数字摄影测量1.

资源与环境科学学院武汉大学数字摄影测量陈玉敏课程内容摄影测量学的基本概念与发展历程单张航摄像片解析双像解析摄影测量数字摄影测量原理数字高程模型与应用参考资料摄影测量与遥感概论李德仁、王树根、周月琴著测绘出版社摄影测量学张剑清、潘励、王树根著武汉大学出版社基础摄影测量学李德仁等著测绘出版社数字摄影测量学张祖勋、张剑清著武汉大学出版社误差处理与可靠性理论李德仁、袁修孝著武汉大学出版社第一章摄影测量学的定义与发展摄影测量与遥感的概念1988年在日本第16届ISPRS大会上定义：摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。ISPRS(InternationalSocietyofPhotogrammetryandRemoteSensing)：PhotogrammetryandRemoteSensingistheart,scienceandtechnologyofobtainingreliableinformationfromnoncontractimagingandothersensorabouttheEarthanditsenvironment,andotherphysicalobjectsandprocessesthroughrecording,measuring,analyzingandrepresentation.摄影测量与遥感的概念A（X、Y、Z）OZXY1212通过摄影进行测量摄影测量与遥感的概念遥感影像地形图摄影测量与遥感的主要特点在像片上进行量测和解译；无需接触物体本身，较少受自然和地理条件限制；可摄得瞬间的动态物体影像；像片及其它各类影像提供物体的大量几何信息和物理信息传统摄影测量学的定义传统的摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。摄影测量学的定义各种类型传感器被摄物体影像通过量测和解译过程自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRGDOM各种类型的传感器P31摄影经纬仪量测数码相机各种类型的传感器RC30框幅式航摄仪各种类型的传感器ADS40数字航摄仪被摄物体影像—P31摄影经纬仪近景影像被摄物体影像—航空光学影像被摄物体影像—ADS40数字航空影像数字产品数字地面模型（DEM）和等高线数字产品三峡正射影像图数字产品三峡三维景观图数字产品数字线划图航空影像+数码相机TM影像+数码相机摄影测量学的发展阶段摄影测量学的发展历程1839年，阿拉戈发明摄影术为摄影测量提供了基本手段1851年，法国陆军上校劳赛达特提出交会摄影测量并测绘了万森城堡图，标志着摄影测量的开始1858年，法国摄影师纳达尔乘坐气球在巴黎郊外80m上空拍摄了世界上第一张航空影像1860年，美国人布莱克拍摄了波士顿的航空像片1885年，法国人乘坐气球从2000英尺高空拍摄了巴黎的航空像片摄影测量学的发展历程1903年，莱特兄弟发明了飞机使航空摄影和航空摄影测量成为可能1906年，美国人劳伦仕用17只风筝吊着巨型相机拍摄了旧金山大火第一次世界大战期间，首台航摄仪的问世、立体坐标量测仪和1318立体测图仪的使用，真正开始了摄影测量学摄影测量学的三个发展阶段模拟摄影测量(1851-1970)解析摄影测量(1950-1980)数字摄影测量(1970-现在）模拟摄影测量利用光学/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。光学像片光学机械测图仪器人工建立立体模型人工量测和解译机械绘图图解线划地图像片影像地图•单片测图•分工法测图•综合法测图模拟摄影测量A8AnalogPlotter模拟摄影测量—WildA10模拟立体测图仪模拟摄影测量—光学纠正仪SEG-1HJ-24解析摄影测量1954年，第一台电子计算机问世1957年，海拉瓦博士提出解析测图仪的思想，标志着解析摄影测量的开始20世纪70年代末至90年代初，解析摄影测量发展的鼎盛时期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。光学像片解析测图仪器计算机建立立体模型人工量测和解译自动记录数字线划地图数字高程模型像片影像地图•解析空三•解析测图仪•数控正射仪解析摄影测量瑞士WILD生产的解析测图仪BC2解析摄影测量德国Zeiss厂C-100型解析测图仪解析摄影测量瑞士Kern厂DSR-1型解析测图仪解析摄影测量瑞士WILD厂OR-1型数控正射投影仪解析摄影测量德国Zeiss厂Z-2型数控正射投影仪数字摄影测量计算机硬、软件技术的飞速发展，使功能增强，成本降低，并为编制大型软件提供平台20世纪70年代：数字摄影测量萌芽阶段20世纪80年代：数字摄影测量原型研究阶段20世纪90年代：真正推出可用于生产的数字摄影测量系统数字摄影测量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数字影像数字摄影测量系统自动建立立体模型自动量测和解译自动记录数字线划地图数字高程模型数字影像地图数据库•计算机技术•数字图像处理•影像匹配•模式识别•DPW数字摄影测量VirtuoZo数字摄影测量系统数字摄影测量JX-4A数字摄影测量工作站数字摄影测量INTERGRAPH数字摄影测量工作站摄影测量三个发展阶段的特点发展阶段原始资料投影方式仪器操作方式产品模拟摄影测量像片物理投影模拟测图仪手工操作模拟产品解析摄影测量像片数字投影解析测图仪机助作业员操作模拟产品数字产品数字摄影测量数字化影像数字影像数字投影计算机自动化操作+作业员干预数字产品模拟产品摄影测量学的基础知识摄影测量分类航天摄影测量航空摄影测量地面摄影测量近景摄影测量显微摄影测量地形摄影测量非地形摄影测量模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量按距离远近按用途按处理手段摄影测量与遥感的平台遥感平台高度目的、用途其它航天飞机240～350km不定期地球观测、空间实验无线电探空仪100m～100km各种调查（气象等）超高度喷气机10000～12000m侦察、大范围调查中低高度飞机500～8000m各种调查、航空摄影测量飞艇500～3000m空中侦察、各种调查直升机100～2000m各种调查、航空摄影测量无线遥探飞机500m以下各种调查、航空摄影测量飞机、直升机牵引飞机50～500m各种调查、航空摄影测量牵引滑翔机系留气球800m以下各种调查索道10～40m遗址调查吊车5～50m地面实况调查地面测量车0～30m地面实况调查车载升降台高分辨率卫星影像Fritz(1997)gavedefinitionsintermsofresolution,whichwemayassumemeanspixelsize:Lowresolution≥30300mMediumresolution≥330mHighresolution≥0.53mVeryhighresolution0.5何谓高分辨率影像≥0.53m高分辨率卫星影像Multispectral4Panchromatic(全色)1QuickBirdDigitalGlobeMultispectral2.44Panchromatic0.61Oct.18.2001IKONOSSpaceImagingSep.24.1999EROSPanchromatic1.8ImageSat(Israel/US)Dec.5.2000SPIN-2Russian/USFeb.19.1998PhotographicSystem2SPIN-2卫星影像丹佛（美国）世贸大厦的IKONOS影像2000.06.302001.09.12EROS影像QuickBird影像曼哈顿0.6米QuickBird摄影测量作业流程FilmprocessingindarkroomFCIRColorB&WStereoplotterFilmsusedalternativelyAllspectralchannelssimultaneouslyGISDEMOrthophotosMappingRevisionVisualizationImageanalysisClassificationDigitalwork-stationGroundprocessingFilmbasedworkflowRC30DirectdigitalworkflowADS40PrinterColorMSB&WArchivesystemColorFCIRB&WDSW500scannerFilmMassMemory摄影测量的基本关系式影像中的几何信息地物几何位置模型重建几何量测XyXYZ•表达像点与地面点之间关系共线条件XYZa(x,y)xyzS(Xs,Ys,Zs)A(X,Y,Z)SSSZZYYXXzyxR单像摄影测量的理论基础xyXYZ已知量未知量共线方程共面条件XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2立体摄影测量目的x1y1XYZ已知量未知量x2y2硬件设备Copyright3DlabsIncLtd摄影测量的任务•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。摄影测量的任务•非地形测量领域–生物医学–公安侦破–古文物、古建筑–建筑物变形监测–军事侦察–矿山工程本章思考题1．什么是摄影测量与遥感?其主要特点是什么？2.摄影测量与遥感的分类？3.摄影测量与遥感的三个阶段及其特点？4.摄影测量的任务？