摄影测量考试复习题.docx

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摄影测量考试复习题

一、名词解释：

1、摄影测量学：

对研究的对象进行摄影，根据所获得的构象信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。

2、解析空中三角测量：

用计算的方式，根据量测的像点坐标和少量的控制点，采用较严密的数学公式，利用最小二乘原理，在计算机上解求测图所需控制点的平面坐标和高程。

3、数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算计算机技术，数字影像处理，影像匹配，模拟识别等多学科的理论与方法，提取所摄对象，用数字方式表达几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。

4、空间前方交会：

由立体像对的、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点坐标的方法。

5、单向空间后方交会：

利用航片上三个以上的像点坐标及相应的地面控制点坐标计算像片外方位元素的工作。

6、影像匹配：

利用两个影像信号相关的函数，评价它们之间的相似性，以确定同名像点的过程。

7、数字影像匹配：

用数字计算的方法对立体像对经数字化后所取得的灰度值，通过相关函数，探求左右影像的相似程度，以确定同名像点。

8、像片解析：

利用数学分析的方法，研究被摄景物的成像规律，根据像片上的影像与所摄物体之间的数学关系式，从而建立起的像点与物点的坐标关系式。

9、双向解析摄影测量：

按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标的方法。

光束法：

用已知的少数控制点以及待求的地面点，在立体像对同时解求两像片的外方位元素和待定点的坐标，俗称一步定向法。

10、摄影基线：

航线方向相邻两个摄站点间的空间距离。

11、相对定向：

根据立体像对在的几何关系恢复两像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型，即确定一个立体像对两相片的相对位置。

12、绝对定向：

用已知的地面控制点确定相对定向所建立的立体几何模型的比例尺和空间方位。

解析法绝对定向：

利用已知的地面控制点，从绝对定向的关系式出发，解求七个绝对定向元素。

模型缩放因子

模型旋转因子

坐标原点平移量Xs、Ys、Zs。

13、相对定向元素：

描述两像片相对位置和姿态的参数。

绝对定向元素：

描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态参数。

14、方位元素：

确定摄影瞬间摄影中心与像片在设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数，即确定这三者之间相关位置和姿态的参数。

15、方位元素：

描述摄影中心S与相片的相对位置的参数。

外方为元素：

在恢复了像片方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的相对位置和姿态的参数。

16、像片纠正：

若对原始的航摄像片进行处理，即用某些光学摄影的仪器进行投影变换，使变换后得到的影像相当于摄影仪物镜光轴在铅垂位置时摄取的水平像片，同时改化至图比例尺；或应用计算机按相应的数学关系式进行解算，从原始非正摄的数字影像获取数字正摄影像，这些作业过程均称为像片纠正。

像片纠正目的：

将中心投影的像片变成具有正射投影性质的像片。

17、数字微分纠正：

根据已知影像定向参数和外方为元素及数字高程模型，按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正摄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，这种直接用计算机对数子影像进行逐个像元的微分纠正称为数字微分纠正。

18、航向重叠：

同一条航线上相邻两像片的重叠度。

旁向重叠：

相邻航线相邻两像片的重叠度。

19、摄影比例尺：

航摄像片上一线段为ｌ的影像与地面上相应线段的水平距离L之比，

即１/m=ｌ/M。

20、绝对航高：

摄影瞬间摄影机的物镜中心相对于平均海水面的航高。

相对航高：

摄影瞬间摄影机物镜中心相对于其他某一基准面或某一点的高度。

摄影航高：

摄影瞬间摄影机物镜中心至摄影基准面的距离。

相对航高：

相对于某一基准面的高度。

绝对航高：

相对于平均海平面的高度

21、数字高程模型：

若地面点按一定格网形式排列，点的平面坐标X、Y可由起始原点推算而无需记录，地面形态只用点的高程Z来表达，这种数据列阵称为数字高程模型（DEM）。

DEM特点矩形格网DEM存储量小、便于使用、又易于管理但有时候不能准确表示地形的结构和细部,导致基于DEM描绘的等高线不能准确地表示地貌。

22、影像数字化:

将透明正片（或负片）放在影像数字化器上，把像片上像点的灰度值用数字形式记录下来。

23、合面：

过投影中心作一水平面平行于地面，这一个平面称为合面；

核面：

摄影基线与地面点所作平面。

24、遥感：

通常是指通过某种传感装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，获其其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。

遥感技术包括传感技术，信息技术、提取和应用技术、目标信息特征的分析与测量技术等。

25、左右视差：

在摄影测量中同一立体像对的同名像点在各自的像平面坐标系的ｘ，ｙ坐标之差。

26.摄影测量与遥感定义：

摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，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

2、简答题：

1、摄影测量五种坐标系：

答：

1）像平面坐标系以像主点O为原点建立起来的右手直角坐标系O-XY

2）像空间坐标系：

以摄影中心S为坐标原点，平面坐标坐标X,Y与像平面坐标系中X,Y轴平行，Z轴与摄影光束轴重合，建立的空间右手直角坐标系S-xyz

3）像空间辅助坐标系：

由于每像片的像空间坐标系都不同，所以需要建立一个统一的坐标系，用S-XYZ表示，坐标原点仍然取摄影中心S,有下列三种情况:

（1）取X,Y,Z平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ，这样同一像点a在像空间坐标系中坐标是X,Y,Z=-f，在像空间辅助坐标系中坐标是X,Y,Z

（2）以每条航带的第一像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系（3）是以每个像片对的左像片摄影中心为坐标原点，摄影基线为X轴，以X轴和摄影光束形成的XZ平面，过原点作垂直于XZ平面（左核面）的Y轴构成右手直角坐标系.

4）地面测量坐标系：

指高斯克吕6和3带投影下的平面直角坐标系和定义在某一高程基准面的高程，形成的空间左手直角坐标系T-XtYTZT。

5）地面摄影测量坐标系：

坐标原点在测区的某一地面点上，X轴大致与航向一致的水平方向，Y轴垂直于X轴，Z轴沿铅垂方向，构成右手直角坐标系D-XYZ。

2、什么叫摄影测量学，它的主要特点有哪些？

答：

摄影测量的特点：

（1）很少受自然和地理条件的限制；

（2）信息丰富逼真：

（3）获取资料速度快，能反应物体不同时期动态变化，有良好的量测精度；（4）只要物体能被成像，都可以使用摄影测量的方法和技术解决某一方面的问题；（5）与传统测量方法相比，减轻外业工作量，减轻劳动强度，提高经济效益。

3、摄影测量经过哪三个阶段，各阶段的原理及代表仪器？

答：

摄影测量发展所经历的三个阶段：

模拟摄影测量，解析摄影测量，数字摄影测量。

模拟摄影测量是在室利用光学的或机械的方法模拟摄影过程，恢复摄影时像片的空间方位，姿态和相互关系，建立实际的缩小模型，即摄影过程的几何反转，

再在该模型的表面进行测量。

该方法主要依赖于摄影测量业测量设备，研究的重点主要放在仪器的研制上。

其代表仪器为：

模拟测图仪

解析空中三角测量是用摄影测量的方法在大面积围测定点的一种精确方法。

通常采用的平差模型有航带法，独立模型法及光束法。

其代表仪器：

解析测图仪。

数字摄影测量是利用所采集的数字/数字化影像，在计算机上进行各种数值，图形和影像处理，研究目标的几何和物理特性，从而获得各种形式的数字产品和可视化

产品。

其代表仪器：

数字摄影测量系统。

4、航空摄影测量对摄影过程及航摄资料有哪些要求？

为什么要求航向重叠和旁向重叠？

答：

摄影过程航空摄影前要做出计划，在做好地面准备工作之后，选择晴朗无云的天气，利用带有航摄仪的飞机或其他空载工具对地面进行摄影。

飞行完毕后，将感光的底片进行摄影处理，得到航摄底片，称为负片。

对摄影资料的基本要求：

航摄像片的好坏，直接影响测图精度，基本要求包括:

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）、像片重叠（为了满足测图的需要，在同一条航线上，相邻两像片应有一定围的影像重叠，称为航向重叠，相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠）、像片倾角（一般要求倾角不大于2°最大不超过3°）、航向弯曲（一般要求航摄最大偏距与全航线长之比不大于百分之三）、像片旋角（像片旋角会使旋重叠度收到影响，一般要求其不超过6°最大不超过8°）

5、人造立体视觉必须符合自然立体的四个条件：

（1）两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像对的一像片；

（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%）否则需用ZOOM系统等进行调节。

6、什么是共线条件方程式？

并简要说明各个符号的涵义及其在摄影测量中的主要应用。

答：

（1）共线方程：

描述像点a、摄影中心S与地面点A位于一条直线上的中心投影的构像方程式。

（x,y）--像点在O-xy中的坐标；f:

摄影机主距；

（XsYsZs）:

摄影中心S在D-XYZ中的坐标；

（XYZ）:

地面店在D-XYZ中的坐标；

aibici:

方向余弦。

共线方程式共包括有12个数据，以像主点为原点坐标x、y，相应地面点坐标X、Y、Z，像片主距f及外方位元素Xs、Ys、Zs、σ、ω、κ

（2）共线方程的应用主要有（6分）：

1、单像空间后方交会与多像空间前方交会；

2、光束法区域网平差的基本公式；

3、解析测图仪中数字投影的基础；

5、利用DEM与共线方程进行单像片测图；

6、利用数字高程模型（DEM）和共线方程制作正射影像。

7、像控点布设的一般原则是什么？

答：

像控点布设的一般原则：

1）像控点一般按航线全区统一布点，可不受图幅单位的限制；

2）布在同一位置的平面点和高程点，应尽量联测成平高点；

3）相邻像对和相邻航线之间的像控点应尽量公用。

当航线间像片排列交错而不能公用时，必须分别布点；

4）位于自由图边或非连续作业的待测图边的像控点，一律布图廓线外，确保成图满幅；

5）像控点尽可能在摄影前布设地面标志，以提高刺点精度，增强外业控制点的可靠性；

6）点位必须选择在像片上的明显目标点，以便于正确地相互转刺和立体观察时辨认点位。

8、光束法区域网平差的基本思想，主要过程，为什么说它是最严密的一种方法？

答：

光束法区域网基本思想：

以每像片所组成的一束摄影光线作为平差的基本单位，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。

要建立全区域统一的误差方程式，整体求解全区域每像片的六个外方位元素以及所有待求点的地面坐标。

光束法区域网平差主要过程：

1获取每像片外方位元素及待定点坐标的近似值；2从每像片上控制点、待定点的像点坐标出发，按共线条件列出误差方程式；3逐点法化建立改化法方程式，按边法化边消元、循环分块的求解方法，先求出其中的一类未知数，通常先求每像片的外方位元素；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的结果。

其平差的数学模型是共线条件式，平差单元是单个光束，像点坐标是观测值，未知数是每像片的外方位元素及所有待定点的坐标。

误差方程直接有像点坐标的观测值列出，能对像点进行系统误差改正，所以是最严密的方法。

9、最小二乘法影响匹配的优点有哪些？

答：

1）最小二乘影像匹配中可以非常灵活地引入各种已知参数和条件，从而可以进行整体平差；

2）解决单点的影像匹配问题以求其视差，也可以直接解求其空间坐标；

3）同时解决多点影像匹配的可靠性；

4）引入粗差检测，从而大提高影像匹配的可靠性。

10、数字微分纠正的基本原理和反解法（间接法）过程？

答：

数字微分纠正的基本原理：

在已知像片的定向参数、外方位元素及数字高程模型的前提下，实现原始图像与纠正后图像间的几何关系，由纠正后的像点P（X,Y）出发，根据像片的、外方为元素及P点的高程反求其在原始图像上相应像点p的坐标（x,y），经插出P的灰度值后，再将灰度值赋给P,此法即为间接法。

数字微分纠正的过程：

1）计算地面点坐标；2）计算像点坐标；3）灰度插；4）灰度赋值。

11、已知控制点ABCD的三维坐标，T为未知点。

求：

1）请写出一种方法求T的坐标；

2）写出主要步骤；

3）写出主要的数学模型；

4）若D落水，求出D点的像点坐标。

解：

⑴后方-前方，相对定向元素-绝对定向元素，光束法解算。

⑵①量A,B.C，D的像点坐标，并进行像点坐标误差改正；②把A,C,B.D的坐标转换到摄影坐标系中；③利用共线条件方程式分别解算出p1，p2的外方位元素；④利用前方交会方程式计算出并转换成坐标系的坐标。

⑶共线条件方程式

⑷由像片p1的控制点ABC像点坐标和坐标，利用共线方程式反算得到得到方向余弦ai、bi、ci值和摄影主距f，再利用共线条件方程式代入D点的坐标和反算得到方向余弦ai、bi、ci值和摄影主距f解算出D点的像点坐标。

12、双像解析的空间后交－前方交会步骤：

（1）野外像片控制测量；

（2）量测像点坐标，并进行误差改正；

（3）空间后方交会计算两像片的外方位元素，并进行系统误差改正；

（4）空间前方交会计算待定点地面坐标。

13、简述空间后方交会的解答过程：

（1）获取已知数据；

（2）量测控制点的像点坐标；（3）确定未知数的初始值；

（4）计算旋转矩阵R；（5）逐点计算像点坐标的近似值；（6）组成误差方程；

（7）组成法方程式；（8）解求外方位元素；（9）检查计算是否收敛.

14、数字摄影测量测图的主要过程：

1）影像数字化2）解析定向3）相对定向4）绝对定向

5）数字影像处理6）建立DEM7）自动生成等高线8）生成正射影像

9）生成带有等高线的正射影像10）测绘数字地形图（DLG）

15、双向解析摄影测量的三种解法的比较？

答：

双向解析摄影测量的三种解算方法：

后交-前交解法；相对定向-绝对定向解法；光束法。

三种方法的比较分析如下：

（1）第一种方法前交的结果依赖于空间后方交会的精度，前交过程中没有充分利用，多余条件进行平差计算；

（2）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与绝对定向的精度，用这种方法是解算结果不能严格表达一副影像的外方位元素；

（3）第三种方法的理论最严密、精度最高，待定点的坐标是完全按最小二乘法的原理解求出来的。

基于上述分析，第一种方法常在已知像片的外方位元素、需确定少量的待定点坐标时用，第二种方法多在航带法解析空中三角测量中应用；第三种方法在光线束法解析空中三角测量中应用。

16、影像相关的方法，数字高程模型数据插方法，DEM数据压缩常用的方法和DEM数据预处理主要包括哪些容，解析法处理立体像对的常用方法？

答：

影像相关的方法主要有相关系数法、协方差法和最小二乘影像相关；

数字高程模型数据插方法有移动曲面拟合法、线性插法、双线性插法、多面函数插法、分块双三次多项式法插法；

DEM数据压缩常用的方法有整型量存储、压缩编码和差分映射；

DEM数据预处理主要容：

1.数据格式转换2.坐标系统变换3.数据的编辑4.栅格数据的矢量化转换5.数据分块。

解析法处理立体像对的常用方法：

（1）利用像片的空间后方交会与前方交会求解地面目标的空间空间坐标；

（2）利用相对定向和绝对定向求解地面目标的空间坐标；（3）利用光束法双像解析摄影测量求解地面目标的空间坐标。

17、数字测量系统的主功能有哪些？

数字摄影测量系统作业过程？

答:

⑴像片扫描数字化；

（2）影像处理；（3）定向与外定向；（4）几何操作，坐标量测，影响匹配；（5）人工获取数字高程模型原始数据；（6）空中三角测量；（7）数字测图；（8）单像测图；（9）生成正摄影像图；（10）规则数字高程模型的生成；（11）可视化；（12）遥感功能，主要是多光谱影像分析；（13）GIS功能；（14）GPS辅助空中三角测量。

数字摄影测量系统作业过程：

（1）定向参数的计算，包括定向和外定向（相对定向和绝对定向）

（2）空中三角测量（3）形成核线排列的立体影像（4）沿核线进行影像相关或特征匹配，并进行匹配编辑与匹配后的编辑（5）建立数字高程模型（6）自动绘制等高线（7）制作正摄影像（8）等高线与正摄影像叠加，制作等高线的正摄影像图（9）制作透视图与景观图（10）数字影像的机助测图（11）地图编辑与注记。

18、像片调绘的定义和研究方向和像片调绘注意几个方面：

答：

像片调绘的定义：

在对航摄像片进行解译的基础上，根据用图的要求，进行适当的综合取舍，并按图式规定的符号将地物，地貌元素描绘在相应的像片上，并作各种注记，然后进行室整饰，这种工作称为像片调绘。

研究方向：

利用正射影像图DOM可视化优点，对大比例尺正射影像图套合，叠加数字线画图DLG后再进行调绘。

像片调绘注意几个方面：

1、掌握目视解译特征，做到标准解译和描绘；2正确掌握综合取舍的原则，综合合理，取舍恰当；3、掌握地物、地貌属性，数量特征和分布情况，依据图式的说明和规定，正确运用统一的符号、注记描绘在像片上。