照相测量

...

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一、名词解释

1、解析相对定向：根据同名光线对对相交这一立体相对内在的几何关系，通过量测的像点坐标，用解析计

算方法解求相对定向元素，建立与地面相似的立体模型，确定模型点的三维坐标。

2、GPS辅助空中三角测量：将基于载波相位观测量的动态GPS定位技术获取的摄影中心曝光时刻的三维

坐标作为带权观测值，引入光束法区域网平差中，整体求解影像外方位元素和加密点的地面坐标，并对其

质量进行评定的理论和方法。

3、主合点：地面上一组平行于摄影方向线的光束在像片上的构像

4、核线：立体像对中，同名光线与摄影基线所组成核面与左右像片的交线。

5、航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度。

6、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠。

7、影像匹配：利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名点

8、影像的内方元素：是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数。

9、影像的外方元素：描述像片在物方坐标的位置和姿态的参数。

10、景深：远景与近景之间的纵深距离称为景深

11、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的

方法，称为空间前方交会。

12、空间后方交会：利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程或反求像片的外方位元素这种方法称

为单张像片的空间后方交会。

13、摄影基线：相邻两摄站点之间的连线。

14、像主点：像片主光轴与像平面的交点。

15、立体像对：相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。

16、数字影像重采样：当欲知不位于采样点上的像素值时，需进行灰度重采样。

17、核面：过摄影基线与物方任意一点组成的平面。

18、中心投影：所有投影光线均经过同一个投影中心。

19、单模型绝对定向：相对定向所构建的立体模型经平移、缩放、旋转后纳入到地面坐标系中的过程相对

定向：根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与

地面相似的立体模型。即确定一个立体像对两像片的相对位置。

20、数字影像内定向：同一像点的像平面坐标与其扫描坐标不相等，需要加以换算，这种换算称为数字影

像内定向。

21、像主点：摄影机主光轴在框标平面上的垂足

22、内部可靠性：一定假设条件下，平差系统所能发现的模型误差的下界值

22、外部可靠性：一定显著性水平和检验功效下，平差系统不能发现的模型误差对平差结果的影响。

23、摄影学：利用光学摄影机摄取相片，通过相片来研究和确定被摄物体的形状，大小，位

置和相互关系的一门学科技术。

24、影像信息学：是一门记录、储存、传输、量测、处理、解译、分析和显示由非接触传感

器影响获得的目标及其环境信息的科学技术和经济实体。

...

z..

二、填空题

1、从行摄像片上看量测的像点坐标可能带有摄影材料变形、摄影机物镜畸变、大气折光误差和地球曲

率误差四种系统误差。

2、恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是共面条件方程。

3、摄影测量加密数学模型可分为航带法、独立模型法和光束法三种。

4、摄影测量学中常用的坐标系有像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、地面摄影测量坐

标、大地测量坐标、。

5、要将地物点在摄影测量坐标系中的模型坐标转换到地面摄影测量坐标系，最少需要个高程控制点

和个地面控制点。

6、数字摄影测量系统是由影像匹配代替人的形体量测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提

取。

7、航空摄影像片为中心投影。

8、相对定向元素有_u_，___v__，__phi_____，__omega_，_kappa_5个

9、像片的外方位元素有6个，分别是XS，YS，ZS，PHI，OMEGA，KAPPA。

10、立体像对的解析有后方交会+前方交会，相对定向+绝对定向，光束法3种方法。

11、空间坐标变换中的正交变换矩阵的9个元素中只有3个独立元素。

12、摄影测量中，为了恢复立体像对两张像片之间的相互位置关系，可以根据左右像片上的同名像点位

于同一核面的几何条件，采用相对定向方法来实现，最少需要量测5对同名像点。

13、摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。

14、摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量。

15、4D产品是指DEM、DLG、DRG、DOM．

16、影像灰度的系统变形有两大类：辐射畸变、几何畸变．

17、解求单张像片的外方位元素最少需要3个平高地面控制点

18、摄影测量的基本问题，就是将中心投影的像片转换为正射投影的地形图

19、两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要2个平高和1个高程地面控制点。

20、GPS辅助空中三角测量的作用是大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，

提高生产效率，降低生产成本。

21、航摄像片为中心投影，地形图是正射投影。

22、利用航摄像片进行立体观察的条件是从两个摄站对同一物体拍摄的立体像对、一只眼睛只看一张

像片和眼基线与摄影基线大致平行。

23、摄影基线与任一物方点所作的平面称为核面。

24、解析相对定向依据的数学方程是共面条件方程。相对定向完成的标志是

上下视差为0，最少需要5对同名点。

25、航摄像片是地面景物的中心投影。由于像片倾斜和地面起伏两个主

要原因导致影像上几何图形与实际地面上的几何图形通常是不相似的。

26、双眼观察立体像对所构成的立体模型称为立体视模型。

27、航带法区域网平差的观测值为重心化摄测坐标，平差单元为航带模型；光束法区域网平差的观测

值为像点坐标，平差单元为单张像片。

28、空间前方交会的目的：求待定点地面点的坐标

29、像片纠正方法的分类：光学机械纠正、光学微分纠正、数字微风纠正

30、数字影像相关方法：相关系数法、协方差法、最小二乘影像相关

31、、DEM内插方法：移动曲面拟合法，线性内插法，双线性内插法，，多面函数内插法，分块双三次多

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项式内插法

三、问答题

1、摄影机上主距与焦距有何不同？

答：摄影机主距(像片主距)：物镜后节点到像主点之间的垂距。焦距(f、f′)：主点到焦点的距离

2、在解析空中三角测量中时，需要对像点坐标中的系统误差进行改正，请问有哪些系统误差？

3、航摄像片与地形图的区别？

答：航摄像片能真实而详细地放映地面信息，从像片上可以了解到所摄地区的地物。地貌的全部内容，

但航摄像片不能直接用做地形图，航摄像片与地形图是有差别的。

区别：1、像片与地形图表示方法和内容不同2、像片与地形图的投影方法不同

4、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．

5、请对双像解析摄影测量的三种解法进行比较．

6、摄影测量中，建立人造立体视觉应满足哪些条件？

答：人造立体视觉必须符合自然界里提观察的四个条件：

1由两个不同摄站摄取的同一景物的一个立体像对；

2一只眼睛只观察像对中的一张像片；

3两眼各自观察同一景物的左右影像点的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

7、立体像对前方交会的目的是什么?

答：应用单像空间后方交会求得像片的外方位元素后，欲由单张像片上的像点坐标反求相应地面点的空

间坐标仍不可能，只能确定其空间方向，而使用同名像点就能得到两条同名射线在空间的方向，这两条射

线一定相交其相交处必定是该地面点的空间位置，所以空间前方交会是为了确定相应地面点的地面坐标。

8、什么是影像相关？它与影像匹配存在着什么样的关系？简述影像相关的基本原理。

答：通过取出以待定点为中心的左影像的小区域的影像信号与右影像上相应区域的影像信号，计算它们

的相关函数，相关函数最大值对应的右影像区域的中心即为待定点的同名点，这种求解同名点的过程就叫

影像相关。影像相关只是影像匹配的一个方面，影像匹配包括影像相关，但涵盖的范围更广泛。影像相关

的基本原理(以二维相关为例)：在左影像上取以待定点为中心的目标区，其大小为m*n,粗略估计其同名点

在右影像上可能存在的区域，在右影像上取搜索区大小为k*l(k>m,l>n),依次取搜索区中与目标区大小相同

的窗口，并计算其与目标区的相关系数，比较所有的相关系数,取其最大值或者最小值(依算法而定)对应的

搜索区中所取区域的中心为待定点的同名点，这就是影像相关的基本原理。

9、为什么要进行像片纠正?什么是像片纠正?

答:像片平面图或正射影像图是地图的一种,利用中心投影的航摄像片编制像片平面图或正射影像图,是将

中心投影转变为正射投影的问题.当像片水平且地面为水平的情况下,航摄像片就相当与该地区比例尺为

1:M的平面图.由于航空摄影时,不能保持像片严格水平,而且地面也不可能是水平面,致使像片上的构像产生

像点位移、图形变形以及比例尺不一致,将竖直摄影的航摄像片通过投影变换获得相当于航摄机物镜主光轴

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在铅垂位置摄影的水平像片,同时改化规定的比例尺,这种作业过程称为像片纠正

10、航带网法解析空中三角测量的基本步骤：

（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

11、摄影测量经历了哪几个发展阶段？各阶段的特点是什么

答：航空摄影测量的发展阶段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量，各阶段特点如下：

发展阶段原始资料代表性理论方法典型设备作业性质输出产品

模拟摄影测量模拟像片光学机械投影模拟测图仪机械辅助测图，全手工作业模拟线划图

解析摄影测量模拟像片数字投影/平差解析测图仪计算机辅助绘图模拟/数字线划图

数字摄影测量

数字摄影和

数字化摄影

影像匹配/模式识别数字摄影测量系统

自动化测绘及信息处理，计算机

辅助成图+人工干预

4D产品

12、空间后方交会采用的是哪个公式？空间后方交会的目的是什么？试解释公式中各符号的含义

答：空间后方交会采用的公式是：

































SSS

SSS

SSS

SSS

ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXa

fy

ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXa

fx

333

222

333

111

，空间后方交会的

目的是确定相片的外方位元素X

S

、Y

S

、Z

S

、φ、ω、κ。在上式中，x、y为观测值，X、Y、Z为地面点的

坐标，一般认为是已知值；X

S

、Y

S

、Z

S

、φ、ω、κ、f为待定参数。

13、立体像对有哪些特殊的点、线、面？作图示之

答：两投影中心的连线B称为摄影基线，o

1

、o

2

为左、右像片

的像主点。a

1

、a

2

是地面上任一点A在左、右像片上的构像，称

为同名像点。射线AS

1

a

1

和AS

2

a

2

称为同名射线。基线延长线与

左、右像片的交点k

1

、k

2

称为核点。通过摄影基线S

1

S

2

与任一地

面点A所作的平面W

A

，称为点A的核面。核面与像片的交线称

为核线，对于同一核面的左右像片上的核线，如k

1

a

1

、k

2

a

2

称为

同名核线。像片上诸核线均会聚于核点。通过像主点的核面称为

主核面。

15、数字重采样常采用的方法有哪几种？简述双线性插值法原理

答：数字重采样常采用的方法有：双线性插值法、双三次卷

积法、最邻近像元法。

14、解释共线条件方程中各类因子

答：























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

)()()(

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333

222

333

111

SSS

SSS

SSS

SSS

ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXa

fy

ZZcYYbXXa

ZZcYYbXXa

fx

上式表示像点和物点的中心投影变换方程式，亦即物点、投影中心和相应像点的共线条件，也称共线

条件方程。在解析摄影测量中，共线条件方程是极其有用的。这两个方程式中包含十二个数值：像点坐标

x、y、z，相应地面点坐标X、Y、Z，投影中心在所取物方空间坐标系中的坐标XS、YS、ZS，摄影机主距f

和旋转矩阵中的三个独立参数(如φ、ω、κ)。

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15、相对定向的目的是什么？相对定向的元素有哪些？相对定向的定向点是否必须是像控点

答：相对定向的目的：是恢复两张像片的相对位置，达到同名射线对对相交，建立起与地面相似的

几何模型。单独像对的相对定向元素：φ

1

、κ

1

、φ

2

、κ

2

、ω

2；连续像对的相对定向元素：b

y

、b

z

、φ、ω、κ。

16、绝对定向的目的是什么？绝对定向的元素有哪些？绝对定向的定向点是否必须是像控点

答：航带模型绝对定向的目的，是将航带模型在统一的航带像空间辅助坐标系的坐标转换到航带

统一的地面参考坐标系中，取得模型的地面概略坐标。七个绝对定向元素：X

S、Y

S、Z

S

、Φ、Ω、Κ和b。

17、航片上有哪些特殊的点和线

特殊点











c

n

o

点的平分线与像片面的交等角点：倾角

片面的交点像底点：铅垂射线与像

片面的交点像主点：摄影机轴与像



特殊线







cc

hh

vv

水平线等比线：过等角点的像

面的交线主纵线：主垂面与像片

18、什么是航片的内方位元素

答：内方位元素：确定物镜后节点和像片面相对位置的数据。包括像主点在像片框标坐标系中的x

0

坐

标、y

0

和像片主距f。

19、什么是航片的外方位元元素？为什么有三种不同的外方位角元素

答：外方位元素：确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数叫像片（摄影机）的

外方位元素，由像片（摄影机）的外方位元素就可恢复像片在空间的位置和姿态。一张像片有六个外方位

元素，其中3个表述摄影光束空间姿态的三个角元素，3个描述摄影中心空间位置的坐标值的三个直线元

素；

三直线元素：在曝光瞬间在地面选定的空间直角坐标系中的坐标，常用表示。

三个角元素：它是描述像片在摄影瞬间空间姿态的要素，其中两个角元素用以确定主光轴在空间的方

向，另一个确定像片在像片面内的方位。实际摄影时，摄影机的主光轴不可能铅垂，像片也不可能水平，

此时刻认为摄影时的姿态是由理想姿态绕空间三个轴（主轴、副轴、第三旋转轴）向依次旋转三个角值后

所得到，这三个角值称为像片的三个外方位元素。

20、航摄像片上一般有哪几种像点位移？列出有关公式分析其位移特点

答：因像片倾斜引起的像点位移、因地形起伏引起的像点位移。

因像片倾斜引起的像点位移：



sinsin

2

f

r

c，由上式知：

1．因向径r

c

和倾角α恒为正值，当角在0°~180°的I、II象限内，sinφ为正值，则δ

α

为负值，即朝向

等角点位移；当φ角在180°~360°的III、IV象限内，sinφ为负值，则δ

α

为正值，即背向等角点位移。

2．当φ＝0°或180°时，sinφ＝0，则δ

α

＝0，即等比线上的各点没有因像片倾斜所引起的像点位移。(因

此称为等比线)

3．当φ＝90°或270°时，sinφ＝±1，即r

c

相同的情况下，主纵线上|δ

α

|为最大。

...

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因地形起伏引起的像点位移：





































2sinsin

2

1

2sinsin

2

1

Hf

hr

f

r

H

hr

n

n

n

h

上式是倾斜像片上因高差影响产生的像点位移铁公式，式中r

n

、φ同样是表示向径和极角，而这里是

以像底点为极点，通过像底点的水平线为极轴的，这与前面的r

c

、φ有所不同。

1．当h为正时，向径na0增长，δh为正；h为负时，向径na0缩短，δh为负。

2．当时r=0，则δh=0。这说明位于像底点处的地面点，不存在因高差影响所产生的像点位移。

3．当α=0时：

H

hr

n

h



上式是水平像片上因高差引起的像点位移公式，此时像底点n与像主点重合。

21、什么叫数字微分纠正？通常数字微分纠正有几种方法？并简述其中一种方法的作业原理

答：根据已知影像的内定向参数和外方位元素及数字高程模型，按一定的数字模型用控制点解算，从原

始的非正射影像获取数字正射影像，称为数字微分纠正。

22、确定同名核线的方法有哪几种？简述其中一种确定同名核线的方法

23、数字重采样常采用的方法有哪几种？简述双线性插值法原理

答：数字重采样常采用的方法有：双线性插值法、双三次卷积法、最邻近像元法。

24、在解析空中三角测量时，需要对像点坐标中的系统误差进行改正，请问有哪些系统误差

答：底片变形、摄影物镜畸变差、大气折光差、地球曲率的影响

25、摄影测量有待解决的基本问题是什么

答：摄影测量有待解决的基本问题是几何定位和摄影解译。

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26、何谓左右视差、上下视差

答：当观察到承影面上某定向点的投影点M和M′在仪器Y轴方向错开时，则说明同名射线SM和S′M′

不相交，而Y与Y′坐标之差也称为上下视差，用Q（=Y-Y′）表示

27、何谓核线

答：基线延长线与左、右像片的交点k

1

、k

2

称为核点。通过摄影基线S

1

S

2

与任一地面点A所作的平面

WA，称为点A的核面。核面与像片的交线称为核线，对于同一核面的左右像片上的核线，如k1a1、k2a2

称为同名核线。

28、要实现人造立体观察应满足什么条件

答：条件：由两个摄影站点摄取同一景物面组成立体像对；每只眼睛必须分别观察像对的一张像片；两条

同名像点的视线与眼基线应在一个平面内。

29、解析摄影测量软件作业流程

①定向参数计算，包括内定向、相对定向、绝对定向②空中三角测量解算

③核线关系解算，坐标计算与变换④数值内插、数字微风纠正⑤投影变换

30.空间后方交会的解算过程

答：①获取已知数据②量测控制点的像点坐标③确定未知数的初始值④计算旋转矩阵R⑤逐点计算

像点坐标的近似值⑥组成误差方程式⑦组成法方程⑧解求外方位元素⑨检查计算是否收敛

31、相对定向元素计算过程

32、绝对定向的具体解算过程

答：

33、航带网法区域网平差作业过程

①按单航带模型法分别建立航带模型，以取得各航带模型点在本航带统一的辅助坐标系中

的坐标值。

②各航带模型的绝对定向③计算重心坐标及重心化坐标

④根据模型中控制点的加密坐标应与外业实测坐标相等以及相邻航带间公共连接点的坐

标应相等为条件，列出误差方程式，并利用最小二乘准则平差计算，整体求解各航带的非线性改正系数

⑤用平差计算得出的多项式系数，分别计算各模型点改正后的坐标值

...

z..

34、独立模型法区域网平差作业流程

①单独法相对定向建立单元模型，获取各单元模型的模型坐标，包括摄站点

②利用相邻模型公共点和所在模型中的控制点，各单元模型分别做三维线性变换，按各自

的条件列出误差方程式及法方程式

③建立全区域的改化法方程式，并按循环分块法进行求解，求出每个模型点的七个绝对定

向元素

④按平差后求得的绝对定向元素，计算每个单元模型中待定点的坐标，若为相邻模型的公

共点，取其平均值作为最后结果

35、光束法区域网平差作业过程

①获取每张相片的外方位元素及待定点坐标的近似值

②从每张像片上控制点、待定点的像点坐标出发，按共线条件列出误差方程式

③逐点法化建立改化法方程式，按循环分块的求解方法，先求出每张像片的外方位元素④按空间前方交

会求出待定点的地面坐标，对于相邻像片的公共点，应取其平均值作为最

后结果

36、最小二乘影像相关的优点：

①最小二乘影像匹配中可以非常灵活的引入各种已知参数和条件，从而可以进行整体平差②解决“单点”

的影像匹配问题，以求其视差，也可直接解求其空间坐标③同时解决“多点”影像匹配或“多片”影像匹

配④引入“粗差检测”从而大大提高影像匹配的可靠性⑤灵活、可靠、高精度

37、数字摄影测量软件作业流程

①定向参数的计算，包括内定向、相对定向、绝对定向

②空中三角测量

③形成核线排列的立体影像

④沿核线进行影像相关或特征匹配，并进行匹配编辑和匹配后的编辑⑤建立数字高程模型⑥自动绘制等

高线⑦制作正射影像

⑧等高线与正射影像叠加，制作等高线的正射影像图⑨制作透视图与景观图⑩数字影像的机助测

量⑪地图编辑于标注

38、解析摄影测量软件作业流程

①定向参数计算，包括内定向、相对定向、绝对定向②空中三角测量解算

③核线关系解算，坐标计算与变换④数值内插、数字微风纠正⑤投影变换

39、相片纠正的原因：

答：航空摄影时不能保持相片的严格水平，而且地面也不可能是水平面，致使中心投影航摄相片上的影像

由于相片倾斜和地面起伏产生像点位移，使影像的构形产生位移和变形及比例尺不一致。

40、共线条件方程式的应用：

a、单像空间后方交会b、多像空间后方交会c、计算像片模拟数据

d、摄影测量中数字投影基础e、光束法平差的基本数字模型f、利用DEM制作数字正射影

像图g、利用DEM进行单张像片测图

41、航摄像片与地形图的区别：

①比例尺（地图有统一的比例尺，航摄像片上的影像比例尺处处均不相等）②表示方法（地

图为线画图，航片为影像图）③表示内容(地图需要统一取舍)

④几何差异（航摄像片可组成像对立体观测）

42、