中国矿业大学摄影测量学课件

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课程名称工具解算形式解算方法测量结果产品控制测量经纬仪,水准仪,全站仪控制网(三角网,导线网,水准网)最小二乘法X,Y,Z地形图GPSGPS卫星GPS接收机GPS控制网(环)最小二乘法X,Y,Z地形图摄影测量飞机航空摄影机前方交会,后方交会,光束法平差,空中三角测量最小二乘法X,Y,Z地形图 DEM(DigitalElevationModel) DOM(DigitalOrthoMap) DOM(DigitalOrthoMap) §1.1摄影测量学的定义与任务§1.2模拟摄影测量§1.3解析摄影测量§1.4数字摄影测量§1.5当代数字摄影测量的若干典型问题本章主要内容:第一章绪论 定义:国际摄影测量与遥感协会ISPRS（InternationalSocietyofPhotogrammetryandRemoteSensing）1998年给摄影测量与遥感的定义是：摄影测量与遥感是从非接触成像和其它传感器系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其它物体可靠信息的工艺、科学与技术.其中,摄影测量侧重于提取几何信息，遥感侧重于提取物理信息。也就是说，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它物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。§1.1摄影测量学的定义与任务 2.摄影测量的主要方法：从二维影像重建三维模型2DImage(x,y)3DModel(X,Y,Z)立体观测 Aa1a2S1S2 摄影测量学的方法 摄影测量学的方法 3.摄影测量的分类:摄影测量应用对象地形摄影测量(TopographyPhotogrammetry):地形图和专题图,为GIS提供3D数据非地形摄影测量:工业,建筑,考古,医学,生物,体育,变形观测,公安侦破,事故调查.应用广泛摄影距离航天摄影测量,航空摄影测量(AerialPhotogrammetry),近景摄影测量(DigitalClose-rangePhotogrammetry),显微摄影测量 利用航空像片测制地形图地形摄影测量应用：测制地形图 近景摄影测量应用举例:生物(Biology) DigitalCameraSeaLion 近景摄影测量应用举例:事故重建(AccidentReconstruction) ReconstructedCADModel 近景摄影测量应用举例:考古(Archeology) 近景摄影测量技术用于考古 近景摄影测量应用举例:犯罪侦察(Forensics) Reconstructedcrimescene 近景摄影测量技术用于人体运动分析 近景摄影测量应用举例:变形监测(DeformationMeasurements) 摄影测量发展的3个阶段 §1.2模拟摄影测量(Analogphotogrammetry)1839年盖达尔发明摄影术，摄影测量已经有160多年的历史。将摄影技术真正用于测量的是1851~1859年法国陆军上校劳塞达(Laussedat)，用地面正直摄影进行交会摄影测量测绘建筑物。从空中拍摄地面的照片，最早是1858年纳达在气球上获得的。1903年莱特兄弟发明飞机后，才使航空摄影测量成为可能。在第一次世界大战中，第一台航空摄影机问世后，使航空摄影测量成为20世纪以后大面积测制地形图最有效的快速方法。我国航空摄影测量开始于1930年，但进入兴旺发达时期是1949年新中国成立以后的事。FatherofPhotogrammetryLaussedat(1819-1907) 模拟法立体测图是用光学或机械投影的方法模拟摄影过程，多数采用两个投影器模拟摄影时相邻两像片的空间位置、姿态和相互关系，形成一个比实地缩小了的几何模型。这一模拟过程就是实现摄影过程的几何反转。在此模型上量测，即相当于对原物体的量测。所得到的结果，通过机械或齿轮转动方式直接在绘图桌上绘出各种地形图与专题图。如图1-2-2所示。这个发展时期是模拟法航空摄影测量的黄金时代，在我国，它一直延伸到70年代。 WildA8模拟测图仪 丘尔奇30年代开始研究解析法空间前方交会、后方交会和双点交会，由于用手摇计算机进行迭代运算，速度与效益达不到实际的应用。50年代发展了解析空中三角测量。§1.3解析摄影测量(AnalyticalPhotogrammetry) 1957年海拉瓦(Helava)提出了利用电子计算机进行解析测图的思想，随着计算机的发展，经过了近20年的研究和试用，到70年代中期，解析测图仪才走上实用阶段。 BrownKarara §1.4数字摄影测量(DigitalPhotogrammetry)•数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式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的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。[Softcopyphotogrammetry(U.S.A),fulldigitalphotogrammetry(China)]•利用计算机对数字化影像或数字影像进行处理，由计算机视觉（ComputerVision）（其核心是影像匹配与影像识别）来代替人眼的立体量测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提取。[此时，不再需要传统的光机仪器与传统的人工操作方式，而是自动化的方式，处理的是数字影像] §1.5当代数字摄影测量的若干典型问题一、辐射信息当代数字摄影测量不仅要确定目标的几何信息（目标点的三维空间坐标），还要确定目标点的物理信息（纹理）。 二、数据量与信息量1、数据的存储量大2、像片的重叠度传统的航空摄影，在航向上的重叠度一般为60%，旁向重叠度一般为30%，这对于人工作业已经足够了。但是，对于计算机来说，几乎没有多余观测，由于相邻影像的重叠度小，连影像匹配都很困难。因此，数字摄影测量在摄影时，应尽量加大重叠度。 三、速度与精度数字摄影测量已经获得了迅速的发展，无论量测的速度还是达到的精度，都大大超过了人们预期的想象。但是，由于数字摄影测量中量测与识别的计算任务巨大，以目前的计算机速度还不能实时完成。因此，对许多需要实时完成的应用，还需要一些快速算法。四、自动化与影像匹配自动化是当代数字摄影测量最突出的特点，是否具有自动化（或半自动化）的能力，是当代数字摄影测量与传统摄影测量的根本区别。影像匹配的理论与实践，是数字摄影测量实现自动立体量测的关键，也是数字摄影测量的重要研究内容之一，影像匹配的精确性、可靠性、算法的适应性与速度均是其重要的研究内容，特别影像匹配的可靠性一直是其关键之一。 数字摄影测量的基本范畴还是确定被摄对象的几何与物理属性，即量测与理解。前者虽然有很多问题尚待解决，需继续不断研究，但已达到使用程度；而后者离使用的阶段还有很大距离，尚处于研究阶段。五、影像解译 参考书籍:张祖勋.数字摄影测量学，武汉大学出版社金为铣.摄影测量学,武汉测绘科技大学出版社.李德仁.摄影测量与遥感概论,武汉大学出版社专业期刊:1、测绘学报2、武汉大学学报（信息科学版）3、遥感学报4、InternationalJournalofRemoteSensingPhotogrammetricEngineering&RemoteSensingISPRSJournalofPhotogrammetry&RemoteSensingIEEETransactionsofGeoscience&RemoteSensing