摄影测量与遥感试题及答案

一．名词解释

1.摄影比例尺

严格讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段为J 与地向上相应线段的水干距L 之比。由于影像片有倾角，地形有起伏，所以摄影比例尺在像片上处处不相等。一般指的摄影比例尺，是把摄影像片当作水平像片，地面取平均高程．这时像片上的一线段l 与地面上相应线段的水平距L 之比，称为摄影比例尺1／m 2. 像片倾角

空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，它偏离铅垂线的夹角应小于3D ，夹角称为像片倾角。

3. 航向重叠

同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠，一般要求在60％以上。4. 旁向重叠

相邻航线的重叠称为旁向重叠，重叠度要求在24％以上

5. 摄影基线

控制像片重叠度时，是将飞机视为匀速运动，每隔一定空间距离拍摄一张像片，摄站的间距称为空间摄影基线B 。

6. 像平面坐标系

像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置，通常采用右手坐标系，x ，y 轴的选择按需要而定．在解析和数字摄影测量中，常根据框标来确定像平面坐标系，称为像框标坐标系。

7. 像主点

相机主光轴与像平面的交点

8. 内方位元素

内方位元素是表示摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数。即摄影中心到像片的垂距(主距)f 及像主点o 在像框标坐标系中的坐标x 0, y 0

9. 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。

10. 空间后方交会

已知像片的内方位元素以及至少三个地面点坐标并量测出相应的像点坐标，则可根据共线方程列出至少六个方程式，解求出像片六个外方位元素，称为空间后方交会。

11. 中心投影变换

对于平坦地区(地面起伏引起的投影差小于规定限差) 而言，要将中心投影的像片变为正射投影的地图，就要将具有倾角的像片变为水平的像片，这种变换称为中心投影的变换

12. 像点位移

一个地面点在地面水平的水平像片上的构像与地面有起伏时或倾斜像片上构像的点位不同，这种点位的差异称为像点位移，它包括像片倾斜引起的位移和地形起伏引起的位移，其结果是使像片上的几何图形与地面上的几何图形产生变形以及像片上影像比例尺处处不等。

13. 人造立体视觉

空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片产生生理视差，重建空间景物的立体视觉．所看到的空间景物为立体影像．产牛的方体视觉称为人造立体视觉。

14. 相对定向元素

描述两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。

16. 粗差

人为因素引起的误差如读数误差或记录误差等，它具有偶然性，但在数值上比偶然误差大得多

17. 内可靠性

内可靠性表示可检测观测值中粗差的能力。通常用可检测出租差的最小值或可检测出粗差的下限值来衡量，下限值越小，内可靠性越好。

18. 外可靠性

外可靠性表示不可检测的粗差对平差结果或平差结果函数的影响。如果不可检测的粗差对结果的影响小，表明外可靠性好。

19.GPS 辅助空中三角测量

利用载波相位差分GPS 动态定位技术获取影像获取时的摄站三维坐标，将其作为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，整体确定物方点坐标和像片方位元素并对其质量进行评定的理论和方法

20. 带状法方程系数矩阵的带宽

带状法方程系数矩阵的主对角线元素沿某行(列) 到最远非零元素间所包含未知数的个数

21.自检校光束法区域网平差

选用若干附加参数组成系统误差模型，在光束法区域网平差的同时解求这些附加参数，从而在平差过程中自行检定和消除系统误差的影响

22.直方图

直方图是指对应于每个灰度值、求出图像中具有该灰度值的像素数或频数占总像素数的比率)的图形，一般用横轴代表灰度值，纵轴代表像素数或频数。23. 采样

影像上的像点是连续分布，在影像数字化过程中每隔一个间隔读一个点的灰度值，这个过程称为采样。

24. 量化

由于采样过程得到的每个点的灰度值不是整数，将各点的灰度值取为整数，这一过程称为影像灰度的量化。

25. 数字高程模型

用于表示地面特征的空间分布的数据阵列，常用的是用一系列地面点的平面坐标X 、Y 以及该地面点的高程Z 或属性组成的数据阵列。

26. 移动拟合法

一个以待定点为中心的逐点内插法，它定义一个新的局部函数去拟和周围的数据点，进而求出待定点的高程。

27. 直接法

从原始影像出发，按行列的顺序依次对每个原始像元素点位求其在输出影像(纠正影像) 中的正确位置：

X =F x (x , y )

Y =F y (x , y )

式中，x , y 为原始影像上像元素坐标，X ，Y 为纠正影像上相应像元坐标，F x 、F y 为直接纠正变换函数。

28. 间接法

从空白的纠正影像出发，按行列的顺序依次以每个像素点位反求其在原始影像中的位置：

x =G x (X , Y ) ⎫⎬y =G y (X , Y ) ⎭

式中，G x , G y 为间接纠正变换函数，

29. 遥感技术

不接触物体本身，用遥感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物、揭示目标物几何形状大小、相互关系及其变化规律的科学技术。

30. 空间分辨率

遥感图像的空间分辨率用来表征影像地面目标细节能力的指标。

31. 时间分辨率

把传感器对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为遥感图像的时间分辨率。

32. 光谱分辨率

遥感图像的光谱分辨率指传感器所用的波段数、波长及波段宽度，也就是选择的通道数、每个通道的波长及带宽。

33. 温度分辨率

温度分辨率是指热红外传感器分辨地表热辐射(温度) 最小差异的能力．它与探测器的响应率和传感器系统内的噪声有直接关系。

34. 成像光谱仪

成像光谱仪，它是以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器。通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机地结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。

35. 侧视雷达

侧视雷达是向遥感平台行进的垂直方向的一侧或两侧发射微波，再接收由目标反射或散射回来的微波的雷达。通过观测这些微波信号的振幅、相位、极化以及往返时间，就可以测定目标的距离和特性。

36. 合成孔径侧视雷达

合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，若干小孔径天线组成天线阵列（即把一系列彼此相连、性能相同的天线，等距离地布设在一条直线上）安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线接收窄脉冲信号(目标地物后向散射的相位、振幅等)，以提高方位分辨力的雷达。天线阵列的基线愈长，方向性愈好。37. 多源信息复合

多源信息复合是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。复合后的图像数据将更有利于综合分析。该方法更好地发挥了不同遥感数据源的优势互补，弥补了某一种遥感数据的不足之处，提高了遥感数据的可应用性。在仅用遥感数据难以解决问题的时候，加入非遥感数据进行补充，使更综合的、更深入的分析得以进行，也为进一步应用地理信息系统技术打下基础。

38. 目视解译

又称目视判读，或目视判译，它指专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信息的过程。

39. 遥感图像计算机解译

又称遥感图像理解(RemoteSensing Imagery Understanding)，它以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，根据遥感图像中目标地物的各种影像特征(颜色、形状、纹理与空间位置)，结合专家知识库中目标地物的解译经验和成像规律等知识进行分析和推理，实现对遥感图像的理解，完成对遥感图像的解译。

40. 直接判读标志

直接判读标志是指能够直接反映和表现目标地物信息的遥感图像的各种特征，它包括遥感摄影像片上的色调、色彩、大小、形状、阴影、纹理、图型等，解译者利用直接解译标志可以直观识别遥感像片上的目标地物。

41. 计算机辅助遥感制图

计算机辅助遥感制图是在计算机系统支持下，根据地图制图原理，应用数字图像处理技术和数字地图编辑加工技术，实现遥感影像地图制作和成果表现的技术方法。

42.遥感影像地图

遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。在遥感影像地图中，图面内容要素主要由影像构成，辅助以一定地图符号来表现或说明制图对象，与普通地图相比，影像地图具有丰富的地面信息，内容层次分明，图面清晰易读，充分表现出影像与地图的双重优势。

二．填空题

1. 摄影测量与遥感要解决的是所获信息的“2W”问题，即where(在哪儿)和what(是什么)这两大问题。2、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种方法。

3. 同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠, 一般在60%以上。相邻航线的重叠称为旁向重叠, 重叠度要求在24%以上。

4. 摄影中心且垂直于像平面的直线叫做，它与像平面的交点称为。5. 航空摄影像片为中心投影。6. 摄影测量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、摄影测量坐标系、地面测量坐标系和地面摄影测量坐标系。

7. 像点a 、摄影中心S 和物点A 在同一条直线上，这三点之间的数学关系式称为共线条件方程式（或中心投影构像方程，万能公式）

8. 利用航摄像片上三个以上像点坐标和相应的地面点坐标，计算像片的外方位元素的工作，称为单张像片的空间后方交会。

9. . 相对定向的目的是确定相邻像片之间的相对位置关系，最少需要5对同名像点。

10.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。

11.采用连续法对像对进行相对定位时，通常采用左像片的像空间直角坐标系作为描述两张像片相对位置的像空间辅助坐标系。

12.单元模型的绝对定向最少需要2个平高和1个高程地面控制点。13.两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。

14.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。

15.解析空中三角测量根据平差计算范围的大小，可分为单模型解析空中三角测量、单航带解析空中三角测量和区域网解析空中三角测量三类。16.影像数字化包括采样和量化两项内容。17.用于影像匹配的特征分为点特征和线特征两种。18.基于灰度的影像相关的基本方法有相关系数法、协方差法和高精度最小二乘相关19. 红外遥感、微波遥感和多波段遥感等。20. 航天遥感两大系统。21. 22. 23. 24. 25. 26. 谱摄影机四种类型。

27. 28. 特征的表现参数为空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。

29. 及空间分布特点；目标地物的属性特点；目标地物的变化动态特点。

30. 33.伪彩色增强的方法主要有密度分割法、灰度级彩色变换和频率域伪彩色增强三种。

34. 数字图像是指能够被计算机存储、处理和使用的图像。光学图像称作模拟量，数字图像又称作数字量，它们之间的转换称模/数转换，或反之，称数/模转换。

35. 数字量与模拟量的本质区别在于，模拟量是连续变量，而数字量是离散变量。36. 进入传感器的辐射强度反映在图像上就是亮度值(灰度值)。辐射强度越大，亮度值(灰度值)越大。该值主要受两个物理量影响：一是太阳辐射照射到地面的辐射强度，二是地物的光谱反射率。37. 38. 侧视雷达的分辨率可分为距离分辨率和方位分辨率，前者垂直于飞行的方向，后者平行于飞行方向。

39. 以实际孔径天线进行工作的侧视雷达，称真实孔径侧视雷达。要提高这种雷达的方位分辨力，只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。40. 下图为四幅遥感图像的像元亮度值直方图，从图中可以看出，（a）幅图像亮度正常，（b）幅图像亮度偏暗，（c）幅图像亮度偏亮，（d）幅图像亮度过于集中。

41. 下图为遥感平台位置和运动状态变化引起的遥感图像的几何畸变，幅是由于航高变化引起的，(d )幅是由于航速变化引起的，(c )幅是由于遥

由于遥感平台偏航变化引起的.42. 简单的常用数字图像处理方法，43. 数字图像处理的目的是提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判读或作进一步的处理。

44. 遥感信息的复合主要指不同传感器的遥感数据的复合，以及不同时相的遥感数据的复合。

45. 在遥感数字图像处理中，为重点突出图像上的某些特征可采用空间滤波方法；为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法；为了改变图像像元的亮度值，可采用对比度扩展方法。

46.遥感摄影像片解译标志分为直接判读标志和间接解译标志。

判断题

1、(√)2、(×)

6、(×)7、(×)

11、(×)12、(×)

16、（√）17.(√)

21.(×)22.(×)

26.(√)27.(×)

简答题3、(√)8、(×)13、(×)18.(√)23.(√)28.(√)4、(×) 9、(√) 14、(×)19.(√)24.(×)29.(√)5、(×)10、(×)15、(×)20.(×)25.(×)30.(√)

1. 航空摄影中，为什么要求相邻像片之间以及相邻航线之间有一定的重叠？答：为便于立体测图及航线间的接边，除航摄像片要覆盖整个测区外，还要求像片间有一定的重叠，航向重叠一般要求在60%以上，旁向重叠要求在24%以上。地面起伏大时，重叠度还要大，才能保持像片立体量测与拼接。

2. 航摄像片有哪几个内、外方位元素，各有何用？

答：内方位元素包括三个参数，即摄影中心S 到像片的垂距(主距)f 及像主点o 在像框标坐标系中的坐标x 0, y 0，用其来恢复摄影光束。确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为外方位元素，一张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问坐标值；另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。

3. 摄影测量中常用的坐标系有哪些？各有何用？

答：摄影测量中常用的坐标系有两大类。一类是用于描述像点的位置，称为像方空间坐标系；另——类是用于描述地面点的位置．称为物方空间坐标系。

(1)像方空间坐标系

①像平面坐标系

像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置，通常采用右手坐标系，x , y 轴的选择按需要而定．在解析和数字摄影测量中，常根据框标来确定像平面坐标系，称为像框标坐标系。

②像空间坐标系

为了便于进行空间坐标的变换，需要建立起描述像点在像空间位置的坐标系，即像空间坐标系。以摄影中心S 为坐标原点，x , y 轴与像平面坐标系的x , y 轴平行，

z 轴与主光轴重合，形成像空间右手直角坐标系S −xyz

③像空间辅助坐标系

像点的像空间坐标可直接以像平面坐标求得，但这种坐标的待点是每张像片的像空间坐标系不统一，这给计算带来困难。为此，需要建立一种相对统一的坐标系．称为像空间辅助坐标系，用S −XYZ 表示。此坐标系的原点仍选在摄影中心S 坐标轴系的选择视需要而定。

(2)物方空间坐标系

①摄影测量坐标系将像空间辅助坐标系S −XYZ 沿着Z 轴反方向平移至地面点P ，得到的坐标系P −X p Y p Z p 称为摄影测量坐标系

②地面测量坐标系地面测量坐标系通常指地图投影坐标系，也就是国家测图所采用的高斯—克吕格3°带或6°带投影的平面直角坐标系和高程系，两者组成的空间直角坐标系是左手系，用T −X t Y t Z t 表示。

③地面摄影测量坐标系

由于摄影测量坐标系采用的是右手系，而地面测量坐标系采用的是左手系，这给由摄影测量坐标到地面测量坐标的转换带来了困难。为此，在摄影测量坐标系与地面测量坐标系之间建立一种过渡性的坐标系，称为地面摄影测量坐标系，用D −X tp Y tp Z tp 表示，其坐标原点在测区内的其一地面点上。

4. 摄影测量中，为什么要把像空间坐标变换为像空间辅助坐标？常用的坐标变换公式是什么？

由于将像平面坐标求像点的像空间坐标时，每张相片的像空间坐标系不统一，给计算带来困难。因此建立相对统一的像空间辅助坐标系。像空间坐标系和像空间辅助坐标系坐标之间的变换关系为

⎡x ⎢y ⎢⎢⎣−⎤⎡X ⎤⎡X ⎤⎡a 1⎥=R −1⎢Y ⎥=R T ⎢Y ⎥=⎢a ⎥⎢⎥⎢⎥⎢2

⎢⎢f ⎥⎦⎣Z ⎥⎦⎣Z ⎥⎦⎢⎣a 3b 1b 2b 3c 1⎤⎡X ⎤⎢Y ⎥c 2⎥⎥⎢⎥c 3⎥⎦⎢⎣Z ⎥⎦

5. 什么是共线方程，它在摄影测量中有何应用？

答：共线方程即中心投影的构像方程

摄影测量与遥感习题库答案

a 1(X A −X S ) +b 1(Y A −Y S ) +c 1(Z A −Z S ) ⎫

a 3(X A −X S ) +b 3(Y A −Y S ) +c 3(Z A −Z S ) ⎪⎪

a 2(X A −X S ) +b 2(Y A −Y S ) +c 2(Z A −Z S ) ⎬⎪y =−f a 3(X A −X S ) +b 3(Y A −Y S ) +c 3(Z A −Z S ) ⎪⎭x =−f

共线方程式包括十二个数据：以像主点为原点的像点坐标x , y ，相应地面点坐标X A , Y A , Z A ，像片主距f 及外方位元素X S , Y S , Z S , ϕ, ω, κ。

共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：1

2

3

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；航空摄影模拟；

⑥利用DEM 进行单张像片测图。

6. 航摄像片与地图有什么不同？

答：航摄像片是地面景物的中心投影构像，地图在小范围内可认为是地面景物的正射投影，这两种投影的性质不同。

(1)航摄像片与地形图比例尺的差异

①航摄像片的比例尺与地形图比例尺的定义是相同的，是线段在像平面上的构像与其在地面上的实地距离之比。

②对一幅地形图来说，图上各处比例尺都是相同的，即等于常数；

③而对于中心投影的航摄像片来说，不但因航高的变化会使各片的比例尺不一样，而且就同一张航片而言，由于像片倾斜和地形起伏产生的像点位移也会使各处比例尺不一致。

(2)航摄像片与地形图投影方法的差异

①地形图的投影属于正射投影（也称垂直投影），因此地形图上的地物地貌形状与实地完全相似，相关方位保持不变，各处比例尺相同。

②航摄像片是地面的中心投影，由于同时存在由于像片倾斜和地形起伏而引起的像点位移，致使航摄像片上的影像变形，不但同一张像片上各处比例尺不一致，而且相关方位也发生变化。

(3)航摄像片与地形图表示方法的差异

①在表示方法上，地形图上的地物、地貌要素是按成图比例尺规定的符号和等高线来表示的，而航摄像片只能用影像的大小、形状和色调反映地物、地貌。②在表示内容上，地形图上除用相应的符号外还有必要的文字、数字注记等（如居民地名称，道路等级等），这些在航摄像片是表示不出来的。

③在地形图上要依据成图比例尺，对地物地貌要素进行综合取舍，只表示那些重要或有方位意义的地物；而在航摄像片上，所有地物都有其影像。

7. 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

2

3

4由两个不同摄站摄取的同一景物的一个立体像对；一只眼睛只观察像对中的一张像片；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；像片间的距离应与双眼的交会角相适应。

8. 什么叫像点位移？怎样才能消除它？

答：当航摄像片有倾角或地面有高差时，所摄的像片与上述理想情况有差异。这种差异反映为一个地面点在地面水平的水平像片上的构像与地面有起伏时或倾斜像片上构像的点位不同，这种点位的差异称为像点位移，它包括像片倾斜引起的位移和地形起伏引起的位移，其结果是使像片上的几何图形与地面上的几何图形产生变形以及像片上影像比例尺处处不等。r c 21像片倾斜引起的像点位移，δa =−sin φsin α(像片倾角为α，像距为，方向f

角为ϕ，f 为像片主距，对该位移引起景物在像片上的影像可进行像片纠正因地形起伏引起的像点位移δh =

航高) 可对其进行改正。rh (r 为以像底点为中心的像距，H 为摄影H

对物理因素如摄影物镜的畸变差、大气折光、地球曲率及底片变形等引起的像点位移，可用数据模型来描述。

9.试解释“摄影过程几何反转”这一概念.r c 2sin αsin ϕ10.像点倾斜误差的计算公式为δα=−。试完成下列内容：f −r c sin αsin ϕ

(1)何为倾斜误差？

(2)解释公式中各参数的含义。

(3)根据公式，解释倾斜误差的规律。

答:

(1)倾斜误差

物点在倾斜像片上的像点相对于其在水平像片上相应像点的位置变化，称为倾斜误差。（或：由于像片倾斜引起的像点位移称为倾斜误差。）

(2)公式中各参数的含义。

①r c ——像点到等角点的向径；

②α——像片倾角；

③φ——向径与等比线的夹角；

④f——航摄仪主距。δα

3、倾斜误差的规律。

①倾斜误差的方向在等角点的辐射方向上；

②倾斜误差δ的大小与向径r c 的平方成正比，因此像片边缘的倾斜误差最

大；

③当φ=0°或φ=180°时，δα=0，即等比线上像点不存在倾斜误差；

④当φ=90°或φ=270°时，δα最大，即主纵线上像点倾斜误差最大；

⑤由于α和r c 恒为正值，所以δα的符号取决于φ的大小。当φ在0°～180

°时，δα为负值；当φ在180°～360°时，δα为正值。

11. 空间后方交会的目的是什么? 解求中有多少未知数? 至少需要测求几个地面控制点? 为什么?

答：利用一定数量的地面控制点，根据共线方程，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。解求外方位元素时，有六个未知数，至少需要六个方程。由于每一对共轭点可列出两个方程，因此，若有三个已知地面坐标控制点，则可列出六个方程，解求六个外方位元素改正数dX S , dY S , dZ S , d ϕ, d ω, d κ．测量中为了提高精度，常有多余观测方程。在空间后

方交会中，通常是在像片的四个角上选取四个或更多的地面控制点，因而要用最小二乘法平差计算。

12. 解析摄影测量中，为什么常要用到误差方程与法方程来解求

利用共线方程及相应的系数计算公式解求外方位元素时，有六个未知数，至少需要六个方程。由于每一对共轭点可列出两个方程，因此，若有三个已知地面坐标控制点，则可列出六个方程，解求六个外方位元素改正数dX S ，dY S ，dZ S ，d ϕ，d ω，d κ．测量中为了提高精度，常有多余观测方程。在空间后方交会中，通常是在像片的四个角上选取四个或更多的地面控制点，因而要用最小二乘法平差计算。最小二乘法平差要用到误差方程与法方程。

根据构像方程式求偏导, 各系数取自泰勒级数展开式的一次项, 而未知数的近似值往往是粗略的, 因此计算必须通过逐渐趋近的方法, 即用近似值与改正值的和作为新的近似值, 重复计算过程, 求出新的改正数, 这样反复趋近, 直到改正数小于某一限值为止, 最后得出六个外方位元素的解.

13. 摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的条件方程如下x −x 0=−f a 1(X −X S ) +b 1(Y −Y S ) +c 1(Z −Z S )

a 3(X −X S ) +b 3(Y −Y S ) +c 3(Z −Z S )

a 2(X −X S ) +b 2(Y −Y S ) +c 2(Z −Z S )

a 3(X −X S ) +b 3(Y −Y S ) +c 3(Z −Z S ) y −y 0=−f

请说明式中各符号的意义，用图示意航摄像片的内、外方位元素，并简要叙述以上方程在摄影测量中的主要用途。

答：上式中，a 1, a 2, a 3, b 1, b 2, b 3, c 1, c 2, c 3是由像片3个外方位角元素构组成的九个方向余弦；X S ，Y S ，Z S 是像片的3个外方位线元素。x 0, y 0为像主点坐标，x , y 是像点在像片框标坐标系中的坐标，X ，Y ，Z 是像点对应地面点的物空间坐标。以上方程称作共线方程，主要应用于：1

2

3

单片空间后方交会和前方交会；求像底点坐标；光束法平差的基本误差方程式；构成解析测图仪中数字投影器的基础；

5计算像片模拟数据；

⑥利用DEM 进行单片测图。

14．双像解析摄影测量测求地面点三维坐标的方法有哪三种？

答：用解析的方法处理立体像对，常用的方法有三种：

①利用像片的空间后方交会与前方交会来解求地面目标的空司坐标。

②利用立体像对的内在几何关系，进行相对定向，建立与地面相似的立体模型，计算出模型点的空间坐标。再通过绝对定向，将模型进行平移、旋转、缩放．把模型纳入到规定的地面坐标系之中．解求出地面目标的绝对空间坐标。

②利用光束法双像解析摄影测量来解求地面目标的空间坐标，这种方法将待求点与已知外业控制点同时列出误差方程式，统一进行平差解求。这种方法理论较为严密．它把前面两种方法的两种步骤合在一个整体内。

15. 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。16. 试述空间后交—前交计算地面点三维坐标的基本过程。

答：

(1)野外像片控制测量

一人立体像对如图3—12所示，在重叠部分四角，找出四个明显地物点，作为四个控制点。在野外判读出四个明显地物点的地面位置，做出地面标志，并在像片上准确刺出点怔，背面加注说明。然后在野外用普通测量的方法测算出四个控制点的地面测量坐标X t , Y t , Z t 。

(2)用立体坐标量测仪量测像点的坐标

像片在仪器上归心定向后，测出四个控制点的像片坐标(x 1, y 1) 与(x 2, y 2) ，然后

测出所有需要解求的地面点的像点坐标(x 1, y 1) 和(x 2, y 2) 。

(3)空间后方交会计算像片外方位元素

根据计算机中事先编制好的程序，按要求输入控制点的地面坐标及相内的像点坐标，对两张像片各自进行空间后方文会，计算各自的六个外方位元素X S 1，Y S 1，Z S 1，ϕ1，ω1，κ1和X S 2，Y S 2，Z S 2，ϕ2，ω2，κ2

(4)空间前方交会计算未知点地面坐标

用各自像片的角元素，按式计算出左、右像片的方向余弦值，组成旋转矩阵R 1与R 2根据左、右像片的外方位线元素计算摄影基线分量B X ，B Y ，B Z ；

B X =X S 2−X S 1

B Y =Y S 2−Y S 1

B Z =Z S 2−Z S 1

逐点计算像点的像空间辅助坐标

⎡X 1⎤⎡x 1⎤⎡X 2⎤⎡x 2⎤⎢Y ⎥=R ⎢y ⎥•⎢Y ⎥=R ⎢y ⎥

1⎢1⎥⎢2⎥2⎢2⎥⎢1⎥⎢⎢⎢⎣Z 1⎥⎦⎣−f ⎥⎦⎢⎣Z 2⎥⎦⎣−f ⎥⎦

计算点投影系数

B X Z 2−B Z X 2

X 1Z 2−X 2Z 1

B Z −B Z X 1N 2=X 1

X 1Z 2−X 2Z 1N 1=

计算未知点的地面摄影测量坐标

X tp =N 1X 1+X S 1=N 2X 2+X S 2

Y tp =N 1Y 1+Y S 1=N 2Y 2+Y S 2

Z tp =N 1Z 1+Z S 1=N 2Z 2+Z S 2

17. 解析相对定向的目的是什么? 有哪两种方法? 各种方法的定向元素是哪五个? 答：

用于描述两张像片相对位置和姿态关系的参数，称为相对定向元素。用解析计算

的方法解求相对定向元素的过程，称为解析法相对定向。有连续像对相对定向和单独像对相对定向。

1. 连续像对相对定向

连续像对相对定向是以左方像片为基准，求出右方像片相对于左方像片的相对方位元素。选定像空间辅助坐标系S 1−X 1Y 1Z 1，使得左像片在S 1−X 1Y 1Z 1中的相对方位元素均为已知值。需要解求的元素只有5个，即by , bz , ϕ, ω, κ

2. 单独像对相对定向

单独像对相对定向是以摄影基线作为像空间辅助坐标系的X 轴，以

左摄影中心S 1为原点，左像片主光轴与摄影基线B 组成的主核面(左主核面) 为XZ 平面，构成右手直角坐标系S 1−X 1Y 1Z 1

单独像对相对定向元素为ϕ1, κ1, ϕ2, ω2, κ2

18. 绝对定向的目的是什么? 定向元素有哪些? 如何解求绝对定向元素? 解求中至少需要几个控制点?

绝对定向的目的就是将相对定向后求出的摄影测量坐标变换为地面测量坐标，七个参数∆X ，∆Y ，∆Z ，λ，Φ，Ω，Κ。7个未知数至少需列7个方程，若将已知平面坐标(X tp , Y tp ) 和高程Z tp 的地面控制点称为平高控制点，仅已知高程的控制点称为高程控制点，至少需要两个平高控制点和一个高程控制点，而且三个控制点不能在一条直线上。生产中，一般是在模型四角布设四个控制点，因此有多余观测值，按最小二乘法平差解求。

19. 解析空中三角测量有哪些方法?

答：

一、航带法解析空中三角测量

首先对航带中每个像对进行连续法相对定向，建立立体模型。然后．用航带内四个已知控制点或相邻航带公共点，进行航带模型的绝对定向．将各航带模型连接成区域网，并得到所有模型点在统一的地面摄影测量坐标系中的坐标。最后，进行航带或区域网的非线性改正。改正的方法是，认为每条航带有各自的一组多项

式系数值．然后以控制点的计算坐标与实测坐标应相等以及相邻航带公共点坐标应相等为条件，在误差平方和为最小条件下，求出各航带的多项式系数．进行坐标改正，最终求出加密点的地面坐标。

二、独立模型法解析空中三角测量

它是基于单独法相对定向建立单个立体模型。由于各个模型的像空间辅助坐标系和比例尺均不一致，因此要用模型内的巳知控制点和模型公共点进行空间相似变换。首先将各单个模型视为刚体，利用各单个模型彼此间的公共点连接成一个区域。在连接过程中，每个模型只能作平移、旋转、缩放，这样的要求通过单个模型的空间相似变换来完成。在变换中要使模型间公共点的坐标应相等，控制点的计算坐标应与实测坐标相等，同时误差的平方和应为最小，在满足这些条件下，校最小二乘原理求得每个模型的七个绝对定向参数。从而求出所有加密点的地面坐标。

三、光束法解析空中三角测量

该方法以每张像片为单元，以共线方程为依据，建立全区域的统一误差方程式和法方程式，整体解求区域内每张像片的六个外方位元素以及所有待求点的地面坐标，其原理就是光束法双像解析摄影测量。

20.GPS 辅助空中三角测量有何优点? 论述其基本原理。

答：

GPS 辅助空中三角测量的优点有1GPS 差分定位技术可获取亚米级精度的三维摄站坐标，有效地用于区域网乎差。解算出的加密点坐标精度优干GPs 摄站坐标自身的精度，可满足各种比例尺测图的加密规范。2在一个区域中，如GPS 观测值中没有失锁、周跳等信号间断的情况，在无须考虑基准的情况下．GPS摄站坐标可完全取代地面控制点用于区域网平差。为解决基准问题及有效改正由于周跳、失琐等导致的GPs 系统误差，需加飞构架航线或加入少量地面控制点。4大量的试验结果表明，GPS 辅助空中三角测量能用于不匠像片比例尺、不同区域大小的联台平差．完全可以生产实用化。

GPS 辅助空中三角测量是指利用机载GPS 接收机与地面基准点的GP5接收机同

时、快速、连续地记录相同的GPS 卫星信号．通过相对定位技术的离线数据后处理获取摄影机曝光时刻摄站的高精度二维坐标，将其作为区域网平差中的附加非摄影测量观测值．以空中控制取代(或减少) 地面控制，经采用统一的数学模型和算法，整体确定点位并对其质量进行评定的理论、技术和方法。

21. 推导摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程，并简要简述其在摄影测量中的主要用途。

答：设摄影中心S 在某一规定的物方空间左手直角坐标系中的坐标为(X s , Y s , Z s ) ，任一地面点A 在该物方空间坐标系中的坐标为(X A , Y A , Z A ),A 在像片上的构像a 在像空间坐标系和像空间辅助坐标为(x , y , −f ) 和(X , Y , Z ), 摄影时S , a , A 三点共线且满足如下关系：

X Y Z ===λX A −X S Y A −Y S Z A −Z S

⎡X ⎤⎡X A −X S ⎤⎥=λ⎢Y −Y ⎥即⎢Y S ⎥⎢⎥⎢A

⎢⎢⎣Z ⎥⎦⎣Z A −Z S ⎥⎦(1)

又像空间坐标与像空间辅助坐标系满足：

⎡x ⎤⎡X ⎤⎢y ⎥=R ⎢Y ⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎢⎣−f ⎥⎦⎣Z ⎥⎦

⎡a 1

式中，R =⎢⎢b 1

⎢⎣c 1(2)a 2b 2c 2a 3⎤b 3⎥⎥为由像片外方位角元素组成的正交变换矩阵。c 3⎥⎦

将(2)式写成纯量形式并用第一、二式分别除以第三式，可得

x =−f a 1(X A −X S ) +b 1(Y A −Y S ) +c 1(Z A −Z S )

a 3(X A −X S ) +b 3(Y A −Y S ) +c 3(Z A −Z S )

a 2(X A −X S ) +b 2(Y A −Y S ) +c 2(Z A −Z S )

a 3(X A −X S ) +b 3(Y A −Y S ) +c 3(Z A −Z S ) y =−f

表示了摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程。

共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：9

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；航空摄影模拟；利用DEM 进行单张像片测图。

22. 什么叫粗差? 它与系统误差和偶然误差有何区别? 简述粗差检测理论。答：

粗差是人为因素引起的误差如读数误差或记录误差等，它具有偶然性。在数值上比偶然误差大得多。与系统误差的区别？

粗差检测理论研究的主要问题是：如何发现粗差(粗差检测方法) ；能检测出多大的粗差(内可靠性) ；不能被检测出的粗差对平差结果有多大影响(外可靠性) 。荷兰大地测量学家Baarda 教授提出的用以检测小粗差的理论“数据探测法(DataSnooping)”是粗差检测的经典理论，其核心是根据平差结果，用观测值的改正数v i 构造标准正态统计量：

w i =v i ~N(0,1)σvi

∧式中, v i 为第i 个观测值的改正数，由误差方程式V =A X −L 求出。

除了“数据探测法”之外，“选权迭代法”是另一种常见的粗差检测方法。其基本思想是：开始平差时仍然按常规的最小二乘法进行，然后在每次平差之后，根据残差和其它有关参数，按所选择的权函数计算每个观测值在下一步迭代计算中的权值．纳入平差计算。如果权函数选择得当，且当粗差可定位时，则含粗差的观测值的权越来越小，直至趋于零。迭代终止时，相应的残差将直接指出租差的数值，而平差结果则不受粗差的影响。

23. 为什么要研究可靠性问题? 内可靠性和外可靠性含义各是什么?

答：

可靠性是用于评定测量质量的另一种指标

内可靠性表示可检测观测值中粗差的能力。通常用可检测出租差的最小值或可检测出粗差的下限值来衡量，下限值越小，内可靠性越好。

外可靠性表示不可检测的粗差对平差结果或平差结果函数的影响。如果不可检测的粗差对结果的影响小，表明外可靠件好。

24. 绝对定向中需要几个控制点? 为什么? 怎样求解7个定向元素？

绝对定向元素有七个，即三个平移量∆X ，∆Y ，∆Z ，三个旋转角Φ，Ω，Κ，以及模型比例尺因子λ。对于模拟绝对定向，至少需要两个平高点一个高程点反求七个绝对定向元素。将控制点及其平面坐标及图比例尺展绘在图纸上后，利用图纸的平移、旋转．使其中一个控制点在承影面上的投影与图纸上同名控制点相重合，并通过调整测绘台的起始读数使该点的高程读数与实测高程相等。然后以此控制点为中心旋转图纸，使其与另一控制点的连线与图纸上同名连线相重合，这意味着解求三个平移量∆X ，∆Y ，∆Z 及旋转角Κ。对于λ的解求，是凋整模型比例尺．即沿基线方向改变投影基线的长度，使模型达到规定的囚比例尺。这一步骤称为确定模型比例尺。另外，Φ，Ω角表示模型有倾斜．需要利用控制点将模型置平。

25. 模型置平与确定比例尺的目的各是什么?

答:模型置平的目的是为了清除上下视差, 即使在模型上计算, 将模型的所在坐标系统转换到地面测量坐标系统, 便于对立体模型进行量测.

确定比例尺的目的是沿基线方向改变投影基线的长度, 使模型达到规定的图比例尺及获取正射投影的地形图

26. 什么是直接交会? 什么是间接交会?

答:直接交会是将立体像对的左右像片分别安放在两投影器上, 在恢复内方位元素并进行像对的相对定向和模型的绝对定向以后, 同名光线对对相交得到模型点的空间位置, 每个模型点都是从投影基线两端点进行空间前方交会的结果.

' 间接交会是将直接交会下的右方投影器从S 2向外移动到S 2的位置, S 2与S 1

在仪器结构上保持某一固定距离. 在保持右方投影光束空间方位不变的情况, 将原

' 来的投影光线S 2M 1平行移动到S 2M 2位置, 同时将测标分成M 1和M 2, 从几何

关系上形成了“三角形加平行四边形”的交会形式。

27. 电子计算机在机助和机控测图中有哪些作用？

答:1.在机助测图中作用:1

生成测图所需要的地物符号将符号填充到某一已测绘的图形内将闭合折线的起点与终点连接起来，形成闭合图形用脚踏键将刚测出的最后两点连成直线。所有线状地物仅需量测起点、终点和转折点. 5

6自动增补直角物体某个角点，该角点可能被树木或房屋遮盖将刚记录下的若干个点(至少三个) 连结成光滑曲线，这意味着绘制曲线时不一定要步步跟踪，而可以只采集曲线上的关键祥点，然后用软件绘出光滑曲线。7

8用直线或曲线组合方式连接刚采集的样点(至少三点) 。按等长的时间间隔或距离间隔自动采集数据。加在测绘跟踪等高线过程中，按时间间隔自动记录样点，可用来建立DEM 。通过对采集数据的条件平差，保证规则地物应有的外形条件(如垂直性或平行性)

2. 在机控测图中作用1内定向时自动将测标移到框标附近，相对定向时自动将测标移到标准点垃上，在绝对定向中自动将测标移到控制点附近(在量测了两个点之后) 。2

3在线空中三角测量和数字测图中，自动将测标移到需量测的点位上. 在断面量测和沿格网采集DFM 时，控制测标自动沿规定的方向，按规定的步长移动，作业员仅需用一个动作使测标切在模型表面，从而加快采集速度。4自动对已采集的数据进行地形分析，并自动将测标移到需加测的位置上，实现自动渐进采样. 在新的立体模型上自动将测标移到上面的模型所量测地物的终点上，以保证完整的连接和正确的接边。

28. 什么是数字影像？如何获取数字影像？

答：将透明正片(或负片) 放在影像数字化器上，把像片上像点的灰度值用数字形

式记录下来，此过程形成的影像称为数字影像。数字影像可以直接从空间飞行器中的扫描式传感器产生，也可以利用影像数字化器对摄取的像片通过影像数字化过程获得。

29. 影像相关的目的是什么? 基于灰度的影像相关有哪些方法? 试以一种方法为例，详述影像相关的全过程。

答：对于全数字化摄影测量，影像相关的目的是在没有人眼的立体观测的情况下，从左、右数字影像中寻找同名像点。基于灰度的影像相关有相关系数法、协方差法、高精度最小二乘相关以及以这些方法为基础加上各种约束条件构成的方法，如带核线约束的相关系数法、顾及共线条件的高精度最小二乘相关法、多点乃至多片最小二乘相关方法及同时采用几种相似性量度作为判据的多重信息多重判据方法，等等。.

30. 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。

31. 说明金字塔影像的概念及其建立的必要性和重要性。

对二维影像进行低通滤波，并逐渐增大采样间隔，形成的影像像素数依次减少的影像序列，即为金字塔影像。它采用由粗到精的策略，即先利用低频信息进行粗相关，概略找出同名点的位置，然后利用高频信息进行精相关找到同名点。其必

要性与重要性：由于根据相关函数谱分析，相关函数越陡峭，则高频信息越丰富，相关精度也越高，但拉入范围(即可靠性)小；而相关函数越平缓，低频信息越丰富，相关精度也低，但拉入范围大，可靠性高。鉴于这种问题，通过金字塔影像的建立，应用由粗到精的策略，这样既可以保证相关结果的精度，还能保证其可靠性，因此金字塔影像的建立非常重要。

32.数字高程模型与数字地面模型有何区别和联系？并说明DEM的几种常用的表示形式及特点。

答：

数字地面模型实质是某区域D上的m维向量，向量中包含了地形(X,Y,Z)、资源、环境、土地利用、人口等信息的定性或定量描述；而数字高程模型只是其地形分量(X,Y,Z),因此数字地面模型包含数字高程模型(DEM)。

DEM常用的表现形式有：规则矩形格网(Grid)、不规则三角网(TIN)、Grid-TIN 混合结构。

规则矩形格网：存储量小，计算方便，但不能很好地体现地形特征及细节；TIN:存储量大，计算与检索复杂，但能较好地顾及断裂线、山脊等地貌特征；Grid-TIN混合结构：综合了规则矩形网和TIN的优点。

33.数字正射影像质量的好坏与何因素有关？

答：数字正射影像的质量与四个因素有关：1

数据点获取精度数据点数量数据点分布位置格网点内插精度

34.为什么要进行核线相关？如何获取同名核线？

答：

由于基本的影像相关方法。无论是目标区，还是搜索区，都是一个二维的影像窗口，在这样的二维影像窗口里进行相关计算，其计算量是相当大的，而由核线的几何关系确定了同名点必然位于同名核线上。这样利用核线的概念就能将沿

着x,y方向搜索同名点的二维相关问题，改成为沿同名核线的一维相关问题，从而大大地减少相关的计算工作,因此要进行核线相关。通过摄影基线所作的任意一个与像片面相交的平面，与像片对相交，就会在左右像片上获得一对同名核线

35.基于特征的影像匹配有什么特点和优点?

答：

基于特征提取算子提取影像中的特征(点、线、面)；然后对提取的特征进行参数描述;最后以特征的参数值为依据进行同名特征的搜索，继而获得同名像点。对于信息缺乏区域，或相关影像之间存在着较大比例尺区域或扭曲的区域很适合；同时顾及图像的总体结构

36. 数字微分纠正有哪两种方案？分别进行说明。

答：数字微分纠正是根据已知参数及数字高程模型，利用构像方程式或一定的数学模型由控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获得正射影像，对影像很小的区域逐一进行数字纠正的过程为数字微分纠正。

数字微分纠正包括直接法数字微分纠正和间接法数字微分纠正

①直接法数字微分纠正从原始影像出发，按行列的顺序依次对每个原始像元素点位求其在输出影像(纠正影像) 中的正确位置：

X =F x (x , y )

Y =F y (x , y )

式中，x , y 为原始影像上像元素坐标，X ，Y 为纠正影像上相应像元坐标，F x 、F y 为直接纠正变换函数。

②间接法数字微分纠正从空白的纠正影像出发，按行列的顺序依次以每个像素点位反求其在原始影像中的位置：

x =G x (X , Y ) ⎫⎬y =G y (X , Y ) ⎭

式中，G x , G y 为间接纠正变换函数。

37.获取建立数字高程模型的数据点有哪些方法?

答:数据点是建立数字高程模型的控制基础，模拟地表面的数学模型函数关系式

的待定参数就是根据这些数据点纳已知信息(X、Y、Z)来确定的。获取这些参考数据点的方法很多，主要有以下几种方式:

①野外实测获取

利用自动记录的测距经纬仪(常称为速测经纬仪或全站经纬仪)在野外实测，以获取数据点坐标值。该仪器配有微处理器，可自动记录和显示观测数据(角度、距离等)，并进行大气折光差、地球曲率半径的改正，计算出高差、高程和平面直角坐标以及地物特性，尔后将这些数据自动记录在盒式磁带上。

②从现有的地图上获取高程数据与地物

这是对地图上的高程信息(如等高线、注记点、地性线)进行数字化的方法。常用的地图数字化器有以下三种类型：手扶跟踪数字化器、扫描数字化器和半自动跟踪数字化器。

③摄影测量方法

这是当前生产中普遍采用的获取数据点的一种方法，它可以用解析侧图仪、自动化测图系统或附有自动记录装置的立体测图仪(或立体坐标量测仪)获得数据点。其方式可以是对立体模型进行断面扫描,记录断面上等间隔点的Z坐标，或在测绘等高线过程中，记录等高线上各点的X,Y坐标。

38.如何由数字高程模型绘制等高线?

答：主要包括以下两个步骤:

①利用DEM的矩形或方形格网点的高程，内插出格网边上的等高线点的位置，并将这些等高线点按顺序排列；②利用这些顺序排列的等高线点的平面坐标x、y进行插补，即进一步加密等高线点，并绘制成光滑的曲线，这些工作都是在一台计算机和由它控制的绘图桌上进行的。

内插格网边上的等高线点与排列的方法有按每条等高线走向顺序插点即按逐条等高线的走向进行搜索边插点的方法,“内插”等高线点及其“排列”是同时完成的.另一种方法是整体算求各等高线上的点并分别排列存贮。这种方法是按数字高程模型格网边的顺序搜索内插计算出全部等高线穿越格网边交点的坐标(X,Y),然后按等高线的顺序将属于每一条等高线的点找出来,并按等高线走向将它们的顺序排列,并存贮在磁带或磁盘上,以上得出一系列排列的离散的等高线点为了获得一条光滑的等高线,在这些离散的等高线之间还必须插补一些点,使

相邻两点之间的距离与绘图仪步距相适应。

39.数字高程模型应用有哪些算法?

答:(1)地形剖面的面积计算和体积计算

(2)将XY方形格网点的地面坐标换算成像片坐标

(3)求数字高程模型中的中心投影影像计算的目的是为了求得所感兴趣地区的中心透视影像.

(4)由DEM求真实的地表面积

(5)根据不同时期的两个数字高程模型计算地表变化的体积

40.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.

41.模拟法像片纠正至少需要几个已知点?对这些点的位置有什么要求?

答:平坦地区像片纠正的技术实质是中心投影变换,纠正仪的自由度与投影变换关系中的未知参数有关,也与具体的仪器结构有关,两平面间投影变换公式为x =A 1X +A 2X +A 3⎫

C 1X +C 2X +1⎪

B 1X +B 2Y +B 3⎬⎪y =C 1X +C 2Y +1⎪⎭

当式中8个参数已知时,两平面间的透视关系就唯一地得到确定.在纠正仪上完成像片纠正,相当于解求式中8个参数,因此需要4对已知X、Y和x、y的共扼点,并通过8个基本动作来实现参数的确定,4个点中不可有3个点位于一条直线上.

42. “灰度差的平方和最小”、“相关系数最大”与最小二乘法影响匹配的相同点既区别是什么？并简述最小二乘影像匹配的原理。

答：“灰度差的平方和最小”、“相关系数最大”、“与最小二乘法影像匹配”的相同点：它们均是在影像灰度基础上进行的匹配。不同的是：“灰度差的平方和最小”仅考虑左右影像灰度差，以其平方和的值作为求解同名点的依据；“相关系数最大”考虑了左右影像灰度协方差阵，以相关系数的大小作为判定同名点的依据，且影像灰度线性变化时不受影响；而最小二乘匹配是引入影像的几何畸变与辐射畸变，解求畸变系数的同时求解同名点，另外它与上两种方法的区别还有最小二乘匹配需要给定初始值进行迭代。

最小二乘影像匹配原理：

在最小二乘匹配系统中引入几何变形和辐射畸变，几何变形为：

x 2=a 0+a 1x +a 2y ⎫⎬y 2=b 0+b 1x +b 2y ⎭

辐射畸变为：g 1=h 0+h 1g 2

则有如下关系：g 1(x , y ) +n 1=h 0+h 1g 2(a 0+a 1x +a 2y , b 0+b 1x +b 2y ) +n 2(其中n 1, n 2为随机噪声),建立误差方程式如下：

v =c 0dh 0+c 1dh 1+c 2da 0+c 3da 1+c 4da 2+c 5db 0+c 6db 1+c 7db 2+g

矩阵形式为：V =CX −L

则可求得未知数X =(C T C ) −1C T L

由上可知，最小二乘影像匹配的基本过程为：1

2

3

4

5

几何变形改正灰度重采样辐射改正，得到右影像灰度为计算左右影像对应区域的相关系数，并判断是否继续迭代最小二乘解算未知数的改正数，并计算未知数新值计算最佳匹配点位，并求解同名点

43.遥感系统由哪几部分组成？试举例说明遥感信息的应用。

答：遥感系统由以下五部分组成：

(1)信息源：任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性，这是遥感探测的基础。

(2)信息的获取：接收、记录目标物电磁波特性的仪器称为传感器或遥感器。

(3)信息的接收：传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。胶片是由人或回收舱送至地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。

(4)信息的处理：地面站接收到遥感卫星发送来的信息，记录在高密度的磁介质上（如高密度的磁带HDDT 或光盘等），并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号（记录在胶片上），才能被用户使用。

(5)信息的应用：遥感获取信息的目的是应用。这项工作由各专业人员根据不同的应用目的进行。

遥感信息的应用举例：

洪涝灾害是影响我国的主要自然灾害之一，在各种自然灾害中，洪涝是最常见且又危害最大的一种。利用遥感技术，建立防汛抢险应急反应体系，做好洪涝灾害的科学预报、动态监测与滞洪区的合理规划，是减轻洪涝灾害损失的有效措施。

44.电磁波性质具有哪些性质？

答：电磁波性质具有以下4个性质

(1)电磁波是横波；

(2)在真空中以光速传播；

(3)满足：f •λ=c ⎫⎬E =h •f ⎭

式中，E 为能量，单位J ；f 为频率；λ为波长；c 为光速，c =3×108m （299792458m）；h 为普朗克常数，h =6.626×10-34J/s。

(4)电磁波具有波粒二象性。

在近代物理中电磁波也称为电磁辐射。电磁波传播到气体、固体、液体介质时，

会发生反射、折射、吸收、透射等现象。

45. 微波遥感有哪些特点？

答：微波遥感有以下特点：

(1)全天候、全天时工作；

可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽然可以克服夜障，但不能穿透云雾。因此，当地表被云层遮盖时，无论是可见光遥感还是红外遥感，均无能为力。

而微波的穿云透雾的能力较强，基本上不受烟云雨雾的限制。例如，3.2cm波长的微波，穿过4km 含有液态水3g/m3的浓云，其强度只衰减1dB，几乎可以忽略不计。(2)对某些地物具有特殊的波谱特征；

许多地物间微波辐射能力差别较大，因而可以较容易地分辨出可见光与红外遥感所不能区别的某些目标物的特征。

例如，在微波波段中，水的比辐射率为0.4，而冰的比辐射率为0.9，很容易区别；而在红外波段，水的比辐射率为0.96，而冰的比辐射率为0.92，两者相差甚微，不易区别。

(3)对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力；

该特性可用于探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标以及埋藏于地下的工程、矿藏、地下水等。

(4)对海洋遥感具有特殊意义；

微波对海水特别敏感，其波长很适合海面动态情况（海面风、海浪等）的观测。

(5)分辨率较低，但特性明显。

微波传感器的分辨率一般都比较低，这是因为其波长较长、衍射现象显著的缘故。其次，观测精度和取样速度往往不能协调。

46. 如何评价遥感图像的质量？

答：遥感图像是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测目标的信息载体。遥感解译人员需要通过遥感图像获取三方面的信息：目标地物的大小、形状及空间分布特点；目标地物的属性特点；目标地物的变化动态特点。因此相应地将遥感图

像归纳为三方面特征，即几何特征、物理特征和时间特征。这三方面特征的表现参数即为空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。

(1)微波图像的空间分辨率（Spatialresolution）图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。

(2)遥感图像的波谱分辨率(SpectralResolution)波谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。

(6)遥感图像的辐射分辨率(RadiometricResolution )

辐射分辨率是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。

(4)遥感图像的时间分辨率（TemporalResolution）时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。遥感的时间分辨率范围较大。时间分辨率对动态监测尤为重要，可根据不同的遥感目的，采用不同时间分辨率。

47.如何判断遥感影像是否发生了畸变？遥感影像发生畸变的原因有哪些？

答：当遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变时，即说明遥感影像发生了几何畸变。

遥感影像发生畸变的原因主要有：

(1)遥感平台位置和运动状态变化的影响；

无论是卫星还是飞机，运动过程中都会由于种种原因产生飞行姿势的变化从而引起影像变形。(2)地形起伏的影响；

当地形存在起伏时，会产生局部像点的位移，使原来本应是地面点的信号被同一位置上某高点的信号代替。(3)地球表面曲率的影响；

地球是球体，严格说是椭球体，因此地球表面是曲面。这一曲面的影响主要表现在两个方面，一是像点位置的移动，二是像元对应于地面宽度的不等。(4)大气折射的影响；

大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度分布从下向上越来越小，折射率不断变化，因此折射后的辐射传播不再是直线而是一条曲线，从而导致传感器接收的像点发生位移。(5)地球自转的影响。

卫星前进过程中，传感器对地面扫描获得图像时，地球自转影响较大，会产生影像偏离。因为多数卫星在轨道运运行的降段接收图像，即卫星自北向南运动，这时地球自西向东自转。相对运动的结果，使卫星的星下位置逐渐产生偏离。

48.对遥感影像进行几何畸变校正时，对控制点的选择有哪些要求？

答：

(1)数目确定：控制点数目的最低限是按未知系数的多少来确定的。采用二次多项式进行几何畸变校正时，有12个系数，需要12个方程(6个控制点)。实际工作表明，选取控制点的最少数目来校正图像，效果往往不好。在图像边缘处，在地面特征变化大的地区，如河流拐弯处等，由于没有控制点，而靠计算推出对应点，会使图像变形。因此，在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于最低数很多(有时为6倍)。

(2)选取原则：控制点的选择要以配准对象为依据。以地面坐标为匹配标准的，叫做地面控制点(记作GCP)。有时也用地图作地面控制点标准，或用遥感图像(如用航空像片)作为控制点标准。无论用哪一种坐标系，关键在于建立待匹配的两种坐标系的对应点关系。

一般来说，控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，这很容易通过目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等。特征变化大的地区应多选些。图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推。此外，尽可能满幅均匀选取，特征实在不明显的大面积区域(如沙漠)，可用求延长线交点的办法来弥补，但应尽可能避免这样做，以避免造成人为的误差。

49. 何谓多光谱变换？为什么要对数字遥感图像进行多光谱变换？多光谱变换的本质是什么？

答：(1)多光谱变换:针对多光谱影像存在的一定程度上的相关性以及数据冗余现象，通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量,增强或提取有用信息目的

的方法。(2)遥感多光谱影像，特别是陆地卫星的TM 等传感器，波段多，信息量大，对图像解译很有价值。但数据量太大，在图像处理计算时，也常常耗费大量的机时和占据大量的磁盘空间。实际上，一些波段的遥感数据之间都有不同程度的相关性，存在着数据冗余。

(3)变换的本质:对遥感图像实行线性变换，使光谱空间的坐标按一定规律进行旋转。

五. 画图题

已知空间直角三角形ABC ，其BC 边在物面E 上，AB 边垂直于物面E ，垂足为B ，求作直角三角形ABC 在像片P

上的中心投影。