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摄影测量学知识梳理最全

来源:遥感 时间:2023/1/15
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1.绪论

摄影测量学概述

摄影测量是从非接触成像系统,通过记录、量测分析与表达等处理,获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学和技术。

摄影测量学的发展

2.航空摄影与投影变换

航空摄影质量指标

航高差异不得大于5%,同一航线内,各摄影站的航高差异不得大于50米。航向重叠,同一条航线上,相邻两像片应有一定范围的重叠。航向重叠度一般为60%~65%,不得小于53%。旁向重叠,相邻航线也应该有足够的重叠。旁向重叠度一般为30%~40%,不得小于15%。像片倾角,指摄像机轴与铅垂方向的夹角,一般小于2度,最大不能超过3度。航线弯曲,航向最大偏距与全航线长之比不得大于3%。像片旋角,相邻像片的主点连线与框标正方向的夹角,一般不超过6度,最大不超过8度。摄影测量主要概念

摄影中心S:所有投射线或其延长线的会聚点。主距f:摄影中心到像平面的距离。像主点o:经过摄影中心的像平面的垂线,与像平面的交点。像片比例尺:摄影基线:相邻两像片摄影中心的连线。核面:过摄影基线的面。核线:核面与像平面的交线。同名核线:位于不同像平面但在同一核面上的核线。同名点:两张像片上对应同一地面点的像点。同名光线:两张像片从各自摄影中心到同名像点的两条投射线。透视作图法

特殊点、线

迹线:迹线是像平面与地面的交线,迹线上的点是地面点与像面点一致的点。合线:合线是过摄影中心的地面的平行面与像平面的交线,合线上的点是地面平行线的投影在无穷远处的交点,主合点是与主纵线平行的直线的交点。点的透视作图

过点A做平行于主纵线的直线交于迹线,得到迹点t,连接迹点t与主合点i,连接摄影中心S与点A,SA与ti交点即是A对应的像点a。

线段的透视作图

延长AB交于迹线得到迹点t,过投影中心S做平行于AB的平行线,交于合线,得到合点i,连接SA,SB,得到SA与ti的交点a,SB与ti的交点b,ab即AB在像平面上的投影。常用的坐标系

仅大地坐标系不属于右手直角坐标系,物空间坐标系在小范围内可视为左手直角坐标系。

框标坐标系o’-x’y’x’,y’轴分别为对边中点框标的连线,原点为连线交点,航线方向为x’轴正方向。

像平面坐标系o-xy原点为像主点o,xy轴平行于x’,y’。

像空间坐标系S-xyz原点为摄影中心S,x,y轴分别与像平面坐标系的x,y轴平行,z轴即主光轴,各点z值等于-f。

像空间辅助坐标系S-XYZ原点为摄影中心,铅垂线方向为Z轴,航线方向为X轴。

摄影测量坐标系A-XYZ原点A为地面上一点,坐标轴与像空间辅助坐标轴平行。

物空间坐标系O-XYZ所摄物体的地面空间直角坐标系,一般等同于地面测量规定的大地坐标系。

方位元素

内方位元素

像主点在框标坐标系中的三个参数,可以恢复像片上任意点的投射线方向,一般是已知且固定的。

外方位元素

摄影摄影瞬间的空间位置和姿态的参数摄影中心S在地辅系中的位置

旋转角

航向偏角,绕Y轴的旋转角度,表示了像片在航向上的俯仰程度。旁向偏角,绕X轴的旋转角度,描述了像片在垂直于航线上的侧滚情况。像片旋角,绕Z轴的旋转角度。旋转变换矩阵

3.共线条件方程

像空间坐标系(S-xyz)与像空间辅助坐标系(S-XYZ)的变换

像点坐标(框标坐标系o-xy)与地面点坐标(A-XYZ)的关系

4.摄影测量解析方法

单像空间后方交会

定义:利用像片覆盖范围内的地面控制点坐标和对应的像点坐标解算外方元素的方法。适用条件:单张像片。已知元素:至少三个不共线的地面控制点及其相应点的像点。待求解元素:6个外方位元素。意义:知道像片的外方位元素,就能确定被摄物体与像片的关系。立体像对相对定向

定义:解算立体像对相对方位元素的过程。适用条件:两张有重叠区域的像片。已知元素:至少5对同名像点,通常使用6对。待求解元素:5个相对定向元素。意义:完成相对定向,即可构建一个与实际地形相似但位置和比例尺都不确定的几何模型。立体像对空间前方交会

定义:利用立体相对的相对方位元素(或外方位元素)和同名像点的像平面坐标解算模型点坐标(或地面点坐标)的方法。适用条件:已完成相对定向的立体模型。已知元素:同名像点坐标、5个相对方位元素。待求解元素:模型点或地面点坐标。意义:获得某个像点的模型点坐标。立体像对绝对定向

定义:求解立体像对的绝对方位元素的过程。适用条件:完成相对定向的几何模型和完成空间前方交回的控制点。已知元素:至少3个(通常使用4个)控制点的模型点坐标和地面点坐标。待求解元素:七个绝对方位元素,即几何模型的空间位置、旋转姿态和比例因子。意义:确定几何模型和地面的关系。双像求解地面点坐标方法总结

5.解析空中三角测量

像点的系统误差

摄影材料变形摄影机物镜畸变大气折光地球曲率区域网平差方法

GPS辅助空中三角测量

用GPS技术确定航空遥感中传感器的三维坐标。

POS系统辅助空中三角测量

用差分全球定位系统(DGPS)和惯性导航系统(INS)确定传感器的空间位置和姿态(六个外方元素)。由GPS和惯性测量装置(IMU)组成。

6.数字摄影测量

“4D”产品

DOM数字正射影像图DEM数字高程模型DRG数字栅格地图DLG数字线划地图7.摄影测量外业工作

外业工作流程

技术设计准备工作及拟定作业计划外业工作施测外业成果检查与验收

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