攝影測(cè)量基礎(chǔ)教案要點(diǎn)

1、20132014 學(xué)年度第一學(xué)期授課教師：課程名稱：攝影測(cè)量基礎(chǔ)授課班級(jí)：12 測(cè)量授課周數(shù)：9周學(xué)時(shí)：2總學(xué)時(shí)：18班 級(jí)： 12 測(cè)量2013 年 9 月 6 日章、節(jié)、課題 第一章：緒論教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)掌握攝影測(cè)量的定義、任務(wù) 及其發(fā)展；了解攝影信息學(xué)的 形成于發(fā)展。掌握攝影測(cè)量學(xué)基本概 念扎實(shí)的理論基礎(chǔ)是根本，從 小事做起，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)測(cè) 量行業(yè)，服務(wù)本行業(yè)的理念重點(diǎn)攝影測(cè)量的定義難點(diǎn)對(duì)攝影測(cè)量三個(gè)階段（模擬 攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量到 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量）的理解。教學(xué)方法課堂講授課件、教具無(wú)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)A章緒論一、攝影測(cè)量的定義與任務(wù)1、攝影測(cè)量的定義：攝影測(cè)量是影像

2、信息狀取、處理、提取和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。1.1 影像信息獲?。涸谶b感技術(shù)中，影像的獲取除傳統(tǒng)的框幅式膠片攝影機(jī)外，還使用全景攝影機(jī)、光學(xué)掃描儀（紅外、多光譜）、CCD（電荷耦合器件）固體掃描儀及合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（SAR等，他們提供了比黑白相片豐富多的影像信息。1.2 影像的處理：影像調(diào)色糾正、相對(duì)定向、絕對(duì)定向、空中三角測(cè)量1.3 影像的提取：在相片上進(jìn)行量測(cè)和解譯，無(wú)須接觸被攝物體本身，因而很少受到外界條件的影響。1.4 成果表達(dá)：數(shù)字高程模型（DEM、數(shù)字先畫圖（DLG、數(shù)字柵格圖（DRG、數(shù)字正攝影相圖（DOM2、攝影測(cè)量的任務(wù)：測(cè)制各種比例尺地形圖、建立地形數(shù)據(jù)庫(kù)，并為各種地理信

3、息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。二、攝影測(cè)量的發(fā)展1、模擬攝影測(cè)量1.1模擬攝影測(cè)量是用光學(xué)方法或機(jī)械方法模擬攝影過(guò)程，使兩個(gè)投影儀恢復(fù)攝影時(shí)的位置、姿態(tài)和相互關(guān)系，形成一個(gè)比實(shí)地縮小了的幾何模型，即所謂攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)，在此模型上的測(cè)量即相當(dāng)于對(duì)原物體的量測(cè)。1.2從1839年尼普斯和達(dá)意爾發(fā)明攝影術(shù)算起，攝影測(cè)量學(xué)已有100多年的歷史，而1851-1859年法國(guó)陸軍上校老賽達(dá)特提出和進(jìn)行的交會(huì)攝影測(cè)量，則被稱為攝影測(cè)量學(xué)的真正起點(diǎn)。第一次世界大戰(zhàn)中第一臺(tái)航空攝影機(jī)問(wèn)世。2、解析攝影測(cè)量2.1 解析攝影測(cè)量是用攝影測(cè)量方法快速、大面積地測(cè)定點(diǎn)位的精確方法，它是電子計(jì)算機(jī)用于攝影測(cè)量的第一項(xiàng)成果。它經(jīng)歷

4、了航帶法、獨(dú)立模型法和光束法平差三種方法的發(fā)展。2.2 20世紀(jì)70年代中期，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，解析測(cè)圖儀才進(jìn)入了商用階段。解析測(cè)圖儀是世界上首先實(shí)現(xiàn)測(cè)量成果數(shù)字化的儀器。在機(jī)助測(cè)圖軟件控制下，將在立體模型上測(cè)得的結(jié)果首先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，然后再傳送到數(shù)控繪圖機(jī)上繪出圖件。3、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量3.1 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量指的是從攝影測(cè)量和遙感所獲取的數(shù)據(jù)中，采集數(shù)字化圖形或數(shù)字影像/數(shù)字化影像，在計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種數(shù)值、圖形和影像處理，研究目標(biāo)的幾何特性和物理特性，從而獲得各種形式的數(shù)字產(chǎn)品和可視化產(chǎn)品。3.2 數(shù)字化影像的方法，一種是直接用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)和各種數(shù)字式掃描儀獲得，稱為數(shù)字影像；另一種則是用各

5、種數(shù)字掃描儀對(duì)已得到的相片影像進(jìn)行掃描，稱為數(shù)字化影像。3.3 20世紀(jì)90年代數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用化階段，并逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的攝影測(cè)量?jī)x器和作業(yè)方法。我國(guó)自行研制的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZo與JX-4A已在我國(guó)大規(guī)模用于攝影測(cè)量生產(chǎn)作業(yè)，并在國(guó)際上得到應(yīng)用。發(fā)展防齡原始資料投影方式儀器隹作方式產(chǎn)品模擬 攝影窩量物理投居模擬淘圖核手工操作模擬產(chǎn)招解析 攝影潮顯愫片融寧授怨解析冽國(guó)伙機(jī)助 作北員烽作模融產(chǎn)品 敷字產(chǎn)晶數(shù)字?jǐn)z影疆景鈍字優(yōu)矗傕 劭字史惟勃宇投筋計(jì)事機(jī)自動(dòng)化操作-作業(yè)員干？S數(shù)宅產(chǎn)品 密帆產(chǎn)品表1攝影測(cè)量的發(fā)展歷程三、影像信息學(xué)的形成與發(fā)展1、影像信息的形成：攝影測(cè)量與遙感技術(shù)

6、有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，成為地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集與更新的重要手段；反過(guò)來(lái)， GIS是攝影測(cè)量與遙感技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、表達(dá)和應(yīng)用的重要平臺(tái)。三者之間有機(jī)地結(jié)合，導(dǎo)致信息科學(xué)分支一一影像信息科學(xué)的形成。2、影像信息學(xué)是由攝影測(cè)量學(xué)、遙感、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、 計(jì)算機(jī)視覺(jué)、專家系統(tǒng)、航天科學(xué)和傳感器技術(shù)等相結(jié)合的一個(gè)邊緣學(xué)科。課后教學(xué)反思2013年11月1日班級(jí)：12測(cè)量章、節(jié)、課題第二章：影像獲取及其基本知識(shí)教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)了解攝影機(jī)原理和航空攝影 實(shí)施過(guò)程，掌握空中攝影的基 本要求掌握航空攝影對(duì)空中攝 影的基本要求培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的學(xué)習(xí)和細(xì)心

7、工作態(tài)度重點(diǎn)航空攝影實(shí)施過(guò)程設(shè)計(jì)， 航空攝影對(duì)空中 攝影的基本要求難點(diǎn)航空攝影對(duì)空中攝影的基本 要求教學(xué)方法課堂講授課件、教具無(wú)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)第二章：影像獲取及其基本知識(shí)一、攝影原理與攝影機(jī)1、攝影定義：攝影是根據(jù)小孔成像原理，用一個(gè)攝影物鏡代替小孔，在成像平面處放置感光材料，物體 的投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚焦于感光材料上，感光材料受成像光線的光化學(xué)作用后生成潛像，再經(jīng)攝影 處理得到光學(xué)影像，這一過(guò)程稱為攝影。2、攝影機(jī)：攝影機(jī)的結(jié)構(gòu)形式種類繁多，其基本結(jié)果大致相同，它可由鏡箱和暗箱兩個(gè)基本部分組成， 一般由物鏡、光圈、快門、暗箱、剪影器及附加裝置組成。鏡箱體是一可以調(diào)節(jié)攝影物鏡與像框平面之 間

8、距離的封閉筒，暗箱是存放感光材料用的。2.1 物鏡：攝影機(jī)物鏡是一個(gè)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，它由多個(gè)透鏡組合而成。在攝影時(shí)起成像和聚光作用，它 能聚集被攝物體較多的投射光線，使得像框平面上的影像有較高的亮度。 1112.2 物鏡的成像公式：一 十=一DdF圖1物鏡的成像2.3 物鏡的像場(chǎng)、像場(chǎng)角、分解力：在視場(chǎng)面積內(nèi)能獲得清晰影像的區(qū)域稱為像場(chǎng)，而物鏡像方主點(diǎn)與像場(chǎng)直徑所張的角稱為像場(chǎng)角，分解力一般以1m碗度內(nèi)能清晰分辨的線條數(shù)來(lái)表示。2.4 物鏡的光圈與光圈號(hào)數(shù)：光圈的作用主要是控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入物鏡的光量，并且限制物鏡成像質(zhì)量較 差的邊緣部分的入射光。2.5 攝影機(jī)快門：攝影機(jī)快門是控制曝光時(shí)間的機(jī)件

9、裝置，它是攝影機(jī)的重要部件之一。2.6 檢影器：用來(lái)調(diào)整像距使檢影平面上的影像清晰的過(guò)程叫做對(duì)光。3、攝影機(jī)簡(jiǎn)介3.1 攝影機(jī)按使用目的分為專業(yè)攝影機(jī)和普通攝影機(jī)兩大類。量測(cè)用的攝影機(jī)屬于專業(yè)的攝影機(jī)，普通攝影機(jī)指日常生活中用來(lái)攝取生活照片或其他用的攝影機(jī)。3.2 量測(cè)用攝影機(jī)的特點(diǎn)：具備良好的光學(xué)特性，其物鏡的畸變差要小，分辨率高，透光率強(qiáng)，而且攝影機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定，要求在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能保持內(nèi)在關(guān)系不發(fā)生變化。安裝在飛機(jī)上對(duì)地面能自動(dòng)地進(jìn)行連續(xù)攝影的攝影機(jī)稱為航攝機(jī)。攝影機(jī)像面框架上有無(wú)框標(biāo)標(biāo)志是區(qū)分量測(cè)用攝影機(jī)和非量測(cè)用攝影機(jī)的重要標(biāo)志。攝影機(jī)的內(nèi)方位元素有像主點(diǎn)（x0、y0、f） , （

10、x0、y0）為精確測(cè)定出像片主點(diǎn)在框標(biāo)坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，攝影機(jī)物鏡后主點(diǎn)到像片主點(diǎn)的垂距稱為攝影機(jī)主距。3.3 數(shù)碼式攝影機(jī)按照相機(jī)的核心成像感光器件有兩種：廣泛使用的CCD電荷耦合器件圖像圖像傳感器，另一種是CMO電補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器。二、航空影像的獲取及空中攝影的基本要求1、航空攝影實(shí)施過(guò)程1.1 當(dāng)需要采用航空攝影測(cè)量的方法測(cè)制某一地區(qū)的地形圖時(shí)，測(cè)圖單位應(yīng)向承擔(dān)空中攝影的單位提出航空攝影任務(wù)委托書(shū)，并簽訂航攝協(xié)議書(shū)或合同。確定航拍區(qū)域和航拍比例尺，根據(jù)地形選擇航攝儀， 對(duì)像片的重疊度的要求，規(guī)定提交資料成果的內(nèi)容、方式和期限。1.2 空中攝影實(shí)施：空中攝影應(yīng)選在天空晴朗少云、能

11、見(jiàn)度好、氣流平穩(wěn)的天氣進(jìn)行，攝影時(shí)間最好是中午前后幾小時(shí)。1.3 影像處理與資料驗(yàn)收：影像處理包括底片沖洗、正片印刷、像片索引圖的拍照沖曬等工作。2、攝影測(cè)量對(duì)空中攝影的基本要求2.1 像片切斜角：像片傾斜角指的是攝影機(jī)物鏡主光軸與鉛垂線之間的夾角，由于飛機(jī)的穩(wěn)定性和攝影操作的技能限制，航攝機(jī)主光軸在曝光時(shí)總會(huì)有微小的傾斜，按規(guī)定要求像片傾斜角應(yīng)小于2。-3。，這種方式稱為豎直攝影。2.2 攝影航高：攝影航高 H,是指航攝儀物鏡中心 S在攝影瞬間相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高度。根據(jù)所取基準(zhǔn)面的不同，航高可分為相對(duì)航高和絕對(duì)航高。相對(duì)航高是航攝儀物鏡中心S在攝影瞬間相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高度。絕對(duì)航高是航攝

12、儀物鏡中心S在攝影瞬間相對(duì)于大地水準(zhǔn)面的高度。2.3 攝影比例尺：攝影比例尺是指空中攝影計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)的像片比例尺。航攝比例尺要考慮成圖比例尺、攝影比例尺、攝影內(nèi)頁(yè)成圖方法和成圖精度等因素來(lái)選取，另外還要考慮經(jīng)濟(jì)性和攝影資料的可實(shí)用性。，一 r 1f，一八在實(shí)際應(yīng)用中，航空攝影比例尺是由攝影機(jī)的主距和攝影航高來(lái)確定的，即一二一,m為航攝比例尺分m H母，f為航攝儀的主距，H為攝影航高。2.4 像片重疊度：重疊影像與像幅邊長(zhǎng)之比的百分?jǐn)?shù)表示，則稱為航向重疊度，兩航帶像片之間有一定的影像重疊，這種重疊影像部分稱為旁向重疊，其重疊影像與像幅邊長(zhǎng)之比的百分?jǐn)?shù)稱為旁向重疊度。航向重疊度PX % = 醫(yī)M 1

13、00%跨向重疊度Py %= 2 M 100%,像片的重疊部分是立體觀察和像片模型 l xl y鏈接所必須的條件，在航向方向必須要有三張相鄰像片有公共重疊影像，這一公共重疊部分稱為三度重疊部分，這是攝影測(cè)量選定控制點(diǎn)的要求。所以，一般情況下要求航向重疊度保持在60%-65%最小不能小于53% 旁向重疊度保持在 30%-50% 最小不能小于 15%2.5 攝影基線：沿航線方向兩相鄰攝影站之間的距離稱為攝影基線B,如圖所示，圖中 S1和S?2為相鄰攝影站航攝儀物鏡中心，航攝像片的像幅邊長(zhǎng)為l ,其相應(yīng)被攝地面的實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng),由平行四邊形11fS1S2A1A2,可信 B = S1S2 = AA = L

14、 P %_ = （1 p %_）又因?yàn)?一=,L = ml ,所 xxL m H以b =（1 - Fx %mi,同理可得旁向航帶間距DY =（1 py %mi2.6 航帶彎曲度：航帶彎曲度是指航帶兩端像片主點(diǎn)之間的直線距離L與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到該直線垂距d的比，一般采用百分?jǐn)?shù)表示，即R% = - x 100%,航帶彎曲度一般規(guī)定不超過(guò)3%。L2.7 像片旋偏角：相鄰兩像片的主點(diǎn)連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標(biāo)連線之間的夾角稱為像片的旋偏角，習(xí)慣用K表示。3、空中攝影質(zhì)量的評(píng)價(jià)：（1）負(fù)片上影像是否清晰、框標(biāo)影像是否齊全，像幅四周指示器件的影像是否清晰可辨。（2）由于太陽(yáng)高度角的影響，第五

15、陰影長(zhǎng)度是否超過(guò)攝影規(guī)范的規(guī)定，地物陰暗和明亮部分的細(xì)部能否辨認(rèn)清楚。（3）航攝負(fù)片上是否存在云影、劃痕、斑點(diǎn)、折傷和乳劑脫落等現(xiàn)象。（4）負(fù)片上黑度、影像反差、灰霧度不得大于規(guī)范要求，是否滿足影像清晰、色調(diào)一致、層次豐富、反差適中的要求。（5）航帶的直線性、航帶間的平行性、像片影像的重疊度、航高差和攝影比例尺等都要檢查評(píng)定， 并不得超出規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。課后教學(xué)反思教案2013年11月8日班級(jí)：12測(cè)量章、節(jié)、課題第三章：?jiǎn)螐埡綌z相片解析教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)學(xué)習(xí)單張航片解析方法及原 理理解共線方程和單點(diǎn)空 間后方交會(huì)原理培養(yǎng)學(xué)生重點(diǎn)共線方程難點(diǎn)理解共線方程和單點(diǎn)空間后 方交會(huì)

16、及立體像對(duì)前方 交會(huì)教學(xué)方法課堂講授課件、教具教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)第三章單張航攝像片解析一、中心投影的基本概念1、中心投影和正攝投影的概念1.1 中心投影：投影光線組中所有光線會(huì)聚一點(diǎn)。1.2 正攝投影：光線組中所有光線相互平行且垂直于投影平面。f S/ J/i的i/ i /aB ；用jbj中.i t tv St 1圖12、正片和負(fù)片1.1 正片：像片在投影中心和被攝物體之間1.2 負(fù)片：像片在投影中心和被攝物體同側(cè)3、攝影測(cè)量的主要任務(wù)：把地面按中心投影規(guī)律獲得攝影比例尺像片，轉(zhuǎn)換成按圖比例尺要求的符合正攝投影規(guī)律的影像。4、航攝像片上特殊的點(diǎn)、線、面4.1 透視變換：假設(shè)攝影地面為水平面，像平面

17、和地平面之間的中心投影變換關(guān)系稱為透視變換關(guān)系。4.2 像片傾角、像主點(diǎn)、攝影機(jī)主距、航高像片傾角：攝影平面 P和地平面E是以物鏡中心 S為投影中心的兩個(gè)透視平面，兩透視平面的交線TT稱為透視軸或跡線，兩平面的夾角a稱為像片傾角。像主點(diǎn)：過(guò)S作P面的鉛垂線與像片交于 o,與地面交于O, o稱為像主點(diǎn)，O稱為地主點(diǎn)，So稱為 攝影機(jī)主光軸也叫攝影機(jī)主句f。過(guò)S作E面的鉛垂線，SN=H ,稱為航高。二、攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)1、像方空間坐標(biāo)系和物方空間坐標(biāo)系1.1 像方空間坐標(biāo)系：描述像點(diǎn)位置的像方空間坐標(biāo)系1.2 物方空間坐標(biāo)系：描述地面點(diǎn)位置的物方空間坐標(biāo)系2、像方空間坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系：以像主

18、點(diǎn)為原點(diǎn)，兩坐標(biāo)軸平行于框標(biāo)坐標(biāo)系的坐標(biāo)系。像空間坐標(biāo)系：以像片的攝影中心S為坐標(biāo)原點(diǎn)，x、y軸與像平面坐標(biāo)系的 x、y軸平行，z軸與主光軸重合。像空間輔助坐標(biāo)系：建立一個(gè)統(tǒng)一的像空間坐標(biāo)系，稱為像空間輔助坐標(biāo)系S-uvw3、物方空間坐標(biāo)系攝影測(cè)量坐標(biāo)系：將像空間輔助坐標(biāo)系S-uvw沿著w軸反方向平移至地面點(diǎn)P,得到的坐標(biāo)系P-X pY pZ p稱為攝影測(cè)量坐標(biāo)系。地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系：攝影測(cè)量坐標(biāo)系與地面測(cè)量坐標(biāo)系之間建立一種過(guò)渡性的坐標(biāo)系，稱為地面 攝影測(cè)量坐標(biāo)系，用 D-X tpY tpZ tp表不。地面測(cè)量坐標(biāo)系：指的是地圖投影坐標(biāo)系， 是國(guó)家測(cè)圖所采用高斯-克呂格3。帶或6。帶投影的平

19、面 直角坐標(biāo)系。三、航攝像片的內(nèi)外方位元素圖2內(nèi)方位元素3.2外方位元素：0、叭父、Xs、Ys、Zs圖3外方位線元素四、空間直角坐標(biāo)系之間的變換4.1 平面直角坐標(biāo)系之間的變換x cos - sin : I x y,llsincos : ly4.2 空間坐標(biāo)系之間的變換01 cos .0一 sin邛1 cos K一 sinco010sin父coscosin邛0cosI 0VI -I 0v = 0 cos 值w 0 一 sin 8- sin0 xcos 父0y01五、中心投影構(gòu)像方程及單張像片空間后方交匯5.1共線方程地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系 D - XtpYt pZtp及像空間輔助坐標(biāo)系 S - u

20、vw之間的關(guān)系XA - XS IM ；sNa - Zs像空間輔助坐標(biāo)系S- uvw與像空間坐標(biāo)系之間的關(guān)系-x 1yf 一a1a2blb2b3c1lu-c2c3經(jīng)過(guò)推導(dǎo):fai(XA-Xs)(Ya*c/Za)一a3(XA-Xs)b3(YA-Ys)C3(Za一Zs)fa2(XA-Xs)b2(YA-Ys)C3(ZA-ZS)一aJXA-Xs)b3(YA-Ys)C3(Za-Zs)共線方程是攝影測(cè)量中最重要、最基本的公式。圖3中心投影構(gòu)像方程5.2單張像片的空間后方交匯已知三套坐標(biāo)（像點(diǎn)坐標(biāo)和地面控制點(diǎn)坐標(biāo)），求得共線方程中的 6個(gè)未知數(shù)。為了求得精確的未知 數(shù)和精度評(píng)定，經(jīng)常選取 3套以上坐標(biāo)，進(jìn)行平

21、差求得 6個(gè)參數(shù)。圖4單張空間后方交會(huì)六、航攝像片比例尺6.1 像片水平且地面為水平面的構(gòu)像比例尺6.2 像片水平而地面有起伏的像片構(gòu)像比例尺1 _ f m H - h6.3像片傾斜而地面為水平面的構(gòu)像比例尺(cos H習(xí)題：1、推算R矩陣中a1、a2、a3、bb2、b3、G、c2、c3、的值。教案2013年11月15日班級(jí)：12測(cè)量章、節(jié)、課題第四章：攝影立體像對(duì)解析教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)了解立體觀察的條件，掌握立 體像對(duì)的相對(duì)定向和絕對(duì)定 向理解連續(xù)像對(duì)定向和絕對(duì) 定向的的過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)生活，積極進(jìn)取的 人生態(tài)度重點(diǎn)掌握絕對(duì)定向和相對(duì)定向難點(diǎn)對(duì)絕對(duì)定向和相對(duì)定向的理 解教

22、學(xué)方法課堂講授課件、教具教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)一、立體觀察與量測(cè)1.1 單眼觀察只能判斷物體的存在和方向，但不能判別物體的遠(yuǎn)近；雙眼觀察有生理視差，產(chǎn)生遠(yuǎn)近不向 感覺(jué)。1.2 立體視覺(jué)存在一定限度。二、像對(duì)立體觀察2.1 像對(duì)立體觀察是立體測(cè)量的基本手段。2.2 立體量測(cè)條件：兩張像片必須是由相鄰兩攝站對(duì)同一物體攝影所獲得的，要后影像重疊；兩眼必須 分別各張像片；像片所安置位置必須使相應(yīng)視線成對(duì)相交，即像片定向，以保證兩視線在同一平面 內(nèi)。2.3 像對(duì)立體觀察的效果：正立體、反立體、零立體2.4 像對(duì)立體觀察的工具：立體眼鏡三、立體像對(duì)基本概念1.1術(shù)語(yǔ)定義立體像對(duì)定義：由不向攝影站攝取的、具有一定攝

23、影重疊的兩張像片稱為立體像對(duì)。核面：同名光線共面，這個(gè)平面叫核面，所有的核面都通過(guò)核線。過(guò)像底點(diǎn)的核面稱為垂核面，過(guò) 像主點(diǎn)的核面稱為主核面。核點(diǎn)：基線及其延長(zhǎng)線與像平面的交點(diǎn)核線：核面與像平面的交線叫做核線，同名像點(diǎn)一定在同名核線上。標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)：攝影基線水平的兩張水平像片組成的立體像對(duì)叫做標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)。三、立體像對(duì)的前方交會(huì)3.1 立體像對(duì)的前方交會(huì)：利用立體像對(duì)兩張像片的內(nèi)外方位元素和同名像點(diǎn)的像坐標(biāo)結(jié)算相應(yīng)地面點(diǎn) 坐標(biāo)的工作，叫做空間前方交會(huì)。3.2 立體像對(duì)前方交會(huì)公式含義及推算：圖1立體像對(duì)的空間前方交會(huì)已知：量得兩像點(diǎn)坐標(biāo)xy1、Zp x2、y2、z2 ，兩航片內(nèi)外方位元素X0、

24、y0、f、XS1、YSp ZS1、XS2、YS2、ZS2、露、巴、小嶼2、邛2、k2,由外方位元素線元素計(jì)算的分量Bx、By、Bz,由外方位元素角元素計(jì)算像空間輔助坐標(biāo)系XY、ZX2、Y2、Z2,像空間坐標(biāo)系一攝影測(cè)量坐標(biāo)系X1X X1一XY=MyY，二M，y.工一i i-fi iZ，二 f 一X1xlXxnAY=N Y=NY,N工一用一S、a、A三點(diǎn)共線，可以寫出N為投影系數(shù)。f2X1Bx1AXl兩個(gè)攝影測(cè)量坐標(biāo)系關(guān)系：Y=By+ AYZL用一NX = Bx NXBxZ _ BzXNZ = Bz NZXZ _XZBxZ 一 BzXXZ -XZ NY - (By NY ) = QQ叫模型上下視

25、差，如果模型成立，同名光線對(duì)對(duì)相交，各點(diǎn)的為0。3.3 用標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)確定模型點(diǎn)空間坐標(biāo)的公式XY-x01 01f-xN y02 I02f式中p0設(shè)以H表示攝站對(duì)任一地面點(diǎn) A的相對(duì)航高，則H = -AZ ,所以p01 MB=x10 -x；叫做地面點(diǎn)A在標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)上的左右視差。各地面所以p0為按該點(diǎn)像比例尺縮小后的攝影基線長(zhǎng)度，稱為該點(diǎn)的像片基線。在標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)上, 點(diǎn)的左右視差等于按該點(diǎn)像比例尺縮小后的攝影基線長(zhǎng)度。3.4 標(biāo)準(zhǔn)式像對(duì)的高差公式如圖所示，P、P2為標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)，設(shè)地面點(diǎn)A為起始點(diǎn)，其相對(duì)航高為左右視差為0P1A為任意地面點(diǎn)，其相對(duì)航高為H、左右視差為p0(1)得:H1 =B

26、0f p1H1 =B0f p則地面點(diǎn)相對(duì)于起始點(diǎn)的高差為B h = H1 - H f p1-：0f0=Bf p00P1 Pp001 H1 P 表示，即 AP = P P1定義任意點(diǎn)的左右視差與起始點(diǎn)的左右視差的差值稱為左右視差較差，以0對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)式立體像對(duì)，則AP0 = p0 p0 , p0 = p10+AP0 - Ah =產(chǎn)一0H1和Pi p&hP一。結(jié)論：AP相等的點(diǎn)高程必相等。H1 - h四、立體像對(duì)的相對(duì)定向元素和立體模型的絕對(duì)定向元素4.1 兩張航片在地面輔助坐標(biāo)系中的12個(gè)外方位元素左片：XSpYSi、Zsq中1、。右片：XS2、YS2、ZS2、02、中2、花24.2 相對(duì)定向和絕對(duì)

27、定向確定兩張航片相對(duì)位置關(guān)系叫做相對(duì)定向，確定該像片相對(duì)于地輔坐標(biāo)系的絕對(duì)方位，這個(gè)過(guò)程叫 做立體像對(duì)的絕對(duì)定向。相對(duì)定向元素：T、V、Am、中、Ak絕對(duì)定向元素：確定兩張航片的像對(duì)方位元素后，知道左片或者右片的外方位元素和基線B長(zhǎng)度，就可以按前面的關(guān)系求出右像片的外方位元素。4.3 立體像對(duì)的相對(duì)定向元素連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向元素系統(tǒng)：以左片的像空間輔助坐標(biāo)系為攝影測(cè)量坐標(biāo)系，右片相對(duì)于左片的相 對(duì)定向元素有yV A豆、甲、仁。單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向元素系統(tǒng)：以攝影基線為X軸，Z軸在做核面內(nèi)，這種攝影測(cè)量坐標(biāo)系叫做基線坐標(biāo)系。相對(duì)定向元素 加、修、汰 馬、久2, 7為左主核面上左主光軸與攝影基線的垂線（

28、即Z軸）之間的夾角，K1為左像片上左主核線與像平面坐標(biāo)系X1軸間的夾角，W為左右兩像片主核面之間的夾角。4.4 立體像對(duì)模型的絕對(duì)定向元素在恢復(fù)立體像對(duì)的兩張像片的相對(duì)方位的基礎(chǔ)上，用來(lái)確定立體像對(duì)（立體模型）在地面輔助坐標(biāo)系正確方位和比例尺所需要的參數(shù)，叫立體像對(duì)的絕對(duì)定向元素。絕對(duì)定向元素是 B,Xs,Ys,Zs, ：工五、立體像對(duì)的相對(duì)定向5.1共面條件方程的一般形式件。圖2連續(xù)像對(duì)定向共面條件相應(yīng)光線和攝影基線共處于一個(gè)核面內(nèi)，這也是恢復(fù)立體像對(duì)的相對(duì)方位的幾何條件，稱為共面條如圖（2）所示，在攝影站S、S處攝取一個(gè)立體像對(duì) PP,任一地面點(diǎn)A在像片P和P上的相應(yīng)像點(diǎn)分別為 a、a。圖

29、中S - XYZ為所選定的攝影測(cè)量坐標(biāo)系。過(guò)S作一輔助的攝影測(cè)量坐標(biāo)系S- XYZ,使其各坐標(biāo)軸與S - XYZ的相應(yīng)坐標(biāo)軸平行。設(shè) X,Y, Z為a點(diǎn)在坐標(biāo)系S - XYZ中的坐標(biāo)；X：Y；Z為a點(diǎn)在坐標(biāo)系S - XYZ中的坐標(biāo)，Bx、By、Bz為S點(diǎn)在坐標(biāo)系S - XYZ中的坐標(biāo)。則由向量代數(shù)知，向量 SS、Sa和Sa共面的充要條件是他們所組成的數(shù)量向量積等于零，即SSSaxST） = 0,這就是共面方程的向量表達(dá)式。其相應(yīng)的坐標(biāo)表達(dá)形式為BxBy BzY Z = 0- Bx By Bz】Z5.2連續(xù)像對(duì)系統(tǒng)相對(duì)定向元素的計(jì)算共面條件方程線性化：在連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向中，總認(rèn)為左方像片在攝影測(cè)

30、量坐標(biāo)系S - XYZ中是固定不動(dòng)的，只移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)右方像片就行了。也就是說(shuō)，左方像片在S - XYZ中的角方位元素和攝影測(cè)量坐標(biāo)X,Y, Z是已知的。像對(duì)的相對(duì)定向元素便是右方像片對(duì)于攝影測(cè)量坐標(biāo)系S - XYZ的“外方位元素” ：By、Bz、爐、而、記，依空間坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)變換式求出右片上相應(yīng)像點(diǎn)a在攝影測(cè)量坐標(biāo)系S - XYZ中的坐標(biāo)X ； Y ； Z 的近似值。(X)01 (Y)0 (z)1-x=M，y，:- f 一其中M為右片對(duì)攝影測(cè)量坐標(biāo)系 S- XYZ的旋轉(zhuǎn)矩陣，是 涉、盯、父的函數(shù)；x；y：-f是右片上相應(yīng)像點(diǎn)a的像空間坐標(biāo)。若將這些近似值代入到共面方程式中，則左方的三階行列式必不等

31、于零，而等于某一非零的數(shù)值 R,則有BxByB0X Y Z = R,此時(shí)沒(méi)有滿足共面條件。要使共面條件得以滿足，必須在相對(duì)定向元 (X)0 (Y)0 (Z)0素的近似值中加入相應(yīng)的改正數(shù)，即有Bx By + dByXYX + dX Y + dY Bz + dBzZ = 0Z + dZ 共面條件方程線性化設(shè)初始值為：；，-0,4, By0, Bz0相應(yīng)改正數(shù)為：d 2 = 2 - 0, d 2 = 2 - 0, d, 2 = 2 - ；,dBy = By - By0, dBz = Bz - Bz0按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)干, 干一 干,-d 2 一dBy -dBz = 0F 22； By 汨zXI:Z1r

32、Xi- 0XYY，=1 0cY，二|-ZHcy1 二 X，匕1!X，三0 2 jZ11 1yZj ! 0 .F 二 FF =(F) d 2 d 2二, 2-2X YX Y共面條件方程線性化之后:Bx By BzBx By BzBx By BzZ7XYZdA +XYZd邛+XYZdAK 一X Zv 97dBy00Z YZ 0 XY X 0X ZX Y+ dBz + R = 0X，Y5.3連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向元素的計(jì)算過(guò)程(1)輸入原始數(shù)據(jù)(x1, y1, x2, y2, f ,叼，必，應(yīng))。定向點(diǎn)的像坐標(biāo)xi , yi (n之5)；航攝儀主距f ；已知的左片的旋轉(zhuǎn)矩陣 M；給定的模型分量Bxo(2)

33、確定相對(duì)定向元素的初始近似值。在近似垂直攝影的情況下，這 5個(gè)相對(duì)定向元素的近似值?？山o定為零。(3)由已知的近似值計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣( M： M)計(jì)算X、Y、Z、X： Y： Z。(4)解算相對(duì)方位元素改正數(shù) dco2、d%、d% dBy. dBz和改正值中尸=吟+d書(shū)，。尸=必+d。，及”=4+dM，By. = Byk +dByk 中Bzk 1 = Bzk dBzk 1(5)直到所求出的相對(duì)定向元素的改正數(shù)在規(guī)定的限差內(nèi)，最后一次迭代計(jì)算所求得的改正后的相 對(duì)定向元素值作為該像對(duì)的相對(duì)定向元素的精確值使用。5.4立體模型的絕對(duì)定向當(dāng)一個(gè)立體像對(duì)完成相對(duì)定向之后，相應(yīng)光線在各自的核面內(nèi)成對(duì)相交，其交

34、點(diǎn)的集合便形成了一 個(gè)與實(shí)地相似的幾何模型。這些模型點(diǎn)在攝影測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，可用空間前方交會(huì)的方法計(jì)算出來(lái)。 但這樣建立的模型是相對(duì)于攝影測(cè)量坐標(biāo)系的，他在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位是未知的，其比例尺也是任 意的，現(xiàn)在的問(wèn)題就是要確定立體模型在地面坐標(biāo)系中的正確方位和比例尺規(guī)劃因子，從而確定出各模型點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)在地輔坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，這項(xiàng)工作就叫做立體模型的絕對(duì)定向。攝影測(cè)量坐標(biāo)系到地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換：XTa1a2a3 X X0 I|丫T二九 kb2b3 |Y |+YoZtCC2c3 MZo _|簡(jiǎn)化公式：XT =?一MX+X0，其中XT代表模型點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)在地面輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)

35、列向量；X代表模型點(diǎn)在模型坐標(biāo)系中的坐標(biāo)列向量；X0代表模型坐標(biāo)系原點(diǎn)在地面輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo);M代表模型坐標(biāo)系對(duì)于地面輔助坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)矩陣。至少需要兩個(gè)平高控制點(diǎn)和一個(gè)高程點(diǎn)解算絕對(duì)定向元素。課后教學(xué)反思2013年11月22日班級(jí)：12測(cè)量章、節(jié)、課題第五章：航測(cè)立體測(cè)圖基礎(chǔ)教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法課堂講授課件、教具無(wú)一、立體測(cè)圖的概述1.1立體測(cè)圖：立體像對(duì)經(jīng)過(guò)相對(duì)定向、絕對(duì)定向、空間前方交會(huì)重建地面立體模型后,在此模型上進(jìn)行 量測(cè)，狀取地理基礎(chǔ)信息。1.2立體測(cè)圖的發(fā)展：模擬法立體測(cè)圖、解析法立體測(cè)圖、數(shù)字化測(cè)圖( VirtuZo、JX - 4)二、模擬法

36、立體測(cè)圖原理及作業(yè)過(guò)程2.1 模擬解析立體測(cè)圖是以一個(gè)像對(duì)作為測(cè)圖的基本單元，根據(jù)攝影過(guò)程幾何反轉(zhuǎn)原理，采用光學(xué)或機(jī)械投影的方法，在室內(nèi)重建和攝區(qū)地面相似的立體模型，再在構(gòu)成的立體模型上進(jìn)行量測(cè)，從而獲得該攝區(qū)的地形原圖。2.2 模擬法立體測(cè)圖步驟：內(nèi)定向相對(duì)定向絕對(duì)定向立體測(cè)圖2.3 投影器的微小運(yùn)動(dòng)對(duì)承影面上投影點(diǎn)位產(chǎn)生變化的規(guī)律(1)運(yùn)動(dòng)bx螺旋的影響dX = dbxdY = 0(2)運(yùn)動(dòng)by螺旋的影響dX = 0dY = dby(3)運(yùn)動(dòng)bz螺旋的影響X dX = dbzHY dY = dbzH(4)運(yùn)動(dòng)6螺旋的影響dX d . HY2dY = H(1 )d .H(5)運(yùn)動(dòng)邛螺旋的影響

37、XY dY d HX2 dX = H(1 一 一)d ：HdX = -Yd dY = Xd(7)總的影響dX = dbxdY = dby(6)運(yùn)動(dòng)K螺旋的影響XX2XY dbz H(1 -)d j -d - YdHH2HYY2XYdbz H(1 一件；一d : XdHH2H2.3 模擬法立體測(cè)圖作業(yè)過(guò)程及儀器簡(jiǎn)介(1)像片的內(nèi)定向：恢復(fù)攝影光束，使像主點(diǎn)與投影主光軸重合(2)立體像對(duì)的相對(duì)定向： X方向的差異稱為左右視差 P , Y方向的差異稱為上下視差 Q。當(dāng)升降測(cè)繪 臺(tái)時(shí)，左右視差可以消除，只存在上下視差。(3)相對(duì)定向點(diǎn)的選擇(4)連續(xù)像對(duì)相對(duì)定向的作業(yè)步驟：dby、d父、dbz、d中、

38、ds2.4 立體模型的絕對(duì)定向立體模型進(jìn)行相對(duì)定向后，建立了與地面相似的立體模型。必須將該模型納入到地面測(cè)量坐標(biāo)系中,并歸化比例尺，這一過(guò)程稱為立體模型的絕對(duì)定向。絕對(duì)定向分兩大步完成，即確定模型比例尺與模型置平。2.5 模擬測(cè)圖儀簡(jiǎn)介(1)投影方式分類：光學(xué)投影類、機(jī)械投影類、光學(xué)機(jī)械投影類(2)交會(huì)方式分類：直接交會(huì)、間接交會(huì)(3)模擬測(cè)圖儀的主要結(jié)構(gòu)：投影系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)、測(cè)圖系統(tǒng)和外圍設(shè)備組成。三、解析測(cè)圖儀簡(jiǎn)介利用共線方程和共面方程完成立體像模型的重建工作，建立數(shù)字立體模型，實(shí)現(xiàn)被攝目標(biāo)的數(shù)字信 息的提取。3.1 解析測(cè)圖儀的組成：精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控測(cè)繪桌、接口設(shè)備和

39、其他終端設(shè)備。3.2 解析測(cè)圖儀的特點(diǎn)：精度高、功能強(qiáng)、效率高、具有機(jī)助繪圖功能、實(shí)現(xiàn)測(cè)圖自動(dòng)化、建立地圖數(shù)據(jù) 庫(kù)。3.3 解析測(cè)圖儀工作的原理作業(yè)人員把立體像片對(duì)安放在解析測(cè)圖儀左、右像片盤上，將攝影參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中。接著進(jìn)行 內(nèi)定向，用測(cè)標(biāo)逐次對(duì)準(zhǔn)每張像片的框標(biāo)，由應(yīng)用程序完成內(nèi)定向，即確定出每張像片的主點(diǎn)位置以及 像片坐標(biāo)系與儀器坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。再分別照準(zhǔn)相對(duì)定向點(diǎn)和絕對(duì)定向點(diǎn)，獲取它們的像點(diǎn)坐標(biāo) 之后，應(yīng)用程序?qū)λ鼈冞M(jìn)行解算，求出各定向元素存儲(chǔ)備用。外方位元素X$ Ys、Zs、2、bi、Ci已知，尚有7個(gè)參數(shù)X1、y1、x2、y2、XA、Y ZA待定。 在此測(cè)圖儀可以根據(jù)輸入像

40、點(diǎn)坐標(biāo)，求出相應(yīng)物點(diǎn)的空間坐標(biāo)，亦可以根據(jù)輸入相應(yīng)物點(diǎn)坐標(biāo)，求出相 應(yīng)像點(diǎn)的坐標(biāo)。課后教學(xué)反思教案2013年11月29日班級(jí)：12測(cè)量章、節(jié)、課題第六章：解析空中二角測(cè)量基礎(chǔ)教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)掌握解析空中三角測(cè)量原理學(xué)會(huì)空三解析的方法及原 理培養(yǎng)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、嚴(yán)于利己的 作風(fēng)重點(diǎn)空三流程難點(diǎn)對(duì)解析空三的理解教學(xué)方法課堂講授課件、教具無(wú)一、解析空中三角測(cè)量概述根據(jù)少量的野外控制點(diǎn)和像片點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)解析的方法，求出相應(yīng)地面點(diǎn)的地面坐標(biāo)。解析空中三角測(cè)量采用的平差模型：航帶法、獨(dú)立模型法和光束法。二、航帶法解析空中三角測(cè)量2.1 航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量是在每條航線構(gòu)成航帶模型后

41、，各航帶依次根據(jù)本航帶地面控制點(diǎn)和上一條相鄰航帶公共點(diǎn)進(jìn)行概略定向，是全區(qū)域的各條航帶統(tǒng)一在共同的坐標(biāo)系中。然后以單個(gè)航帶模型作 升-個(gè)基本單元，利用地面控制點(diǎn)的攝影測(cè)量坐標(biāo)與實(shí)際地面坐標(biāo)相等以及相鄰航帶公共點(diǎn)坐標(biāo)相等為 條件，將這些點(diǎn)經(jīng)概略絕對(duì)定向后的坐標(biāo)作為觀測(cè)值，用平差方法在全區(qū)域同時(shí)整體解算各條航帶模型 的非線性變形糾正系數(shù)，從而求得各個(gè)加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。2.2 航帶模型的建立：建立航帶模型實(shí)際就是求得各模型點(diǎn)在統(tǒng)一的航帶像空間輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。1、像對(duì)的相對(duì)定向1）建立單個(gè)立體模型：以A張航片的像空間輔助坐標(biāo)系作為像空間輔助坐標(biāo)系，以后各模型的像 空間輔助坐標(biāo)系與赤-個(gè)像空間輔助坐

42、標(biāo)系平行；但是模型比例尺和坐標(biāo)原點(diǎn)不同。2）建立統(tǒng)一的航帶自由網(wǎng)：2、模型比例尺歸化2.2航帶模型的概略絕對(duì)定向航帶模型概略絕對(duì)定向目的是將航帶模型在統(tǒng)一的航帶像空間輔助坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到航帶統(tǒng)一的A和B,根據(jù)式（）將地面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)地面參考坐標(biāo)系中，取得模型的概略坐標(biāo)，為區(qū)域網(wǎng)整體平差做準(zhǔn)備。1、地面參考坐標(biāo)系的建立：根據(jù)首條航帶模型內(nèi)兩地面控制點(diǎn) 換到X軸大致與航帶平行的地面參考坐標(biāo)系。b 01X Xj一 a 0 Y - YAZt2、坐標(biāo)重心化：對(duì)地面參考坐標(biāo)系中地面控制點(diǎn)坐標(biāo)和航帶模型輔助坐標(biāo)系中模型點(diǎn)坐標(biāo)的重心化。3、航帶模型的概略定向：是將航帶模型作為一個(gè)整體，通過(guò)空間相似變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，公

43、式如下:xlUi一axg 1=兒RVYgW AZg2.4航帶法區(qū)域網(wǎng)平差航帶法區(qū)域網(wǎng)平差的任務(wù)是在全區(qū)域中整體解算各條航帶模型的非線性改正的系數(shù)，然后利用所求 得各條航帶模型改正系數(shù)，求出待定點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而得到各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。三、獨(dú)立模型法解析空中三角測(cè)量獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量是以構(gòu)成的每一個(gè)單元模型為一個(gè)獨(dú)立單元，參加區(qū)域的整體平差 計(jì)算，實(shí)際上每個(gè)單元都被視為一個(gè)整體，只作平移、縮放和旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到整個(gè)區(qū)域內(nèi)各單元模型處 于最或是位置。3.1 單元模型的建立建立單元模型就是為獲取包括地面控制點(diǎn)、攝影測(cè)量加密點(diǎn)和攝影站點(diǎn)等模型點(diǎn)的坐標(biāo)。單元模型 可以由一個(gè)像對(duì)構(gòu)成，也可以由若干個(gè)相鄰

44、像對(duì)構(gòu)成。建立單元模型一般采用單獨(dú)像對(duì)法，根據(jù)單獨(dú)像 對(duì)相對(duì)定向誤差方程式建立法方程，求解像對(duì)的相對(duì)定向獨(dú)立參數(shù)。單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向完成，亦即求得 了左、右像片的旋轉(zhuǎn)矩陣的獨(dú)立參數(shù)，可將像點(diǎn)的像空間坐標(biāo)化算為像空間輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并計(jì) 算其模型點(diǎn)坐標(biāo)。3.2 區(qū)域網(wǎng)的建立相對(duì)定向完成后，由于每個(gè)單元模型的像空間輔助坐標(biāo)系的軸系方向不一致，導(dǎo)致同一地面模型點(diǎn) 在相鄰單元模型中的坐標(biāo)值不相同?，F(xiàn)在要將各單元模型歸化到同一個(gè)坐標(biāo)系，建立區(qū)域網(wǎng)。3.3 全區(qū)域網(wǎng)單元模型的整體平差區(qū)域網(wǎng)整體平差依然將區(qū)域內(nèi)的單元模型視為整體作為平差單元，按照在整個(gè)區(qū)域內(nèi)相鄰模型公共 點(diǎn)在各單元模型上的坐標(biāo)相同，以及地

45、面控制點(diǎn)的模型坐標(biāo)和實(shí)測(cè)坐標(biāo)相同的原則，依據(jù)最小二乘原理， 經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、縮放和平移的空間相似變換，確定出單元模型在區(qū)域中的做或是位置。區(qū)域網(wǎng)的建立與整體 平差，實(shí)際上可用相同的數(shù)學(xué)模型一次解算完成。四、光束法解析空中三角測(cè)量光束法以攝影時(shí)地面點(diǎn)、攝影站點(diǎn)和像點(diǎn)三線共線為基本條件，以每張像片所組成的一束光線作為 平差的基本單元，以共線方程作為平差的基礎(chǔ)方程。通過(guò)各個(gè)光束在空中的旋轉(zhuǎn)和平移，使模型之間公 共點(diǎn)的光線實(shí)現(xiàn)最佳交會(huì)，并使整個(gè)區(qū)域很好納入到已知控制點(diǎn)地面坐標(biāo)系中。光束法區(qū)域網(wǎng)平差就是 在全區(qū)域內(nèi)建立誤差方程式，求得每張像片的6個(gè)外方位元素和加密點(diǎn)地面坐標(biāo)。在參與區(qū)域網(wǎng)平差之前，每張像片的像

46、點(diǎn)坐標(biāo)都應(yīng)進(jìn)行由于底片變形、攝影物鏡畸變差、大氣折光和地球曲率所引起的像點(diǎn)誤差改正。4.1 光束法區(qū)域網(wǎng)平差的概算1、光束法區(qū)域網(wǎng)平差概算的目的就是獲取像片的外方位元素和加密點(diǎn)地面坐標(biāo)的近似值，其方法以 下面兩種為主。1）用航帶網(wǎng)加密成果作為概略值：當(dāng)?shù)谝粭l航帶建立后，利用本航帶的已知控制點(diǎn)作概略絕對(duì)定向，獲取加密點(diǎn)概略地面坐標(biāo)。以下各航帶用上條相鄰航帶的公共點(diǎn)和本航帶的已知控制點(diǎn)作絕對(duì)定向，用 各相鄰航帶的公共點(diǎn)坐標(biāo)平均值作為地面坐標(biāo)近似值。用單像空間后方交會(huì)方法求得每張像片外方位元 素概略值。2）用空間后方交會(huì)和前方交會(huì)交替進(jìn)行的方法：對(duì)于單條航帶而言， 假定航帶左邊第一張像片水平、地面水

47、平，攝站點(diǎn)坐標(biāo)（0、0、H）,則可計(jì)算此像片的 6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn)的相應(yīng)地面位置。將第一片和第二 片組成像對(duì)，利用前方交會(huì)算出6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)起始面高差，然后修正第一片上的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值；利用空間后方交會(huì)求得第二片相對(duì)第一片的外方位元素；利用第一、二兩片的外方位元素求立體像對(duì)的地面 點(diǎn)近似值，推算第三片主點(diǎn)的近似坐標(biāo)。第三片可利用像主點(diǎn)坐標(biāo)和三度重疊內(nèi)的點(diǎn)，進(jìn)行空間后方交 會(huì)求出第三片的外方位元素；用第二片、第三片外方位元素進(jìn)行交會(huì)，求得第二個(gè)模型中個(gè)點(diǎn)的地面近 似坐標(biāo)。以后各片與第三片同樣的方法求得航帶中各像片的外方位元素和各點(diǎn)地面坐標(biāo)近似值。利用第 一條航帶兩端控制點(diǎn)進(jìn)行絕對(duì)定向，相鄰航帶利用航帶控

48、制點(diǎn)和相鄰公共點(diǎn)對(duì)本航帶各像片進(jìn)行空間后 方交會(huì)，求出各片方位元素，作為本帶各片外方位元素的概略值。然后進(jìn)行各像對(duì)的前方交會(huì)求得地面 點(diǎn)的概略值。4.2 光束法區(qū)域網(wǎng)平差的誤差方程式V =B C X -L4.3 GPS輔助空中三角測(cè)量GPS輔助空中三角測(cè)量為光束法區(qū)域網(wǎng)平差提供輔助數(shù)據(jù)，可以節(jié)省大量地面控制點(diǎn)個(gè)數(shù)。五、解析空中三角測(cè)量的作業(yè)過(guò)程5.1 原始資料處理1、認(rèn)真檢查分析航攝資料：檢查資料完整性，像片比例尺是否一致，片號(hào)是否正確。2、旋轉(zhuǎn)相機(jī)：理想狀態(tài)下，像主點(diǎn)坐標(biāo)x=0, y=0,相機(jī)不必旋轉(zhuǎn)，但實(shí)際是像主點(diǎn)與像坐標(biāo)系原點(diǎn)不重合。3、影像的處理：virtuozo系統(tǒng)作業(yè)時(shí)，構(gòu)成立體像

49、對(duì)的影像分辨率必須相同，不然是無(wú)法進(jìn)行影像 匹配的。4、格式轉(zhuǎn)換：Virtuozo系統(tǒng)目前只支持 RGB方式存儲(chǔ)的24位彩色影像和以灰度存儲(chǔ)的8位黑白影像。5.2 自動(dòng)空中三角測(cè)量準(zhǔn)備1、創(chuàng)建影像列表2、自動(dòng)內(nèi)定向3、轉(zhuǎn)測(cè)航帶偏移點(diǎn)：一般在所有兩兩航帶間的首尾要加一對(duì)偏移點(diǎn)，當(dāng)加密的航帶比較長(zhǎng)時(shí)，建議 在航帶中間也加一些點(diǎn)，這樣有助于程序自動(dòng)在航帶間轉(zhuǎn)刺連接點(diǎn)。5.3 加密點(diǎn)自動(dòng)生成傳統(tǒng)的作業(yè)方式通常僅在像主點(diǎn)附近的垂直線上選擇3個(gè)點(diǎn)位，每個(gè)點(diǎn)位上只選擇一個(gè)點(diǎn)，將他轉(zhuǎn)到其他相鄰像片上。在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的空中三角測(cè)量自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)程序中，可在每張影像靠近像主點(diǎn)的垂直線上選擇3-14個(gè)點(diǎn)位，每一個(gè)點(diǎn)位

50、附近可選19個(gè)點(diǎn)。5.4 交互式編輯1、加入外業(yè)控制點(diǎn)2、平差解算3、交互式編輯4、生成加密點(diǎn)文件5.5 接邊和成果輸出課后教學(xué)反思學(xué)生對(duì)知識(shí)理解比較困難，有的容易睡覺(jué)，應(yīng)該多提問(wèn)。教案2013年12月6日班級(jí)：12測(cè)量章、節(jié)、課題第七章：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)德育目標(biāo)掌握全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的含義使用Virtuozo軟件處理航片技能培養(yǎng)學(xué)生良好的生活作風(fēng)和熱愛(ài) 生活積極的人生態(tài)度重點(diǎn)使用Virtuozo軟件難點(diǎn)航片的處理流程教學(xué)方法課堂講授課件、教具無(wú)一、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量概述1.1 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的定義：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像與攝影測(cè)量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)字 影像處

51、理、影像匹配、模式識(shí)別等多種學(xué)科的理論與方法，提取所攝對(duì)象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理 信息的攝影測(cè)量學(xué)的分支機(jī)構(gòu)。1.2 全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的若小問(wèn)題1、紋理信息：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化需求的迅速增長(zhǎng)，快速確定目標(biāo)的紋理信息已成為當(dāng)代數(shù)字?jǐn)z 影測(cè)量的一項(xiàng)重要任務(wù)了。2、數(shù)據(jù)量：數(shù)據(jù)量大是全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的一個(gè)特點(diǎn)與問(wèn)題，要處理這樣大的數(shù)據(jù)量，必然依賴于計(jì) 算機(jī)的發(fā)展，而目前的計(jì)算機(jī)已經(jīng)能夠在一定程度上達(dá)到這一要求。3、速度：由于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中量測(cè)與識(shí)別的計(jì)算任務(wù)如此巨大，以至于目前的計(jì)算速度還不能實(shí)時(shí) 完成，對(duì)于許多需要實(shí)時(shí)完成的應(yīng)用，快速算法依然是必要的。4、影像匹配：影像匹配的理論與實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

52、立體測(cè)量的關(guān)鍵，也是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的重要研究課 題之一。5、影像解譯：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的基本范疇還是確定被攝對(duì)象的幾何屬性與物理屬性，即量測(cè)與理解。 二、數(shù)字影像解析2.1 數(shù)字影像內(nèi)定向1、概述：恢復(fù)影像內(nèi)方位元素的作業(yè)過(guò)程稱為影像的內(nèi)定向。2、內(nèi)定向基本原理：量測(cè)相機(jī)的鑒定結(jié)果可以提供框標(biāo)在以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系的理論坐 標(biāo)，量測(cè)出框標(biāo)在量測(cè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，就可以用解析計(jì)算方法確定量測(cè)坐標(biāo)與以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面 坐標(biāo)系的關(guān)系和像片可能存在的變形，從而獲得量測(cè)像點(diǎn)在以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)。3、單像空間后方交匯：利用已知三個(gè)以上控制點(diǎn)求解航片的外方位元素。三、數(shù)字影像相對(duì)定向3.1 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的主要任務(wù)之一是基于一張或多張遙感影像獲取目標(biāo)的三維幾何信，這可以通過(guò)兩種方 法來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一種方法為一步法，即基于共線條件方程利用光束法平差的方法重建三維目標(biāo)。第二種方 法稱為兩步法，該方法首先建立與場(chǎng)景相似的三維幾何模型，然后通過(guò)模型外部定向提取目標(biāo)三維信息