武漢大學(xué)2019-2020學(xué)年上學(xué)期《攝影測量基礎(chǔ)》試卷

武漢大學(xué)2019～2020學(xué)年上學(xué)期《攝影測量基礎(chǔ)》試卷學(xué)號： 姓名： 院系：遙感信息工程專業(yè)：遙感科學(xué)與技術(shù)得分：一、填空(20分,每空1分)攝影測量常用的像方坐標(biāo)系有三種類型分別是 、 和 。解析相對定向依據(jù)的數(shù)學(xué)方程是 相對定向完成的志是 ，最少需要對 點(diǎn)。解析絕對定向至少需要 個平高控制點(diǎn)和 個高程控制點(diǎn)?？煽啃跃仃?是降秩矩陣，其秩等于 。航攝像片是地面景物的 投影。由于 和 兩個主要原導(dǎo)致影像上幾何圖形與實(shí)際地面上的幾何圖形通常是不相似的。POS系統(tǒng)可用于直接測定動態(tài)目標(biāo)的位置和姿態(tài)若將POS數(shù)據(jù)用于直接傳感器位，除需測定GPS天線相位中心與相機(jī)投影中心三個偏心分量外，還必須對IMU與相機(jī)坐標(biāo)軸之間的 誤差進(jìn)行校正?？臻g直角坐標(biāo)變換的正交變換矩陣中只有 個獨(dú)立元素。攝影測量加密按數(shù)學(xué)模型可分為 、 和 三種類型。帶模型連接條件的連續(xù)法相對定向元素有6個分別為 。二、名詞解釋(15分，每題3分)外部可靠性POS輔助空中三角測量人造立體視覺主合點(diǎn)改化法方程三、簡答題(45分，每題15分)程。推導(dǎo)共線條件方程，并簡要敘述其在攝影測量中的主要用途。的優(yōu)缺點(diǎn)。X四、綜合題(20分，①②題各5分，③題10分)設(shè)某區(qū)域由三條航線組成（如圖1(a)所示），試根據(jù)光束法區(qū)域網(wǎng)平差原理回答下列問題：①當(dāng)控制點(diǎn)有誤差時，觀測值個數(shù)n、未知數(shù)個數(shù)t、多余觀測數(shù)r；②按最小帶寬原則在圖1(a)中標(biāo)出像片排列順序號并求出帶寬；③在圖1(b)中繪出改化法方程系數(shù)矩陣結(jié)構(gòu)圖(保留像片外方位元素)。1234 567 8910121314

(a)

待定點(diǎn)圖1

(b)出卷人袁修孝，趙雙明，季順平教研室負(fù)責(zé)人審核簽字2009年12月23日共2頁 第2頁武漢大學(xué)2019～2020學(xué)年上學(xué)期《攝影測量基礎(chǔ)》試卷學(xué)號： 姓名： 院系：遙感信息工程專業(yè)：遙感科學(xué)與技術(shù)得分：一、填空(20分,每空1分)攝影測量常用的像方坐標(biāo)系有三種類型，分別是 像平面坐標(biāo)系、像空間坐標(biāo)系 和像空間輔助坐標(biāo)系 。解析相對定向依據(jù)的數(shù)學(xué)方程是共面條件方程 。相對定向完成的標(biāo)志是上下視差為0 ，最少需要5 對 同名 點(diǎn)。解析絕對定向至少需要 2 個平高控制點(diǎn)和 1 個高程控制點(diǎn)。可靠性矩陣P 是降秩矩陣，其秩等于平差系統(tǒng)的多余觀測數(shù) 。航攝像片是地面景物的中心投影。由于像片傾斜和地面起伏要原因?qū)е掠跋裆蠋缀螆D形與實(shí)際地面上的幾何圖形通常是不相似的。POSPOS位，除需測定GPS天線相位中心與相機(jī)投影中心三個偏心分量外，還必須對IMU與相機(jī)坐標(biāo)軸之間的視準(zhǔn)軸誤差進(jìn)行校正?？臻g直角坐標(biāo)變換的正交變換矩陣中只有3個獨(dú)立元素。攝影測量加密按數(shù)學(xué)模型可分為航帶法獨(dú)立模型法和光束法類型。帶模型連接條件的連續(xù)法相對定向元素有6個。分別為uv,,,。二、名詞解釋(15分，每題3分)POSPOS方位元素，并對其質(zhì)量進(jìn)行評定的理論和方法。4個條件：在不同攝站獲取具有一定重疊度的兩張影像；一只眼眼睛只能看一張不大，一般不超過15％。（的真水平面與主縱線的交點(diǎn)。）未知數(shù)的法方程。三、簡答題(45分，每題15分)程。推導(dǎo)共線條件方程，并簡要敘述其在攝影測量中的主要用途。答：設(shè)攝影中心SXS,YSZS，任一地面點(diǎn)AXA,YAZA，A在像片上的構(gòu)像a在xy,fX,YZSaA線且滿足如下關(guān)系：XXAXS

YYA

ZZAZS

(1)即：?X? ?XAXS??Y??YY ?? ? ? A S?ZZAZS(2)又像空間坐標(biāo)和像空間輔助坐標(biāo)滿足：?x? ?X??y?R1?Y??? ? ???f??

Z式中，

(3)?a1 a2 a3?R?b b b??1 2 3??1 c2

c3??表示由外方位角元素組成的旋轉(zhuǎn)矩陣。將（3）式中的第一行和第二行分別除以第三行，得到：xfyf

a1(XAXS)b1(YAYS)c1(ZAZS)a3(XAXS)b3(YAYS)c3(ZAZS)a2(XAXS)b2(YAYS)c2(ZAZS)a3(XAXS)b3(YAYS)c3(ZAZS)

(4)式就表示了攝影中心點(diǎn)、像點(diǎn)與其對應(yīng)物點(diǎn)三點(diǎn)位于一條直線上的共線條件方程。共線方程在攝影測量中的主要應(yīng)用包括：空間后方交會和多片前方交會；光束法平差的基本方程；求像底點(diǎn)坐標(biāo)；構(gòu)成數(shù)字投影的基礎(chǔ)；利用DEM和共線方程制作正射影像；利用DEM和共線條件方程進(jìn)行單張影像測圖。的優(yōu)缺點(diǎn)。答：方法包括：后方交會-前方交會方法；相對定向-絕對定向法；一步定向法。后方交會-前方交會法主要步驟：首先進(jìn)行后方交會，利用單張影像上3個以上已知控制點(diǎn)分別計(jì)算像片外方位元素，再通過前方交會計(jì)算出地面目標(biāo)的物方坐標(biāo)。該方法的缺點(diǎn)在于每張影像上都必須有3個以上控制點(diǎn)，并且前方交會求取的地面點(diǎn)坐標(biāo)的精度取決于后方交會所解算外方位元素的精度。相對定向-絕對定向法主要步驟：首先利用兩張影像重疊區(qū)內(nèi)5對以上同名點(diǎn)，按照共面條件方程解算相對定向元素，并計(jì)算同名點(diǎn)模型坐標(biāo)，同時要求至少2個平高點(diǎn)1個高程點(diǎn)位于像片重疊區(qū)內(nèi)以計(jì)算控制點(diǎn)模型坐標(biāo)。然后利用控制點(diǎn)模型坐標(biāo)和對應(yīng)地面坐標(biāo)根據(jù)三維相似變換方程解算出絕對定向元素。最后根據(jù)絕對定向元素求取目標(biāo)的物方坐標(biāo)。該方法的缺點(diǎn)在于需要已知重疊區(qū)內(nèi)最少5對同名點(diǎn)。同樣地，絕對定向的精度取決于相對定向精度。一步定向法主要步驟：利用已有控制點(diǎn)地面坐標(biāo)、像片上對應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)共線條件方程一步解算出像片外方位元素和目標(biāo)的地面坐標(biāo)。該方法一步完成，精度完全由控制點(diǎn)和像點(diǎn)坐標(biāo)量測精度決定，理論上比以上兩種方法精度高。但該方法相較以上兩種方法，求解過程較復(fù)雜。Xx6個外方位元素如下圖所示。其中，D-XYZ為地面攝影測量坐標(biāo)系s-xyz為像空間坐標(biāo)系；o-xy為像平面坐標(biāo)系。Xs，Ys，Zs為像片外方位線元素，'為旁向傾角，'為航向傾角，'為像片旋轉(zhuǎn)角。yzxsy’xZs o’ ’YYsXD XXs外方位元素的作用在于恢復(fù)攝影時刻像片在物方坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)。四、綜合題(20分，①②題各5分，③題10分)設(shè)某區(qū)域由三條航線組成（如圖1(a)所示），試根據(jù)光束法區(qū)域網(wǎng)平差原理回答下列問題：①當(dāng)控制點(diǎn)有誤差時，觀測值個數(shù)n、未知數(shù)個數(shù)t、多余觀測數(shù)r；像片觀測值個數(shù)：(6689)2216；由于控制點(diǎn)有誤差，控制點(diǎn)地面坐標(biāo)亦作為觀測值，個數(shù)為：834128；故觀測值總數(shù)為244。未知數(shù)個數(shù)為：1462234215824415886。②按最小帶寬原則在圖1(a)中標(biāo)出像片排列順序號并求出帶寬；若按航線方向編排像片，則帶寬為：（5+3）×6=48；若按垂直航線方向編排像片，帶寬為：（2×3+2）×6=48；兩種情況下最小帶寬相同，這里按航