摄影测量考试试题及详细答案.docx

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摄影测量考试试题及详细答案

1摄影测量学2航向重叠

3单像空间后方交会4相对行高

5像片纠正6解析空中三角测量

7透视平面旋转定律8外方位元素

9核面10绝对定向元素

一、填空

1摄影测量的基本问题，就是将_________转换为__________。

2物体的色是随着__________的光谱成分和物体对光谱成分固有不变的________、__________、和__________的能力而定的。

3人眼产生天然立体视觉的原因是由于_________的存在。

4相对定向完成的标志是__________。

5光束法区域网平差时，若像片按垂直于航带方向编号，则改化法方程系数阵带宽为_______，若按平行于航带方向编号，则带宽为_________。

三、简答题

1两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。

2倾斜位移的特性。

3单行带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？

为何进行？

4独立模型法区域网平差基本思想。

5何谓正形变换？

有何特点？

四、论述题

1空间后方交会的结算步骤。

2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，采用光束法区域网平差。

（1）写出整体平差的误差方程式的一般式。

（2）将像片进行合理编号，并计算带宽，内存容量。

（3）请画出改化法方程系数阵结构简图。

A卷答案：

一、

1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。

2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。

3知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。

4摄影瞬间航摄飞机相对于某一索取基准面的高度。

5将中心投影转换成正射投影时，经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平相片的构象，并符合所规定的比例尺的变换过程。

6是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以及区域模型的数字模型，根据少数地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，并求加密点地面坐标的方法。

7当物面和合面分别绕透视轴合线旋转后，只要旋转地角度相同，则投影射线总是通过物面和像面的统一相对应点。

8用以确定摄影瞬间摄影机或像片空间位置，即摄影光束空间位置的数据。

9通过摄影基线与任意物方点所作的平面称作通过该点的核面。

10确定相对定向所建立的几何模型比例尺和恢复模型空间方位的元素。

二、

1中心投影的像片、正射投影的地形图。

2照射光线、吸收、反射、透视

3生理视察

4模型点在统一的辅助坐标系中坐标U、V、W的求出。

52N+2、N+3

三、

1答：

连续法相对定向是以左方相片为基准，求出右方相片相对于左方像片的相对方为元素。

右像点在中的坐标为零。

中的u与B重合，v轴与左相片的主核面相垂直，w轴在左像片的主核面内，右像空间辅助坐标系中的轴与轴重合，与平行，因而为零。

2答：

在倾斜像片上从等角点出发，引向任意两个像点的方向线，他们之间的夹角与水平像片上相应的方向之间，即水平地面上相应方向之间的夹角恒等。

3答：

a因为每个像对模型的比例尺是按照其相对定向时所取的bu而定的，为建立航带模型从而应将各像对模型归化到统一的比例尺中。

b以第一个像对模型比例尺为基准，在模型连接时，利用重叠区的公共点，比较公共点在相邻模型上的空间辅助坐标w，求得模型归化比例系数k，借助k使后一像对模型的比例尺归化到前一对像对模型的比例尺中。

4答：

独立模型法区域网平差以单元模型为为平差单元。

其中单元模型是独立地在各自

的像空间辅助坐标系中建立的，在整体区域网平差时，根据地面控制点的摄影测量坐

标和地面坐标相等以及相邻模型公共点，包括公共摄影站点在内，他们各自单元模型

上的测量坐标应该相等的原则，确定每一个单元的旋转，缩放和平移，已取得在区域

中的最或是值，从而求出各加密点的地面坐标

5答：

图形的变换前后保持局部相似性。

摄影测量学习题

一、名词解释

1、像片比例尺：

像片上的线段l与地面上相应线段的水平距L之比。

2、绝对航高：

摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。

3、相对航高：

摄影物镜相对于某一基准面的高度

4、像点位移：

一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移

5、摄影基线：

航线方向相邻两个摄影站点的空间距离

6、航向重叠：

同一航带内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠

7、旁向重叠：

两相邻航带像片之间也需要有一定的影像重叠，这种影像重叠称为旁向重叠

8、像片倾角：

摄影瞬间摄影机物镜主光轴偏离铅垂线的夹角

9、像片的方位元素：

确定摄影瞬间摄影物镜（摄影中心）与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数，即确定这三者之间相关位置的参数。

10、像片的内方位元素：

确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数

11、像片的外方位元素：

确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数

12、相对定向元素：

确定像对中两像片之间相对位置所需的元素

13、绝对定向元素：

确定单张像片或立体模型在地面坐标系中方位和大小所需的元素

14、单像空间后方交会：

利用影像覆盖范围内一定数量的控制点空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程，反求该影响的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会

15、空间前方交会：

由立体相对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标（某一暂定三维坐标系统里的坐标或地面量测坐标系坐标），称为立体像对的空间前方交会

16、双像解析摄影测量：

按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标的方法，称为双像解析摄影测量。

17、空中三角测量：

利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法

18、POS：

机载定位定向系统POS是基于全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于在无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取。

19、影像的灰度：

规则格网排列的离散阵列

20、数字影像的重采样：

当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数个（x,y）的数值时就需要进行内插，此时称为重采样

21、影像匹配：

影像匹配即通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。

22、核线相关：

利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关

23、像片纠正：

通过投影转换，将倾斜像片变换成规定比例尺水平像片的作业过程。

24、数字正射影像图DOM：

（DigitalOrthophotoMap）是以航摄像片或遥感影像（单色/彩色）为基础，经扫描处理并经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，按地形图范围裁剪成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓（内/外）整饰等形式填加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储的影像数据库。

25、立体像对：

从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对像片。

26、立体正射影像对：

为了从立体观察中获得直观立体感，为正射影像制作出一幅立体匹配片，正射影像和相应立体匹配片共同称为立体正射影像对

二、填空

4D产品是指DEM、DLG、DRG、DOM。

摄影测量按用途可分为地形摄影测量、非地形摄影测量。

摄影测量学的发展经过了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。

模拟摄影测量是利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转。

解析摄影测量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、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。

数字摄影测量是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。

共线方程表达的是像点、投影中心与地面点之间关系。

立体摄影测量基础是共面条件方程。

摄影是根据小孔成像原理。

航空摄影是安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。

把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，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，称航线弯曲。

航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。

地图是地面的正射投影，像片是地面的中心投影。

在像空间坐标系中，像点的z坐标值都为-f。

一张像片的外方位元素包括：

三个直线元素（Xs、Ys、Zs）：

描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素（、、））：

描述像片的空间姿态。

相对定向的理论基础、目的、标准是两像片上同名像点的投影光线对对相交。

双像解析摄影测量的任务是利用解析计算方法处理立体像对，获取地面点的三维空间信息。

在摄影测量中，一个立体像对的同名像点在各自的像平面坐标系的x、y坐标之差，分别称为

左右视差、上下视差。

解析法相对定向的理论基础是同名光线对对相交于核面内。

解析绝对定向需要量测2个平高和1个高程以上的控制点，一般是在模型四个角布设四个控制点。

解析空中三角测量按数学模型分为航带法、独立模型法、光束法。

根据选择的插值函数的不同，常用的影像重采样方法有最邻近像元法、双线性内插法、双三次卷积法。

影像灰度的系统变形有两大类：

辐射畸变、几何畸变。

列出3种精度较高的线特征提取算法：

算子、算子、算子。

三、判断：

航摄像片上任何一点都存在像点位移。

√

利用单张像片能求出地面点坐标。

×

利用立体像对可以确定物点的空间坐标。

√

求解相对定向元素，需要地面控制点。

×

绝对定向元素也被称为相似变换参数。

√

只要在一条航带十几个像对中，或几条航带构成的一个区域网中，测少量外业控制点，在内业用解析摄影测量的方法加密出每个像对所要求的控制点，然后就可以用于测图。

√

目前数字摄影测量系统可以全自动化地提取目标。

正射影像的缺点是不包含第三维信息（高程信息）。

√

四、简答

1、摄影测量的主要特点是什么？

1）无需接触物体本身，因而较少受到周围环境与条件的限制2）二维影像重建三维模型3）面采集数据方式4）同时提取物体的几何与物理特征

2、航空摄影机也被称为量测摄影机，它有什么特征？

（1）量测摄影机的像距是一个固定的已知值。

（2）摄影机的像面框架上有框标标志。

（3）量测摄影机的内方位元素是已知的。

3、摄影测量常用的坐标系统有哪些？

像平面坐标系；像空间坐标系；像空间辅助坐标系；摄影测量坐标系；物空间坐标系

4、航摄像片与地形图有什么区别？

1）投影方式不同航摄像片是中心投影；地形图是正射投影

2）航片存在两项误差相片因倾斜引起的像点位移；地形起伏引起的像点位移3）比例尺不同地图有统一的比例尺；像片无统一比例尺

4）表示方法不同地图为线划图像；貥片为影像图

5）表示内容不同地图需综合考虑；像片为全部影像

6）几何上的不同

5、请写出共线方程式，并回答：

若已知像片的内外方位元素及地面点的三维坐标，可以求相应的像点坐标吗？

若已知像片的内外方位元素及像点坐标时，可以求相应的三维的物点坐标吗？

6、共线条件方程有哪些应用？

1）单向空间后方交会和多像空间前方交会；

2）解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型；

3）构成数字投影的基础；

4）计算模拟影像数据（已知影像内外方位元素和物点坐标求像点坐标）；

5）利用数字高程模型（DEM）与共线方程制作正射影像；

6）利用DEM与共线方程进行单幅影像画图；

7）求像底点坐标。

7、人造立体视觉必须符合哪几个自然界立体观察的条件？

1）由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对；

2）一只眼睛只能观察像对中的一张像片，即双眼观察像对时必须保持两眼分别只能对一张像片观察；

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）像像片间的距离应与双眼的交会角相适应；

5）两片比例尺相近（差别<15%）。

8、请说明利用立体像对重建立体模型的一般过程。

1）内定向2）恢复像对的外方位元素：

相对定向、绝对定向

9、连续像对和独立像对的坐标系统和定向元素有何不同？

连续像对的坐标系统是像空间辅助坐标系

独立像对坐标系统是右手空间直角坐标系

连续法相对定向元素By，Bz，，，

单独法相对定向元素1，1，2，2，2

10、请对双像解析摄影测量的三种解法进行比较。

后方-前方交会法：

空间前方交会的结果依赖于空间后方交会的精度，空间前方交会中没有充分利用多余条件平差；

相对定向-绝对定向法：

计算公式多，最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度，用这种方法解算的结果不能严格表达一幅影像的外方位元素；

一步定向法：

理论严密、求解精度高，待定点的坐标是按最小二乘准则求得的。

11、为了求解相对定向元素，是否需要地面控制点？

为什么？

不需要。

因为只需要量测至少5对同名像点的像点坐标即可按相对定向误差方程求出相对定向元素

12、像点坐标有哪些系统误差？

摄影材料变形、摄影机物镜畸变、大气折光、地球曲率

13、简述自动空中三角测量的基本原理？

利用模式识别和多影像匹配等方法代替人工在影像上自动选点与转点，同时自动获取像点坐标，提供给区域网平差程序解算，以确定加密点在选定坐标系中的空间位置和影像的定向参数。

14、简述数字微分纠正的原理。

从原始的非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行，且使用的是数字方式处理

15、分析对比常用的三种影像重采样方法。

最邻近像元法最简单，计算速度快且能不破坏原始影像的灰度信息。

但其几何精度较差。

最大可达

0.5像元。

双线性内插值法计算量大，但缩放后图像质量高，不会出现像素值不连续的情况。

由于双线性插值具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。

前两种方法几何精度较好，但计算时间较长，特别是双三次卷积法较费时，在一般值况下用双线性插值法较宜。

16、列出几种常见的点特征提取算法。

1）Moravec算子2）Forstner算子3）Harris角点提取算法4）SUSAN算子

17、列出几种常见的线特征提取算法。

1）微分算子（梯度算子、Roberts梯度算子、Sobel算子）

2）二阶差分算子（方向二阶差分算子、拉普拉斯算子、高斯一拉普拉斯算子（LOG算子）、Canny算子、Prewitt算子）

3）特征分割法4）Hough变换

18、简述最小二乘影像匹配的基本思想。

在影像匹配中引入影像灰度的系统变形参数，同时按最小二乘的原则，解求这些参数，就是最小二乘影像匹配的基本思想。

19、基于特征的影像匹配算法适用于哪几种场合？

a）待匹配的点位于低反差区内，如林区

b）匹配目的是只需要配准某些“感兴趣”的点线或面

c）在大比例尺城市航空摄影测量中，大多数对象是人工建筑物，此时由于影像的不连续、阴影与被遮蔽等原因，基于灰度匹配的算法也难以适应。

五、论述

1、立体像对有哪些特殊的点、线、面？

请画图说明。

2、叙述航带网法空三基本原理。

把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理，通过消除航带模型中累积的系统误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中（绝对定向），从而确定加密点的地面坐标。

3、叙述光束法区域网空三基本原理。

以每张像片/一束光线作为平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，建立全区域统一的误差方程式，整体解求全区域内每张像片的外方位元素以及所有待求点的地面坐标。

4、叙述相关系数法影像匹配的过程，并说明其优势。

确定目标点确定目标窗口估计搜索窗口求解相关系数获得相关系数最大值的位置获得同名点

5、简述大多数摄影测量软件（如ERDAS、VirtuoZo等）中，数字微分纠正的实际解法。

6、什么是数字微分纠正？

简述线性阵列影像数字微分纠正的常用方法，并指出其原理与航空影像的数字微分纠正有何不同？

根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行纠正，且使用的是数字方式处理，故叫做数字微分纠正或数字纠正。

线性阵列影像数字微分纠正常用方法：

间接法纠正，直接法纠正、直接法与间接法相结合的纠正、多项式纠正、基于有理多项式模型的高分辨率遥感影像纠正。

线性阵列影像数字微分纠正的基本原理：

每条影像的外方位元素已知，行内中心投影，行间正射投影。

7、叙述GPS辅助空中三角测量的基本原理，并说明其优点。

GPS辅助空中三角测量是指利用机载GPS接收机与地面基准站的GPS接收机，至少两台GPS信号接收机同步、快速、连续地观测GPS卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，经过GPS载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理，获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，以取代（或减少）地面控制，经采用统一的数学模型和算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法。

一、填空题（每空1分，共15分）

1、模拟摄影测量、解析摄影测量、全数字摄影测量

2、原点、单位、坐标轴的方向

3、194.4、97.24、像点、瞬时摄影中心

5、56、影像匹配

7、DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DRG（数字栅格地图）、DLG（数字线划地图）

二、单选题（在下列各小题中的备选答案中，请把你认为正确答案的序号填入题干的括号内，每题2分，共20分）。

1、C2、C3、C4、C5、B6、A7、B8、A9、D10、A

三、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“√”。

错的打“×”。

每题1.5分，共15分）。

1、×2、×3、×4、√5、√6、√7、√8、×9、×10、√

四、名词解释（每题3分，共18分）

1、摄影测量学

摄影测量学是通过影像研究信息的获取、处理、提取合成果表达的一门信息科学。

传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄得得影像，研究和确定被摄物体得形状、大小、性质和相互关系得一门科学与技术，摄影测量学得主要特点是在像片上进行测量和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理等条件的限制。

2、外方位元素

外方位元素是表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数,一张像片的外方位元素包括六个参数，其中有三个是直线元素，用于描述摄影中心的空间坐标值；另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。

3、同名像点

同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心在左右像片上构成的像点称为同名像点。

4、立体像对的空间前方交会

由立体像对左右两影像的内外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标称做立体像对的空间前方交会。

5、数字地面模型

数字地面模型是一个表示地面特征空间分布的数据库。

一般用一系列地面点坐标X,Y以及该地面点上的高程Z或属性（如名称、目标类别、特征等）组成的数据阵列，以此组成数字地图。

6、反解法

解法就是由纠正后的像点坐标（X,Y）出发反求其在原始图像上的像点坐标（x，y）。

五、简答题（每题6分，共12分）

1、试说明单像空间后方交会的思路及解算步骤。

利用影像覆盖范围内一定数量的控制点的空间坐标与影像坐标，根据共线方程，反求该影像的外方位元素的方法称为单幅影像的空间后方交会。

利用空间后方交会求解外方位元素的基本过程如下：

（一）读入原始数据

原始数据包括像点的观测坐标、像片的内方位元素、控制点在地辅系中的坐标。

（二）确定外方位元素的初值

1、确定摄站坐标的初值

取控制点平面坐标的平均值作为摄站平面位置的初值，即：

，

（10）

式中

为各点地面坐标的总和，

为已知点的数量。

取航摄的绝对高度

作为

。

2、确定外方位角元素的初值，在一般情况下，

（三）组建误差方程式

1、按照角元素初值，组旋转矩阵；

2、计算

；

3、求

；

4、按（7）、（8）式组建误差方程式

（四）按最小二乘法原理，构建法方程

（五）答解法方程，解算外方位元素的改正数

。

（六）按（9）式计算像片外方位元素改正后的值。

（七）重复（三）至（六）的计算，直至外方位元素改正数小于限差为止。

2、在城市建设规划中，发现某居民区新增了大量的建筑物，为了及时更新该地区的地籍图，利用配有POS系统的数字航摄仪获取了一个立体像对，请问如何用最快速的方法将新建房屋加入地籍管理数据库中？

在POS系统提供的像片外方位元素无误差的情况下，简要叙述其基本思想并绘出作业流程图。

答:

基本思想：

首先在立体像对上量测新增房屋的角点坐标，然后利用POS系统获取的像片外方位元素进行立体像对的空间前方交会，求出量测像点所对应的地面点坐标，最后把求解的房屋角点坐标连接形成新增房屋轮廓，并将相关信息添加到地籍管理数据库中。

其流程如下图所示：

1、在立体像对上量测新增房屋角点坐标

2、利用POS提供的像片外方位元素进行立体像对空间前方交会

3、连接房屋角点形成新增房屋轮廓，并将相关信息添加到地籍管理数据库中

思路清晰，方案可行即可。

六、作图题（共10分）

步骤：

1）找迹点：

延长BC交TT于d；

2）找主合点：

过S点作Si平行于VV，得主合点

3）找BC的合点：

过主合点做平行于透视轴TT的平行线即为合线，过S点做平行于BC的直线，必与合线于BC的合点；

3）连Ti与SB、SC,交点为B’,C’。

连接B’C’。

4）作SN垂直于E，连接nB’；（铅垂线在像平面上的构像位于以像底点n为辐射中心的相应辐射线上）

5）连接SA交nB于A’。

6）连接A’C’，则 A’B’C’为所求。

七、论述及分析题（14分）

1、简述并推导共线条件方程（10分），并简要叙述其在摄影测量中的主要用途（4分）

答：

1、共线方程的定义

为了对航摄像片进行解析处理，必须建立航空影像、地面目标和投影中心的数学模型。

在理想情况下，像点、投影中心、物点位于同一条直线上，我们将以三点共线为基础建立起来的描述这三点共线的数学表达式，称之为共线条件方程式。

2、共线方程的推导

构像方程式的建立是以在摄影时地面点、投影中心以及相应的像点三点理想共线这一条件为基础的。

按共线条件建立的各种数学模型，没有考虑实际情况与理想情况的差异，即不考虑误差，所以这种数学模型是“纯净”的。

假设摄站在该坐标系中的坐标为

，任意地面点A的坐标为X、Y、Z。

则对于以S为原点，坐标轴向与

各轴相应平行的地辅系而言，地面点A的坐标为

，用它们分别取代上式中的（X，Y，Z）得：

共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：

􀂾单片后方交会和立体模型的空间前方交会；

􀂾求像底点的坐标；

􀂾光束法平差中的基本方程；

􀂾解析测图仪中的数字投影器；

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