湖南城市学院摄影测量期末试卷(含答案)

1.简述空间后方交会的解答过程。（6分）

⑴ 获取已知数据 ⑵ 量测控制点的像点坐标 ⑶ 确定未知数的初始值 ⑷计算旋转矩阵R ⑸ 逐点计算像点坐标的近似值 ⑹ 组成误差方程 ⑺ 组成法方程式 ⑻ 解求外方位元素 ⑼ 检查计算是否收敛

2. 你怎么理解摄影测量学中外方位元素？（6分）

答：在恢复像片内方位元素的基础上,确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数,称为像片的外方位元素。（2分）

一张像片有六个外方位元素.其中三个是描述摄影中心S(摄影物镜后节点)空间位置的坐标值,称为直线元素.另外三个是表示摄影光束空间姿态的三个角元素。

三个直线元素：三个直线元素是指摄影曝光时,摄影物镜S在地面选定的空间直角坐标系中的坐标值。（2分）

三个角元素 ：它是描述像片在摄影瞬间空间姿态的要素.其中两个角元素用以确定摄影机主光轴So在空间的方向,另一个角元素,则确定像片在像片面内的方位。（2分） 3. 摄影测量中常用的坐标有哪些？（10分）

像平面坐标系，像空间坐标系，像空间辅助坐标，摄影测量坐标系，物方空间坐标系，大地坐标

系

⑴坐标系——大地坐标系是指高斯平面坐标和高程所组成的左手空间系；描述地面点的空间位置；摄影测量的成果最终转化到该坐标系中。（2分）

⑵平面坐标系 o-xy——表示像点在像平面内位置的平面直角坐标系。（2分）

⑶像空间坐标系 s-xyz ——表示像点在像方空间位置的空间直角坐标系。（2分） ⑷像空间辅助坐标系 S-XYZ （2分） ⑸摄影测量坐标系 Z轴铅垂的摄影测量坐标系为地面辅助坐标系。（2分）

5.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?（8分）

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。（2分）解求外方位元素时，有六个未知数（2分），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（2分），则可列出六个方程，解求六个外方位元素改正数

．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。（2分）6.解析法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地面控制点（8分）解析法绝对定向的目的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；（2分）定向元素有

7个未知数（2分）至少需列7个方程，若将已知平面坐标

(

)和高程

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（2分）。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。（2分）

四、简答题（本大题共4小题，共计20分）1．航摄像片有哪几个内、外方位元素，各有何用？（6分）

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及像主点在像框标坐标系中

的坐标

（2分），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间坐标值；另外三个是角元素，用于表达像片面的空间姿态。（4分）

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？（5分） 答、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。（2分）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

3. 摄影测量中，建立人造立体视觉应满足哪些条件？（4分）

答：人造立体视觉必须符合自然界里提观察的四个条件； ⑴由两个不同摄站摄取的同一景物的一个立体像对； ⑵一只眼睛只观察像对中的一张像片；

⑶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； ⑷像片间的距离应与双眼的交会角相适应。

2．什么是共线方程，它在摄影测量中有何应用？（18分） 答：共线方程即中心投影的构像方程（6分）

共线方程式包括十二个

数据：以像主点为原点的像点坐标，相应地面点坐标

，像片主距

及外方位元

素

。（6分）共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：（6分）① 单

片后方交会和立体模型的空间前方交会；② 求像底点的坐标；③ 光束法平差中的基本方程④ 解析测图仪中的数字投影器；⑤ 航空摄影模拟；⑥利用DEM进行单张像片测图。

3．利用立体像对中存在的同名光线共面的几何关系，以解析计算方法解求两张像片的相对方位元素的过程称 ；利用物方控制点，以解析计算方法解求（相对定向后建立的）自由模型的绝对定向元素的过程，称 。

三、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分，正确的打“√”，错误的打“×”） ( x ) 1.摄影机框架四边中点设有的框标记号，叫做光学框标。

( )2.像平面坐标系通过内方位元素可以转化为像空间坐标系。

( ) 3.铅垂线在像平面的构像位于以像底点n为辐射中心的相应辐射线上。 ( ) 4.重叠影像上的同名像点必然位于同名核线上。 ( x ) 5.航摄影片和地形图都有统一的比例尺。

名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

二、填空题（本大题共5小题，每空1分，共16分）1．确定投影中心（物镜后节点）相对于像平面位置关系的参数，称 ，具体包括三个 ；确定摄影瞬间像片在空间坐标系中位置和姿态的参数,称 ，具体包括六个 。

2．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，主要包括 、 和 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，主要包括 、 和 坐标系。

4．摄影测量加密按数学模型可分为了 、 和 三种。 5．航摄像片是所覆盖地物的 投影。

三、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分，正确的打“√”，错误的打“×”） ( ) 1、在立体像对中,两同名光线和左片的主光线在同一平面内，称为三线共面。 ( ) 2、摄影测量所采用的五种常用坐标系中，只有地面测量坐标系为右手系。

( ) 3、确定摄影瞬间，摄影中心与像片之间相互位置关系的元素称为像片的外方位元素。 ( ) 4、利用航摄像片上三个以上像点坐标和对应地面点坐标，求定像片外方位元素的工作，称为单张像片的空间前方交会。

( ) 5、模拟法立体测图时，要对立体模型进行绝对定向求解7个绝对定向元素，至少需要8个控制点（其中1个为检查点）。

( b ）1. 下列关于摄影测量的发展阶段的说法中，不正确的是 A、数字摄影测量处理的原始资料是数字影像或数字化影像

B、数字摄影测量和解析摄影测量使用的投影方式分别是数字投影和物理投影 C、模拟摄影测量和解析摄影测量处理的原始数据都是像片

D、数字摄影测量是以计算机视觉代替人的立体观测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提取( c ）2. 以摄站点或投影中心为坐标原点，以铅垂方向或设定的某一竖方向为Z轴，并取航线方向为X轴建立的坐标系是

A、像平面坐标系 B、像空间坐标系 C、像空间辅助坐标系 D、摄影测量坐标系

( c ）3. 下列用计算机编程进行空间后方交会的求解过程的说法，不正确的是

A、每次迭代时用未知数近似值与上次迭代计算的改正数之和作为新的近似值，重复计算过程 B、旋转矩阵R是利用角元素近似值计算得到的

C、迭代结束的条件是：求得的外方位元素的改正数大于规定的限差 D、由法方程式AT PAX = A TPL 可得到法方程式解的表达式：X = (AT A）-1AT L（等精度测量时，P为单位矩阵）

( b）4. 空中摄影时像片重叠度一般要求在 。

A、30%左右 B、60%以上 C、不大于5% D、不超过3%

( a ）5.从在数字摄影测量中以影像匹配代替传统的人工观测，其目的是 。 A、自动确定同名像点 B、自动确定像主点 C、自动确定同名核线 D、自动确定核面

( c ） 6. 以摄站点或投影中心为坐标原点，以铅垂方向或设定的某一竖方向为Z轴，并取航线方向为X轴建立的坐标系是

A、像平面坐标 B、像空间坐标系 C、像空间辅助坐标系 D、摄影测量坐标系

( a ） 7. 若倾斜航片上某一点的倾斜误差等于零，则该点位于 上 A、等比线 B、主纵线 C、主横线 ( b） 8. 遥感摄影像片绝大部分采用 方式成像。 A、垂直摄影 B、中心投影 C、倾斜摄影

( b ）1. 下列关于摄影测量的发展阶段的说法中，不正确的是 A、数字摄影测量处理的原始资料是数字影像或数字化影像

B、数字摄影测量和解析摄影测量使用的投影方式分别是数字投影和物理投影 C、模拟摄影测量和解析摄影测量处理的原始数据都是像片

D、数字摄影测量是以计算机视觉代替人的立体观测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提取 ( c ）2. 以摄站点或投影中心为坐标原点，以铅垂方向或设定的某一竖方向为Z轴，并取航线方向为X轴建立的坐标系是

A、像平面坐标系 B、像空间坐标系 C、像空间辅助坐标系 D、摄影测量坐标系

( c ）3. 下列用计算机编程进行空间后方交会的求解过程的说法，不正确的是 A、每次迭代时用未知数近似值与上次迭代计算的改正数之和作为新的近似值，重复计算过程 B、旋转矩阵R是利用角元素近似值计算得到的

C、迭代结束的条件是：求得的外方位元素的改正数大于规定的限差

D、由法方程式AT PAX = A TPL 可得到法方程式解的表达式： X = (AT A）-1AT L（等精度测量时，P为单位矩阵）

( b）4. 空中摄影时像片重叠度一般要求在 。

A、30%左右 B、60%以上 C、不大于5% D、不超过3%

( a ）5.从在数字摄影测量中以影像匹配代替传统的人工观测，其目的是 。 A、自动确定同名像点 B、自动确定像主点 C、自动确定同名核线 D、自动确定核面

( c ） 6. 以摄站点或投影中心为坐标原点，以铅垂方向或设定的某一竖方向为Z轴，并取航线方向为X轴建立的坐标系是

A、像平面坐标 B、像空间坐标系

C、像空间辅助坐标系 D、摄影测量坐标系

( a ） 7. 若倾斜航片上某一点的倾斜误差等于零，则该点位于 上 A、等比线 B、主纵线 C、主横线 ( b） 8. 遥感摄影像片绝大部分采用 方式成像。 A、垂直摄影 B、中心投影 C、倾斜摄影

1.实现立体像对的相对定向的两种方法是： 单独像对相对定向 和 连续像对相对定向 2.绝对定向为了确定空间相似变换的待定参数，至少需要 7 个误差方程式。 3.理想情况下，已知摄影机主机主距为f,摄影航高为H，则像片比例尺为f / H

4.影像的内方位元素包括像主点相对于影像中心的位置 （x0, y0）以及主距(f（或主距）) 5.随着摄影测量技术的发展，摄影测量经历了 模拟、解析、数字 三个发展阶段。 6.传统的航空影像，在航向上的重叠率一般是60%，旁向重叠率一般是 30% 。

7.垂面与地平面的交线称为摄影方向线，过投影中心作物面上一直线的平行线与像平面 摄影方向线 投影中心 像平面 的交点叫合点。

8.进行连续相对定向解算时，至少需要量测 5 对同名像点的像点坐标。

9.数字摄影测量的4d产品包括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)

10.人眼产生天然立体视觉的原因是由于__生理视差__的存在。

二、判断题（本大题共8小题，每小题2分，共16分，正确的打“√”，错误的打“×”） ( x ) 1.摄影机框架四边中点设有的框标记号，叫做光学框标。 ( √) 2.像平面坐标系通过内方位元素可以转化为像空间坐标系。 (√ )

3.铅垂线在像平面的构像位于以像底点n为辐射中心的相应辐射线上。(√ ) 4.重叠影像上的同名像点必然位于同名核线上。 ( x) 5.航摄影片和地形图都有统一的比例尺(√ )

6.后方交会、前方交会与相对定向、绝对定向解求的未知数的个数相等。( x ) 7.像底点上存在投影差，但不存在倾斜误差。 ( √) 8.在一立体像对中，主核面和主垂面都只有一个。

三、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共计20分） 1.相机主距：摄影中心到像片面对垂直距离，一般用f来表示。

2.单片空间后方交会：已知某张像片的内方位元素、至少三个地面点坐标及对应的像点坐标，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的过程，称为单张空间后方交会。

3.主合点：在主垂面内，过摄影中心点S做摄影方向线VV的平行线，交vv线于i点，称为主合点

4.外方位元素：用来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。

5.像点位移：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的构像的点位不同，这种点位的差异即像点位移。

数字正射影像图:是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。

3．单片空间后方交会:在单张像片上，利用一定数量的地面控制点及其对应的像点坐标，根据共线条件方程求解像片的6个外方位元素。

4．影像核线:立体像对中，同名光线与摄影基线所组成核面与左右像片的交线

2. 摄影比例尺：像片水平，地面水平时，像片上一段距离l与地面一段距离L的比值。

4．相对定向：立体像对的相对定向就是要恢复摄影时相邻两影像光束的相互关系，从而使同名光线对对相交。

5．核面：摄影基线与同一地面点发出的两条同名光线组成的面

四、简答题（本大题共3小题，共24分）

1.什么是内定向？为什么要进行内定向？(6分)

2.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？ 3.摄影测量测求地面点三维坐标的方法有哪三种？(9分) 四、简答题（本大题共3小题，共24分）

1.什么是内定向？为什么要进行内定向？(6分) 答：内定向----确定内方位元素的工作(3分) 因为要确定框标坐标系与量测坐标系之间的关系(3分)

2.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？(9分)

答：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。(2分)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(7分)

3.摄影测量测求地面点三维坐标的方法有哪三种？(9分)

答：用解析的方法处理立体像对，常用的方法有三种：⑴ 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间坐标。(3分)⑵ 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。(3分)⑶ 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。(3分)

1、数字摄影测量 数字摄影测量是以数字影像为基础，用计算机进行分析和处理，确定被摄物体的形状、大小、空间位置及性质的技术。

3、摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差 摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差指的是在摄影测量平差中使用了更一般的原始的非摄影测量观测值或条件。

4、有限元法 把地面分成适当大小的有限单元，在单元内，用一个简单的函数来描述所求的曲面，并保证相邻单元之间有连续（或光滑）的过渡，这种内插方法称为有限元法。 1、摄影测量的技术手段有（ 模拟法 ）、（ 解析法 ）、（ 数字法 ）。

2、摄影工作者将（ 影像灰度 ）转换成的电信号再转变成数字信号，之后由计算机来实现摄影测量的自动化过程。

3、传统的航空影像，在航向上的重叠率一般是（ 60% ），旁向重叠率一般是（ 30% ）。 4、征提取主要是应用各种（ 算子 ）来进行，特征可分为（ 点状特征 ）、（ 线状特征 ）、（ 面状特征 ）；Moravec算子是在四个主要的方向上，选择具有（ 最大-最小灰度方差 ）的点

作为特征点。

5、垂面与地平面的交线称为（ 摄影方向线 ），过（ 投影中心 ）作物面上一直线的平行线与（ 像平面 ）的交点叫合点。

6、（ DEM数据预处理 ）是DEM内插之前的准备工作。