《摄影测量基础知识》课件

摄影测量基础知识摄影测量是一门利用摄影技术获取地面目标的空间位置、形状和属性信息的学科摄影测量技术在城市规划、资源调查、灾害监测等领域有着广泛的应用概述

11.引言

22.研究内容介绍摄影测量学及其在现代社会中的重要地位概述摄影测量学的基本概念、原理和技术，重点介绍数字摄影测量技术

33.研究方法

44.研究意义主要采用文献研究、案例分析和实证研究等方法为摄影测量技术在相关领域应用提供理论支撑和技术支持摄影测量的定义和特点定义特点摄影测量利用摄影原理和技术，非接触式测量，效率高，成本低通过对目标物体进行摄影，获取，适用于地形复杂、地表覆盖物图像信息，进而进行测量和分析较多的区域优势应用广泛能获取丰富的地形信息，包括地应用于地形测绘、城市规划、资貌、植被、水体等源调查、灾害监测等领域摄影测量的应用领域城市规划与管理矿山资源勘探基础设施建设文物考古与保护生成三维城市模型，用于城市绘制矿区地形图、三维模型，生成高速公路、铁路、桥梁等生成考古遗址的三维模型，用规划、交通管理、环境监测等用于矿产资源勘探、开采和管基础设施的三维模型，用于设于研究和保护历史文化遗产方面理计、施工和维护摄影机的基本原理光学成像1镜头将外界景物投射到感光元件上光学透镜2镜头由多组透镜组成，通过折射和反射光线感光元件3将光信号转换为电信号，形成影像电子处理4电信号经过处理，形成数字图像摄影机利用光学透镜将外界景物投射到感光元件上，感光元件将光信号转换为电信号，经过电子处理后形成数字图像通过控制镜头、感光元件和电子处理系统，摄影机可以记录不同场景、不同光照条件下的影像信息照片的基本特性透视投影几何关系照片是真实世界在投影平面上的透视投影，存照片上各点的坐标与对应地面点坐标存在严格在几何畸变的数学关系比例尺分辨率照片上物体的大小与地面上物体的大小之比，照片能够分辨的最小目标尺寸，由相机镜头、随距离变化而变化感光元件等决定照片的坐标系统和几何关系照片坐标系统定义了照片上点的空间位置常见的坐标系统包括像平面坐标系和摄影测量坐标系几何关系描述了照片上点与地面点之间的对应关系主要包括内方位元素和外方位元素相机内部方位元素主点坐标Xp,Yp焦距f主点坐标是指摄影镜头光轴与像平面交点在像平面上的坐标，它焦距是指从摄影镜头光心到像平面的距离，它是相机内部方位元是相机内部方位元素的重要参数素中最重要的参数之一主点坐标决定了影像的中心位置，对影像的几何校正和配准至关焦距决定了影像的尺度和分辨率，对影像的几何校正和三维重建重要具有决定性影响相机外部方位元素相机位置相机姿态外部方位元素描述了相机在拍摄相机姿态表示了相机在空间中的时刻相对于地面坐标系的位置，方向，用三个角度来描述，例如通常用三个坐标值来表示俯仰角、横滚角和方位角外部方位元素的重要性准确的外部方位元素是进行摄影测量数据处理和三维重建的关键，直接影响着模型的精度和真实性内方位和外方位的确定内方位元素的确定内方位元素包括焦距、主点坐标和像主线方向可以通过相机标定来确定这些参数外方位元素的确定外方位元素包括相机在拍摄时的位置和姿态，可以使用地面控制点进行计算测量方法•直接测量法•间接测量法•联合测量法精度内方位和外方位的精度直接影响摄影测量成果的精度物方坐标的测量方法描述直接测量使用经纬仪、全站仪等测量仪器直接测量目标点坐标间接测量通过摄影测量技术，利用照片上的像点坐标和相机参数计算物方坐标直接测量方法精度高，但工作量大，效率低间接测量方法精度相对较低，但效率高，适合大范围区域的测量数字摄影测量技术

11.数字化

22.自动化传统摄影测量使用胶片，数字数字摄影测量技术利用计算机摄影测量则使用数字相机或扫对图像进行处理和分析，自动描仪采集图像化程度更高，效率更高

33.精度更高

44.灵活多样数字摄影测量技术可以获得更数字摄影测量技术应用范围更高精度的三维模型和数据广，可用于多种领域，如城市规划、灾害监测等数字摄影测量数据获取影像获取1利用航空相机、地面相机或无人机等设备拍摄目标区域影像数据处理2对拍摄的影像进行几何校正、拼接、镶嵌等处理，生成正射影像、数字表面模型等数据格式转换3将处理后的影像数据转换为地理信息系统GIS可识别的格式，方便后续分析应用数据存储4将获取的数字摄影测量数据存储在数据库或数据仓库中，便于管理和访问数字摄影测量数据获取是整个摄影测量工作流程的重要环节，它直接影响后续数据处理和分析的准确性和可靠性数字正射影像生成几何校正1消除影像几何畸变，获取真实地物位置信息影像拼接2将多个影像拼接成完整的正射影像影像镶嵌3将正射影像与其他地理信息数据进行整合，形成完整的地理信息系统数字表面模型建立数据准备1首先需要准备经过处理的数字影像数据影像匹配2通过匹配影像中的相同特征点来确定影像间的几何关系三维重建3根据影像匹配结果，利用三角测量原理重建三维空间模型生成4最终生成包含地表高度信息的数字表面模型数字表面模型的建立过程主要包括数据准备、影像匹配、三维重建和模型生成四个步骤通过这些步骤，可以获得精确的地形数据，为城市规划、工程建设、灾害监测等提供基础数据支持三维重建技术数字表面模型DSM点云从多个角度获取影像，生成详细的表密集的点集，记录了场景中每个点的面模型，可用于地形分析、虚拟现实空间坐标和颜色信息，可以用于生成和城市规划三维模型、测量距离和分析场景特征摄影测量三维扫描利用多幅影像获取目标物的几何信息利用扫描设备获取物体的三维信息，，重建三维模型，在建筑、文物保护用于产品设计、逆向工程和文物数字和景观设计等领域应用广泛化等领域，可以快速、精确地重建物体形状微地形信息提取定义方法应用微地形信息提取是从摄影测量常用的方法包括数字表面模型微地形信息在工程建设、环境数据中提取地表微地形的详细（DSM）分析、地形特征识监测、灾害评估等领域有着重信息别、三维模型分析要的应用包括地表起伏、坡度、坡向、利用这些方法可以精确地提取例如，帮助规划道路、分析土沟壑、山脊等地表微地形信息壤侵蚀、评估洪水风险遥感技术应用UAV城市规划和管理森林资源监测农业生产管理灾害应急救援无人机遥感技术可用于获取城无人机可以快速、高效地获取无人机可用于农田病虫害监测无人机可用于灾害现场勘查、市三维模型，帮助城市规划和森林资源信息，如森林覆盖率、施肥管理、作物生长监测等人员搜救、物资运送等，提高管理，例如城市道路规划、基、树木生长状况等，帮助森林，提高农业生产效率和效益灾害应急救援效率础设施建设等管理人员进行森林资源监测和保护无人机航测系统组成无人机平台传感器地面控制系统数据处理软件无人机平台是系统核心，负责传感器负责收集数据，常见的地面控制系统负责规划航线、数据处理软件用于对采集的数搭载传感器并完成飞行任务有相机、激光扫描仪和多光谱控制无人机飞行、采集数据和据进行处理，生成影像、模型传感器进行数据处理等成果无人机航测数据处理数据预处理1去除噪声和畸变影像拼接2生成完整影像几何校正3消除几何误差正射影像生成4生成正射影像三维模型构建5构建数字表面模型无人机航测数据处理是一个复杂的过程，需要进行一系列的步骤首先，需要对原始数据进行预处理，去除噪声和畸变然后，需要将所有影像拼接在一起，生成完整的影像接下来，需要进行几何校正，消除几何误差最后，需要生成正射影像和三维模型无人机航测应用案例无人机航测在多个领域发挥着重要作用，如城市规划、道路建设、灾害监测、农业管理等通过无人机拍摄的高清影像数据，可以进行三维模型重建，帮助决策者更直观地了解地形地貌、进行规划设计无人机航测还可以应用于文物保护、考古调查、森林资源监测等领域，为相关研究提供精确的影像资料和数据分析摄影测量发展趋势技术融合智能化应用拓展高精度摄影测量与其他技术不断融合自动化和智能化成为摄影测量摄影测量应用领域不断拓展，摄影测量技术精度不断提高，，例如计算机视觉、人工智能发展趋势，例如自动目标识别例如三维城市建模、文物保护例如更高分辨率的图像获取、、深度学习等例如，无人机、自动模型构建、自动数据处、自然灾害监测、精准农业等更精确的模型构建和更准确的航测技术的快速发展，将摄影理等测量结果测量技术应用于更广泛的领域摄影测量的优势

11.高效性

22.精度高摄影测量能够快速获取大量数摄影测量技术具有高精度,能够据,提高效率精确地测量物体的大小和位置

33.成本低

44.安全性强相对于传统测量方法,摄影测量在危险或难以到达的区域,摄影成本更低测量方法更安全摄影测量的局限性地形限制天气影响遮挡影响精度误差山区、森林等复杂地形会影响阴雨天、雾霾等天气会降低图建筑物、树木等遮挡物会影响摄影测量技术存在一定的精度摄影测量精度，增加数据采集像质量，影响摄影测量结果目标物体的观测，导致信息缺误差，需要进行严格的误差分难度失析和校正摄影测量与的融合GIS空间数据融合三维建模摄影测量提供高精度几何信息，将摄影测量获取的三维模型与GISGIS提供丰富的属性数据，融合可数据结合，可以创建更逼真的三以创建更完整的地图维场景城市规划与管理环境监测与保护融合后的数据可以用于城市规划用于监测环境变化、灾害评估、、交通管理、基础设施建设等自然资源管理等，助力可持续发展摄影测量与遥感的关系数据来源空间分辨率摄影测量主要利用地面摄影机获摄影测量图像的空间分辨率通常取图像，而遥感则通过航空或卫较高，而遥感图像的空间分辨率星传感器获取图像相对较低应用领域技术融合摄影测量主要用于地形测绘和城近年来，摄影测量和遥感技术逐市规划，而遥感则应用于地质勘渐融合，形成新的应用领域，如探、环境监测等领域三维重建、数字表面模型等摄影测量技术标准化国际标准化国家标准化国际标准化组织ISO制定了摄影测量和遥感的相关标准，确保每个国家也制定了各自的摄影测量技术标准，以适应本地需求和数据的互操作性和质量环境特点这些标准涵盖了数据格式、精度要求、质量控制等方面，促进全这些标准包括数据采集、处理、应用等各个环节，保证国内摄影球范围内的合作和数据共享测量项目的规范性和一致性摄影测量的应用前景城市三维模型地质灾害监测考古遗址保护工程建设摄影测量可以构建精细的城市摄影测量可用于监测滑坡、泥摄影测量可用于记录和保护考摄影测量可用于工程建设的测三维模型，用于城市规划、管石流等地质灾害，并预测潜在古遗址，提供详细的文物信息量、监测和进度管理，提高效理和灾害评估风险和三维模型率和精度摄影测量的未来展望人工智能与机器学习三维模型重建人工智能与机器学习将进一步提升摄影测量的三维模型重建技术将更加成熟，应用场景将更效率和精度，实现自动化数据处理和分析加广泛，例如城市规划、文物保护和虚拟现实无人机遥感技术云计算和云存储无人机遥感技术将不断发展，与摄影测量技术云计算和云存储将为摄影测量数据提供更强大相结合，提供更便捷、更高效的数据获取方式的计算能力和存储空间，方便用户进行数据共享和协作总结与展望

11.技术发展

22.应用拓展摄影测量技术不断发展，将更摄影测量将应用于更多领域，加精准、高效、智能化例如智慧城市、无人驾驶、虚拟现实等

33.未来展望摄影测量将与其他技术深度融合，带来更多创新应用。