摄影测量学复习题.docx

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摄影测量学复习题

2013年江西理工大学

摄影测量学考试资料整理

原题（80分）

一、名词解释

像片比例尺：

把摄影像片当作水平像片，地面取平均高程，这时像片上的线段l与地面上相应线段的水平距离L的比值．

绝对航高：

相对于平均海平面的行高，是指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔．

相对航高：

摄影机物镜相对于某一基准面的高度．

像点位移：

由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当航摄的飞机姿态出现较大倾斜或地面有起伏时，会导致地面点在航摄像片上的构象相对于理想情况下的构象所产生的位置差异．

摄影基线：

航线方向相邻两个摄影站点间的空间距离．

航向重叠：

同一航线内相邻像片之间的影像重叠．

旁向重叠：

两相邻行带像片之间的影像重叠．

像片倾角：

摄影机的主光轴偏离铅垂线的夹角．

像片的方位元素：

确定摄影瞬间摄影物镜与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数．

像片的内方位元素：

表示摄影中心与像片之间相互位置的参数．

像片的外方位元素：

标示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态参数．

相对定向元素：

确定一个立体像对两像片的相对位置的元素．

绝对定向元素：

描述立体相对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数．

单像空间后方交会：

利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影响上对应三个像点的影像坐标，根据共线方程，反求该像片的外方位元素．

空间前方交会：

由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标．

双像解析摄影测量：

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

空中三角测量：

利用计算的方法，根据航摄像片上所测的像点坐标以及少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标．

POS：

基于GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可以获取移动物体的空间位置和三轴姿态信息．

影像的灰度：

光学密度，D=lgO．

数字影像的重采样：

当欲知不位于矩阵点上的原始函数g（x,y）的数值时就需进行内插，此时称为重采样．

影像匹配：

利用互相关函数，评价两块影响的相似性以确定同名点．

核线相关：

沿核线寻找同名像点．

像片纠正：

对原始的航摄像片或数字影像进行处理，获取相当于水平像片的影响或数字正射影像．

数字正射影像图：

（DigitalOrthophotoMap）DOM

是以航摄像片或遥感影像（单色/彩色）为基础，经扫描处理并经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，按地形图范围裁剪成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓（内/外）整饰等形式填加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储的影像数据库．

立体像对：

摄影测量中，用摄影机在两摄站点对同一景物摄得的有一定重叠度的两张像片．

立体正射影像对：

为了从立体观测中获得只管立体感，为正射影像制作出一副立体匹配片，正射影像和相应的立体匹配片共同称为立体正射影像对．

二、填空

（1）4D产品是指DEM、DLG、DRG、DOM．

（2）摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量．

（3）摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段．

（4）模拟摄影测量是利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转．

（5）解析摄影测量以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学．

（6）数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品．

（7）共线方程表达的是像点、投影中心与地面点之间关系．

（8）立体摄影测量基础是共面条件方程．

（9）摄影是根据小孔成像原理．

（10）航空摄影是安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面．

（11）把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲．

（12）航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标．

（13）地图是地面的正射投影，像片是地面的中心投影．

（14）在像空间坐标系中，像点的z坐标值都为-f．

（15）一张像片的外方位元素包括：

三个直线元素（Xs、Ys、Zs）：

描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素（、、）：

描述像片的空间姿态．

（16）相对定向的理论基础、目的、标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交．

（17）双像解析摄影测量的任务是利用解析计算方法处理立体像对，获取地面点的三维空间信息．

（18）摄影测量中，一个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，分别称为左右视差、上下视差．

（19）解析法相对定向的理论基础是同名光线对对相交于核面内．

（20）解析绝对定向需要量测2个平高和1个高程以上的控制点，一般是在模型四个角布设四个控制点．

（21）解析空中三角测量按数学模型分为航带法、独立模型法、光束法．

（22）根据选择的插值函数的不同，常用的影像重采样方法有最邻近像元法、双线性内插法、双三次卷积法．

（23）影像灰度的系统变形有两大类：

辐射畸变、几何畸变．

（24）列出3种精度较高的线特征提取算法：

Canny算子、拉普拉斯算子、LOG算子．

三、判断：

1、航摄像片上任何一点都存在像点位移．√

2、利用单张像片能求出地面点坐标．×

3、利用立体像对可以确定物点的空间坐标．√

4、求解相对定向元素，需要地面控制点．×

5、绝对定向元素也被称为相似变换参数．√

6、只要在一条航带十几个像对中，或几条航带构成的一个区域网中，测少量外业控制点，在内业用解析摄影测量的方法加密出每个像对所要求的控制点，然后就可以用于测图．√

7、目前数字摄影测量系统可以全自动化地提取目标．×

8、正射影像的缺点是不包含第三维信息（高程信息）．√

四、简答

1、摄影测量的主要特点是什么？

（1）无需解除物体本身获得被摄物体信息．

（2）由二维影响重建三维目标．

（3）面采集数据形式．

（4）同时提取物体的几何与物理特性．

2、航空摄影机也被称为量测摄影机，它有什么特征？

（1）量测摄影机的像距是一个固定的已知值．

（2）摄影机的像面框架上有框标标志．

（3）量测摄影机的内方位元素是已知的．

3、摄影测量常用的坐标系统有哪些？

（1）像平面坐标系O-XY

（2）像空间坐标系O-XYZ

（3）像空间辅助坐标系S-XYZ

（4）摄影测量坐标系A-XpYpZp

（5）物方空间坐标系O-XtYtZt

4、航摄像片与地形图有什么区别？

（1）投影方式不同

（2）航片存在两项误差

（3）比例尺的不用

（4）标示方法的不同

（5）表示内容的不同

（6）几何上的不同

5、请写出共线方程式，并回答：

若已知像片的内外方位元素及地面点的三维坐标，可以求相应的像点坐标吗？

若已知像片的内外方位元素及像点坐标时，可以求相应的三维的物点坐标吗？

可以．只知左片，不可以；引入DEM循环迭代求解可以；左右两片均已知，可以．

6、共线条件方程有哪些应用？

（1）单像空间后方交会和多像空间前方交会

（2）解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型

（3）构成数字投影的基础

（4）计算模拟影像数据

（5）利用数字高程模型与共线方程制作正射影像

（6）利用DEM与共线方程进行单幅影像测图

（7）求像底点坐标

7、人造立体视觉必须符合哪几个自然界立体观察的条件？

（1）由两个不用设站点摄取同一景物的立体像对

（2）一只眼睛只能观查像对中的一张照片，分像条件

（3）两眼各自观测同一景物的左右影像店的连线应与眼基线近似平行

（4）像片的距离应与双眼的交会角相适应

（5）两片比例尺相近

8、请说明利用立体像对重建立体模型的一般过程．

恢复像对内方位元素：

内定向；

恢复像对内方位元素：

相对定向（恢复两张像片相对位置）；

绝对定向（确定模型的大小与方位）

9、连续像对和独立像对的坐标系统和定向元素有何不同？

连续像对：

以左片的像空间坐标系为像对的像空间辅助坐标系．

定向元素：

BY,BZ,,φ,ω,κ

独立像对：

以作摄影中心为原点、左主核面为XZ平面、摄影基线为X轴的右手空间直角坐标系．

定向元素：

φ1,κ1，φ2，ω2，κ2．

10、请对双像解析摄影测量的三种解法进行比较．

方法

严密性

控制点要求

使用场合

后交-前交法

点位精确度取决于外方位元素精度

没有利用多余条件

3个平高点

已知像片外方位元素

相对定向-绝对定向

点位精度取决于相对定向绝对定向精度

2个平高点+

1个高程点

航带法加密

一步定向法

理论最严密

精度最高

2个平高点+

1个高程点

光束法加密

11、为了求解相对定向元素，是否需要地面控制点？

为什么？

不需要．相对定向只是确定像对内在的几何关系，恢复两张像片摄影时的相对位置和姿态，只需测量至少5对同名像点，而不需要地面控制点．

12、像点坐标有哪些系统误差？

由摄影材料变形，摄影物镜畸变，大气折光，地球曲率等引起的系统误差．

13、简述自动空中三角测量的基本原理？

利用模式识别和多影像匹配等方法代替人工在影像上自动选点和转点，同时自动获取像点坐标，提供给区域网平差程序解算，以确定加密点在选定坐标系中的空间位置和影像的定向参数．

14、简述数字微分纠正的原理．

通过对点元素、线元素、面元素的纠正，实现两个二维图像之间的几何变换．

15、分析对比常用的三种影像重采样方法．

（1）最邻近像元法最简单，计算速度快且能不破坏原始影像的灰度信息。

但其几何精度较差。

最大可达

0.5像元。

（2）双线性内插值法计算量大，但缩放后图像质量高，不会出现像素值不连续的情况。

由于双线性插值具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。

（3）前两种方法几何精度较好，但计算时间较长，特别是双三次卷积法较费时，在一般情况下用双线性插值法较宜。

16、列出几种常见的点特征提取算法．

Moravec算子；Forstner算子；Harris角点提取算法．

17、列出几种常见的线特征提取算法．

（1）微分算子：

梯度算子；Roberts梯度算子；Sobel算子；SUSAN算子

（2）二阶差分算子：

方向二阶差分算子；拉普拉斯算子；LOG算子；

（3）特征分隔法；

（4）Hough变换．

18、简述最小二乘影像匹配的基本思想．

在影像匹配中引入影像灰度的系统变形参数，同时按最小二乘的原则，解求这些参数，就是最小二乘影像匹配的基本思想．

19、基于特征的影像匹配算法适用于哪几种场合？

（1）待匹配的点位于低反差区内，如林区

（2）匹配目的是只需要配准某些“感兴趣”的点线或面

（3）在大比例尺城市航空摄影测量中，大多数对象是人工建筑物，此时由于影像的不连续、阴影与被遮蔽等原因，基于灰度匹配的算法也难以适应．

五、论述

1.立体像对有哪些特殊的点、线、面？

请画图说明．

E地平面P倾斜像片TT透视轴W主垂面

S摄影中心o像主点n像底点N地底点

H航高f主距So主光轴

c等角点C地面等角点

VV摄影方向线vv像片主纵线i主合点

J主遁点hihi合线hoho主横线hchc等比线

2.叙述航带网法空三基本原理．

把许多立体像对构成的单个模型连接成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理．通过消除航带模型中累积的误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标．

3.叙述光束法区域网空三基本原理．

以每张像片作为平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，建立全区统一的误差方程式，整体求解全区域内每张像片的外方位元素，以及所有待定的的地面坐标．

4.叙述相关系数法影像匹配的过程，并说明其优势．

相关系数法是以相关系数作为匹配测度

（1）确定目标点

（2）确定目标窗口

（3）估计搜索窗口

（4）求解相关系数

（5）获得相关系数最大值的位置

（6）获得同名点

优点：

目标影像的灰度与搜索影像的灰度之间存在线性畸变时，仍能较好的评价它们之间的相似度．

5.简述大多数摄影测量软件（如ERDAS、VirtuoZo等）中，数字微分纠正的实际解法．

（1）用反算公式计算该纠正单元的4个角点的像点坐标；

（2）用双线性内插求得纠正单元内部的坐标；

（3）用灰度双线性内插，求得其灰度．

6.什么是数字微分纠正？

简述线性阵列影像数字微分纠正的常用方法，并指出其原理与航空影像的数字微分纠正有何不同？

根据参数与数学地面模型，利用相应的构象方程式，或那一定的数学模型用控制点结算，从原始非正射投影的数字影响中获取正射影像．

方法：

间接法纠正；

直接法纠正；

间接法与直接法相结合；

多项式纠正；

基于有理多项模型的高分辨率遥感影响纠正．

不同：

（1）每条影像的外方位元素已知

（2）行内中心投影（3）行间正射投影

7.叙述GPS辅助空中三角测量的基本原理，并说明其优点．

利用装在飞机和设在地面的一个或多个基站上的至少两台GPS接收机同时而连续地观察GPS卫星信号，通过GPS载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测量引入摄影测量区域网平差中，采用统一的数学模型和算法来确定整体点位并对其质量进行评价．

优点：

节省像片野外测量工作量、缩短航测成图周期、降低生产成本、提高生产效率．

遥感的基础及其重要性体现答：

遥感的基础是地物发射或反射电磁波的性质不同。

根据地物的发射或反射电磁波特性的不同，可以传感器成像获取图像，利用遥感图像来进行地物分类、识别、变化检测等。

1、像主点：

摄影机主光轴与像平面的交点。

2、航向重叠度：

摄影测量使用的航摄像片，要求沿航线飞行方向两相邻像片上对所摄地面有一定的重叠影像，这种重叠部分称为航向重叠度。

航向重叠：

同一航线内相邻像片之间的影像重叠．3、内方位元素：

确定摄影中心相对于影像位置关系的参数称为影像的内方位元素。

4、观察人造立体的条件：

（1）由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对。

（2）一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即双眼观察像对时必须保持两眼分别只能对一张像片观察，这一条件称之为分像条件。

（3）两眼各自观察同一景物的左、右影像点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。

5、相对定向元素：

以左像空间坐标系为基础，右像片相对于左像片的相对方位元素称～。

6、后方交会：

利用航摄像片上三个以上像点坐标和对应地面点坐标，计算像片外方位元素的工作称为单张像片的空间后方交会7、立体像对的前方交会：

由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点在物方空间坐标系中坐标的方法8、双像解析摄影测量：

后方交会-前方交会解法；相对定向-绝对定向解法；光束法。

9、航带法区域网平差步骤：

（1）按单航带法分别建立航带模型，求得各航带模型点在本航带统一的像空间辅助坐标系中的坐标值（航带间的公共模型点独立计算）。

（2）各航带模型的绝对定向：

从第一条航带开始，利用本航带带内已知控制点和下一航带的公共点进行绝对定向，求出模型点在全区域统一的地面摄影测量坐标系中的概略坐标。

（3）根据各航带的重心及重心化坐标，解算各航带的非线性变形改正系数。

-------->区域网整体平差。

（4）利用模型中控制点的加密坐标与野外实测坐标应相等及航带间公共连接点坐标应相等为条件列误差方程式，解算各航带的非线性变形改正系数。

（5）加密点坐标（地摄坐标）计算。

10、解析空中三角测量的分类：

（1）按数学模型：

航带法、独立模型法、光线束法；按平差范围：

单模型法、航带法、区域网法。

11、同名像点：

同一目标点在不同相片上的构像点。

像片的内方位元素：

表示摄影中心与像片之间相互位置的参数．12、像片的外方位元素：

标示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态参数．13、相对定向元素：

确定一个立体像对两像片的相对位置的元素．14、绝对定向元素：

描述立体相对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数．15、空中三角测量：

利用计算的方法，根据航摄像片上所测的像点坐标以及少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标．16、立体像对：

摄影测量中，用摄影机在两摄站点对同一景物摄得的有一定重叠度的两张像片．17、单像空间后方交会：

利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影响上对应三个像点的影像坐标，根据共线方程，反求该像片的外方位元素．18、双像解析摄影测量：

按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算的方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标．19、数字影像的重采样：

当欲知不位于矩阵点上的原始函数g（x,y）的数值时就需进行内插，此时称为重采样．20、核面：

过摄影基线与物方任意一点组成的平面。

遥感图像处理软件的基本功能有哪些？

1）图像文件管理——包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及文件管理等；2）图像处理——包括影像增强、图像滤波及空间域滤波，纹理分析及目标检测等；3）图像校正——包括辐射校正与几何校正；4）多图像处理——包括图像运算、图像变换以及信息融合；5）图像信息获取——包括直方图统计、协方差矩阵、特征值和特征向量的计算等；6）图像分类——非监督分类和监督分类方法等；

7）遥感专题图制作——如黑白、彩色正射影像图，真实感三维景观图等地图产品；8）三维虚拟显示——建立虚拟世界；9）GIS系统的接口——实现GIS数据的输入与输出等。

督法分类的基本原理：

在事先知道样本区类别的信息的情况下对非样本数据进行分类的方法即监督法分类。

其基本思想如下：

首先，利用已知的样本类别和类别的先验知识（可通过对分类地区的目视判读、实地勘测或结合ＧＩＳ信息获得），确定判别函数和相应的判别准则，这一利用一定数量的已知类别的样本的观测值求解待定参数的过程称之为学习或训练；其次，将未知类别的样本的观测值代入判别函数；最后，根据判别准则对该样本的所属类别做出判定。

影响遥感技术发展的主要因素：

遥感技术发展目前的存在问题有以下几个：

1）遥感的时效性：

实时检测与处理能力不足；2）遥感的定量反演：

精度不能达到实用要求。

产生以上问题的原因有如下两条：

1）遥感技术本身的局限性；2）人们认识上的局限性。

一、填空（每个填空1分，总计20分）

1、对于同一张像片在同一坐标系中，当取不同旋角系统的三个角度计算方向余弦时，其旋转矩阵是（）的，其方向余弦由（）个独立参数组成。

2、一个立体像对中有四个平高控制点和N个待求点，若采用光束法求解，则共需解求（）个未知数，而误差方程的个数为（）。

3、要将模型点在像空间辅助坐标系下的坐标转化为地面摄影测量坐标，至少需要（）个平高控制点点和（）个高程控制点。

4、从航摄像片上量测的像点坐标可能带有（）、（）、（）、（）四种系统误差。

5、解析法空中三角测量的方法有（）（）（）。

6、解析摄影测量与数字摄影测量中都采用以（）轴为主轴的（）转角系统。

7、位于（）处的像点不存在地形起伏引起的像点位移。

8、（）是产生立体视觉的根本原因。

9、双像立体测图建立立体模型的过程为（）（）（）。

二、选择题（在每个小题备选答案中选出一个或几个正确答案，填在括号里）（本大题共10小题，每小题2分，总计20分）

1、以下说法正确的是（）。

A.同名像点必定在同名核线上B.像点、物点、投影中心必在一条直线上C.主合点为主纵线与核线的交点D.等角点在等比线上

2、以下为正射投影的为（）。

A.框幅式相机拍摄的航片B.地形图C.用立体模型测绘的矢量图D.数字高程模型

3、立体像对的前方交会原理能用于（）。

A.相对定向元素的解求B.求解像点的方向偏差C.地面点坐标的解求D.模型点在像空间辅助坐标系中坐标的解求

4、解析内定向的作用是（）。

A．恢复像片的内方位元素B.恢复像片的外方位角元素C.部分消除像片的畸变D.恢复像片的外方位线元素

5、光学纠正仪是（）时代的产品，其投影方式属于（）。

A.模拟摄影测量B.解析摄影测量C.数字摄影测量D.数字投影E.机械投影

6、卫星与太阳同步轨道是指（）。

A、卫星运行周期等于地球的公转周期B、卫星运行周期等于地球的自传周期C、卫星轨道面朝太阳的角度保持不变。

7、以下（）不是遥感技术系统的组分。

A、遥感平台B、遥感器C、卫星导航定位装置D、图像处理设备

8、图像辐射校正可以用于以下图像误差和偏差校正，除了（）。

A、图像中心色调过亮B、图像上灰度失真疵点C、图像中图形梯形变化D、图像上有条状干扰

9、根据运载工具不同，遥感可分为以下类型，除了（）。

A、航天遥感B、航空遥感C、水下遥感D、近地遥感

10、在标准假彩色合成的影像上，植被的颜色是（）。

A、绿色B、蓝色C、红色D、黄色

得分

评卷人

三、作图题（10分）已知E平面上有A点（如图），在图上的像平面上作出对应的像点，并写出作图步骤。

四、问答题（共5个小题。

每个小题6分，共30分）

1、人造立体视觉的条件？

五、论述题（20分）

以TM为例说明，说明时间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率、空间分辨率。

2、几何校正的步骤有哪些？

3、侧视雷达图像的几何特征？

4、图像平滑的目的有哪些？

中国理工大学2010～2011学年第1学期

《实用摄影测量学基础》试卷（A）卷

陈佳威-21

一、写出中心投影的共线方程式并说明式中各参数的含义。

（12分）

二、已知相对定向的误差方程式：

说明误差方程式中各项系数的求解或确定方法并给出其迭代计算流程图。

（18分）

三、指出采用“后方交会+前方交会”和“相对定向+绝对定向”两种方法计算地面点坐标的基本步骤。

（20分）

四、如下图1，选择3×3窗口进行相关系数匹配时获得了一对同名像点坐标a1（左影像）和a2（右影像），图像坐标为xa1=80，ya1=2190；xa2=83，ya2=1020（单位：

pixel）。

现用最小二乘影像匹配技术对a1和a2进行匹配优化以获得其子像素级的定位精度。

给出如下最小二乘影像匹配获得的变形参数：

h0=0.6，h1=0.3，a0=0.4，a1=0.3，a2=0.1，b0=-0.2，b1=0.3，b2=0.2。

假设这些参数为初次迭代结果，求出a2初次迭代后经过几何和辐射变形改正后的灰度值（利用双线性插值法）；假设这些参数为最终迭代结果，求出a1和a2经最小二乘影像匹配后的坐标（在原图像坐标系下）。

（注：

a1-x1y1和a2-x2y2为进行最小二乘影像时所选取的局部坐标系）。

（20分）

图1

五、试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。

（30分）

地理2005《实用摄影测量学基础》试卷

（

一、名词解释（每题4分，共20分）

1、中心投影2、摄影基线3、立体像对

4、相对定向5、解析空中三角测量

二、填空题（每空1分，共20分）

1、航空摄影像片为_________投影。

2、摄影测量工作的第一步是_________________。

3、像片的外方位元素有6个，分别是__________，__________，____________，________