辅助坐标系中的坐标值。
2.各航带模型的绝对定向。
3.计算重心坐标及重心化坐标。
4.根据模型中控制点的加密坐标应与外业坐标实测坐标相等以及相邻航带间公共连接点的坐标应相等为条件，列出误差方程，并用最小二乘准则平差计算，整体求解各航带的非线性改正系数
5.用平差计算得出的多项式系数，分别计算各模型点改正后的坐标值。
5、试说明独立模型法区域网平差的基本思想，并与航带网法区域网平差进行比较，说明这答：
两种方法的优缺点。
独立模型法区域网空中三角测量是基于单独发相对定向建立单个立体模型，再由一个个单模型相互连接组成一个区域网。
由于各个模型的像空间辅助坐标系和比例尺均不一致，因此，在模型连接时，要用模型内的已知控制点和模型间的公共点进行空间相似变换。
首先将各个单模型视为刚体，利用各模型彼此间的公共点连成一个区域。
在连接的过程中，每个模型只做平移、旋转和缩放，所以，利用空间相似变换式能完成上述任务。
在变换中应使模型公共点的坐标相等，控制点的计算坐标应与实测坐标相等，同时误差的平方和应为最小，在满足这些条件下，根据最小二乘准则对全区域网实施整体平差，解求每个模型的七个绝对定向参数，从而求出所有待定点的地面坐标。
优缺点：
航带网法区域网平差：
方便，速度快，但精度不高。
目前，航带网法区域网平差主要提供初始值和小比例尺低精度定位加密独立模型法区域网平差：
解求的未知数较多。
优点：
可将平面和高程分开求解，仍能得到严密平差的结果。
6、试说明光束法区域网平差的基本思想，为什么说它是最严密的一种方法。
答：
在一张像片中，待定点与控制点的像点与摄影中心即相应地面点均构成一条光束。
该方法是以每张像片所着称的一束光束作为平差的基本单元，以共线条件方程作为平差的基本方程，通过各个光束在空中的旋转和平移，使模型之间公共点的光线实现最佳交会，并使整个区域纳入到已知的控制点地面坐标系中去，所以要建立全区统一的误差方程式，整体解求全区域内每张像片的六个外方位元素以及所有得求点的地面坐标。
主要内容包括：
（1）获取每张像片外方位元素及待定点坐标的近似值；
（2）从每张像片上控制点、待定点的像点坐标出发，按共线条件列出误差方程式；
（3）逐点法化建立改化方程式，按循环分块的求解方法，先求出其中的一类未知数，通常先求出每张像片的外方位元素；
（4）按空间前方交会求待定点的地面坐标，对于相邻像片的公共点，应取其均值作为最后结果。
为什么说它是最严密的一种方法：
光束法区域网平差是基于摄影点、物点和摄站点三点共线提出来的。
由单张像片构成区域，其平差的数学模型是共线条件方程，平差单元是单个光束，像点坐标是观测值，未知数是每张像片的外方位元素及所有待定点的地面坐标。
误差方程直接由像点坐标的观测值列出，能对像点坐标进行系统误差改正，所以说光束法区域网平差是最严密的一种方法。
7、光束法区域网平差中，为什么要给出未知数的初始值？
并说明确定初始值的方法。
光束法区域网平差公式是由共线方程线性化而得到的，因此，必须提供未知数的近似值。
外方位元素初始值：
以近似垂直摄影设角元素近似值为0，线元素设为：
控制点坐标实地测得，相应的像点坐标通过量测获得。
第七章数字地面模型及其应用
1、什么是数字高程模型？
它有何特点？
答：
数字地面模型DTM是一个用于表示地面特征的空间分布的数据阵列，最常用的是用一系列地面点的平面坐标X、Y地面高程Z及属性信息
如资源、环境、土地利用、人口分布等组成的数据阵列。
若只考虑DTM的地形分量，我们通常称其为数字高成模型（DigitalElevationModel）,简称DEM。
特点：
DEM是对地球表面地形、地貌的一种离散的数字表示。
2、获取建立数字高成模型的数据点有哪些方法？
答：
主要由以下四种方法获取数据点：
（1）由现有地形图上采集。
现在常用的方法是使用扫描装置采集。
（2）由摄影测量方法采集。
可用解析测图仪或自动化的测图系统获取数据点。
（3）野外实地测量。
即在实地直接测量地面点的平面位置和告成。
一般使用电子速测仪进行。
（4）由遥感系统直接测得。
如航空和航天飞机搭载雷达和激光测高仪获得的数据。
3、简述数字高程模型的应用。
答：
DEIM勺应用非常广泛。
在测绘中可用于绘制等高线、坡度、坡向图、立体透视图、制作正射影像图、立体景观图、立体地形模型及地图的修测等。
在各种工程中可用于计算体积、面积和绘制断面图等。
在军事上可用于导航、通信、作战任务的计划等。
在环境与规划中可用于土地利用现状分析、各种规划和洪水险情预报等。
第八章全数字摄影测量基础
1、什么是数字影像？
如何获取数字影像？
的光学像片经过采样的量化而获取。
人丁护障昭F-L進理塹l：
g：
数字影像可以直接从空间飞行器中的扫描式传感器产生，也可以利用影像数字化器对摄取
2、什么是数字影像的重采样?
单像测图，通常是指利用影像特别是正射影像作为背景来进行特征提取与向量更新，不需要利用数字高成模型确定高程;
（12）正射影像图的生成，包括栅格数据与矢量数据的叠合和正射影像图的绘制;
（13）正射影像图的生成，有时包括影像拼接；
（14）规则数字高程模型的内插，其他产品包括等高线图、断面图、体积的派生及可视化;
（15）可视化，特别是地形三维显示，即正射影像叠置在数字高程模型上；
（16）遥感功能，主要是多光谱分析；
（17）GIS功能，通常用于栅格数据的分析、叠置和表达；
（18）GPS辅助空中三角测量。
第九章像片纠正与正射影像图
1、为什么要进行像片纠正？
什么是像片纠正？
答：
由于航空摄影时不能保持像片严格水平，而且地面也不可能是水平面，致使中心投影的像片上的影像由于像片倾斜和地形起伏产生像点位移，使影像的构成产生位移与变形及比例尺不一致。
不能简单地用原始航摄像片上的影像表示地物的形状和平面位置，因此，需要进行相片纠正。
从原始非正射的数字影像获取数字正射影像
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