课程介绍
“摄影测量学”课程介绍 摄影测量始于19世纪中叶，经历了模拟摄影测量和解析摄影测量两个阶段，现已步入数字摄影测量时代。在已故中国科学院院士王之卓教授的领导下，原武汉测量制图学院自1956年成立就创办了航空摄影测量专业，开设了“航空摄影测量学”课程，王之卓院士主编了《航空摄影测量学》教程并多次为学生主讲该门课程。
第一章 绪论
1、 基础地理信息类型传统的 4D 数据
DLG－Digital Line Graphic，数字线化图
摄影测量学
DEM －Digital Elevation Model，数字高程模型 DOM － Digital Orthophoto Map，数字正射影像 DRG － Digital Raster Graphic，数字栅格地图 2、 传统的摄影测量学
是利用光学摄影机获取的像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性 质及其彼此关系的一门科学技术。 3、 摄影测量与遥感
是对非接触传感器系统获得的影像进行记录、量测、分析和表达，从而获得地球及其环境 和其它物体的可靠信息的一门工艺、科学和技术。 4、摄影测量是影像信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。 5、摄影测量的任务：
（1）地形测量领域：各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景不雅观图 ；建立各种数据库； 提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据
（2）非地形测量领域 生物医学、公安侦破、交通变乱、勘察古文物、古建筑建筑物、变形监测、工业摄影测量、 环境监测 6、摄影测量的特点
无需接触物体本身获得被摄物体信息
由二维影象获取对象的空间三维信息 面采集数据方式，信息丰富逼真 同时提取物体的几何与物理信息 7、 摄影测量学的三个发展阶段
（1） 模拟摄影测量阶段 (1851-1970)
• 利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影 时
的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到 地形图和各种专题图
（2） 解析摄影测量阶段 (1950-1980)
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、性质及其彼此关系，并提供各种摄影测量 产品的一门科学
（3） 数字摄影测量阶段 (1970-现在） 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 8、 摄影测量三个发展阶段的特点
第二章 摄影测量基础知识
1、建立摄影测量坐标系的目的
摄影测量学的基本任务是按照像点的位置确定地面得点位置 像点和地面点需要在不同的坐标系下定量描述其位置 通过坐标变换式，建立像点坐标到地面点坐标的映射关系
2、 摄影测量使用两类坐标系
（1）像方坐标系：用于描述像点的平面或空间位置
1、像平面上的直角坐标系 2、像空间直角坐标系(S-xyz)
3、 像空间辅助坐标系(S-uvw) 目的：像空间坐标系是从像平面坐标系得 到
的，造成各像片的像空间坐标系不统一，给计算带来困难；为了统一不同 像片的像空间坐标系，建立一种相对统一的坐标系 S-uvw
（2）物方坐标系：用于描述地面点的平面或空间位置
1、地面测量坐标系(T- Xt Yt Zt) 地面测量坐标为国家统一坐标系，平面坐
标系为高斯-克吕格三度带或六度带 1980 西安坐标系、或 1954 北京坐标系， 高程坐标系为 1956 黄海高程系或 1985 黄海高程系 2、 地面摄影测量坐标系(D-XYZ) 像空间直角坐标系是右手坐标系，地面 测
量坐标系是左手坐标系，为了坐标转换的便利，在两者之间建立一种过渡
性的坐标系。
3、 摄影测量坐标系(p-XpYpZp) 将像空间直角坐标系沿 w 轴反向平移到
地面上某一点 p 上所构成的地面直角坐标系
3、像片的方位元素
– 描述航空摄影瞬间摄影中心和像片在地面设定的空间坐标系中的位置和姿 态
参数；
– 方位元素有内方位元素、外方位元素
像片的内方位元素：描述摄影物镜后节点(摄影中心)与像片之间彼此位置的参数，内方位元 素包罗三个参数：摄影中心 S 到像片的垂距（主距） f，及像主点 o 在像片框标坐标系中的 坐标 x0,y0
像场角 视场：光线通过物镜后，成像平面上照度不均匀的光亮圆 像场：视场内物镜焦面上中央成像清晰的光亮圆 视场角：由物镜后节点向视场边缘射出的光线所张开的角－ 2a 像场角：由物镜后节点向像场边缘射出的光线所张开的角－ 2b 常 角：(像场角<70。) 宽 角：(像场角＝70。 ~100。) 特宽角：(像场角>100。)
像幅：摄影机最大成像胶片大小，一般有 18cm×18cm, 23cm×23cm， 30cm×30cm 三种，在 四边或四角有框标
9、 摄影成果的质量要求
像片的色调：色调一致、反差适中，没有影响测图的暗影 像片重叠度：沿航线标的目的相邻两张像片应有 60%摆布的航向重叠，相邻航线间的像片应有 30%摆布的旁向重叠 航向重叠：同一条航线上，相邻两像片应有必然范围的影像重叠；沿航线标的目的相邻两张像 片应有 60%摆布的航向重叠，最小不能小于 53％ 旁向重叠：相邻航线的像片之间也应有必然范围的影像重叠；相邻航线间的像片应有 30% 摆布的旁向重叠，最小不能小于 15％ 像片倾角：摄影瞬间摄影机的主光轴发生了倾斜，主光轴与铅垂线的夹角，称为像片倾角； 一般要求像片倾角不大于 20，最大不能超过 30 航线弯曲：把一条航线的航摄像片按照地物影像拼接起来，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，称为航线弯曲；航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航 线长度 l / L 之比的百分数。要求航线弯曲度<3% 像片旋角：相邻像片上主点连线与像幅沿航线标的目的的两框标连线之间的夹角，称为像片旋 角；要求像片旋角< 60，最大不超过 80
10、航摄像片和地图的对比
地形图的特点 1、图上任意两点间的距离与相应地面点 的水平距离之比为一常数，等于图 比例尺
2、图上任意一点引画的两条标的目的线间的夹角等于地面上对应的水平角
航摄像片的特点
比 例 尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺； 表示方法：地图为线划图（含符号、注记），航片为影像图； 表示内容：地图需要综合取舍，航片表示全部地物； 几何差异：航摄像片可组成像对立体不雅观察，地图不能； 11、空间对象的透视变换作图的基本准则
找迹点：物面上直线与透视轴的交点 找合点：过投影中心作物面上直线的平行线与合线的交点 找线段端点的中心投影：迹点、合点连线与线段端点、投影中心连线的交点
找线段的中心投影：连接线段端点的中心投影，其连线即为物面上线段的中心投影
第四章 摄影测量解析基础 1、立体坐标量测步骤
仪器归零：各个手轮应放在零读数(x0，y0，p0，q0)位置上，左、右测标别离对准左、右像片盘的中心，再使左、右像片框标连线的交点别离与左、右测标重合，即像片 归心——仪器坐标系原点与像片坐标系原点重合
像片定向：使仪器坐标轴系与像平面坐标轴系平行。移动 X 手轮，单眼不雅观察测标的 移动看是否沿像片上的 x 轴向运动，若测标不在 x 轴向上，则需要用 κ螺旋旋转像片， 使测标保持在 x 轴上移动 像点量测：移动 X，Y，p，q 手轮，使测标立体切准量测像点，并记下相应读数鼓
上的读数 x，y，p，q 坐标计算： xa=x-x0, ya=y-y0; xa’ =xa-( p-p0), ya’=ya-( q-q0 ) 2、单张像片的空间后方交会 利用航摄像片上三个以上的像点坐标和其对应的地面点坐标，按照共线条件方程求解像片 外方位元素的工作，称为单张像片的空间后方交会。
