摄影测量 [摄影测量简答题]

《摄影测量与遥感》习题集参考答案

一、名词解释

摄影测量与遥感：是对非接触传感器系统获得的影像及数字表达进行记录、量测及解译，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。

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臵，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。

相机主距：摄影中心到像片面对垂直距离，一般用f来表示。

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。

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。

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。

量测相机：相机的内方位元素已知的相机，且其结构稳定，畸变较小。 非量测相机：相机的内方位元素未知，结构不稳定，且镜头畸变大。 航高：摄影中心到摄影区域平均高程面的高度。

DEM:即数字高程模型，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。

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。

航向重叠度：在摄影时，为了便于测图，一般要求航空像片在航向方

向要有一定的重叠，其重叠大小即为航向重叠度，航向重叠度一般要

求在60%以上。

旁向重叠度：为便于航线间的拼接，相邻航线之间需要一定的重叠，

其大小即为旁向重叠度，一般要求在24%以上。

数字微分纠正：根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构象方

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，叫做数字微分纠正。

摄影基线：相邻两张像片摄影中心的连线即为摄影基线。

内方位元素：用来表示摄影中心与像片之间相关位臵的参数，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

x0,y0。内方位元素确定摄影时光束的形状。

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臵和姿态

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。

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。

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。

解析空中三角测量：是用摄影测量解析法确定区域内所有影像的外方

位元素，目的主要是用于地形测图的摄影测量加密和高精度摄影测量

加密。

空间分辨率： 用来衡量影像分辨地面目标的能力的指标，一般空间

分辨率和影像分辨率来表示。

时间分辨率：对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔

称之为遥感图像的时间分辨率。

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。

大气窗口：通常把电磁被通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，

透过率较高的波段称为大气窗口。

正解法数字微分纠正：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)中的正确位臵：

XFx(x,y)

YFy(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，Fx、Fy为直接纠正变换函数。

反解法数字微分纠正：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臵：

xGx(X,Y)yGy(X,Y)

式中，Gx,Gy为间接纠正变换函数。

绝对定向：借助于物空间坐标为已知的控制点，来确定像空间辅助坐

标系与实际物空间坐标系之间的变换关系，称为单元模型的绝对定

向。

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。

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____What__

和__Where__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_全数字摄影 三个阶段。

3. 同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为_航向重叠度_,一般

在__60%_以上。相邻航线的重叠称为_旁向重叠度,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 _主光轴__，它与像平面的

交点称为 __像主点_。

5. 全数字摄影测量分为在线和离线两种方式。

6. 航空摄影像片为中心投影。

7. 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。

8. 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）。

9. 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 。

10. 相对定向的目的是〃确定相邻像片之间的相对位臵关系，最少

需要5对同名像点。

11.

12. 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。 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臵的像空间辅助坐标系。

13. 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。

14. 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。

15. 恢复立体像对左右像片的相互位臵关系依据的是共面条件方程。

16. 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。

17. 18. 19. 影像数字化包括采样和量化两项内容。 用于影像匹配的特征分为点特征和线特征两种。 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。

20. 为了获得纠正影像格网的灰度值，有两种方案，分别称为直接法方案和间接法方案。

21. 遥感技术的分类方法很多，按电磁波波段的工作区域，可分为

__紫外遥感__、____可见光遥感___、__红外遥感_和___微波遥感

____等。

22. 遥感技术的分类方法很多，按传感器的运载工具的不同，可分

为__航空遥感___和_航天遥感_两大系统。

23. 按传感器记录方式的不同，把遥感技术分为__图像遥感__和__非图像遥感两大类。

24.

25. 遥感信息获取的关键是___传感器。 按照天线结构的不同，侧视雷达分为__真实孔径雷达___和__

合成孔径雷达_。

26. 传感器按工作的波段可分为_可见光传感器__、_红外传感器_

和__微波传感器__。

27. 传感器按工作方式可分为__主动式传感器__和__被动式传感

器__。

28. 光学类型传感器主要包括__框幅式摄像机_、_缝隙式摄像机_、

__全景摄像机_以及__多光谱式摄像机___四种类型。

29.

30. 空间分辨率通常用___地面分辨率__和_图像分辨率_来表示。 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为__空间分辨率、_辐射分

辨率_、_光谱分辨率_和_时间分辨率_。

31. 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

物变化的动态特点__。

30.亮度对比是视场中__对象___与___背景__之比。

32.人眼对光源或物体明亮程度的感觉称为_光_。

33.伪彩色增强的方法主要有_单色波段彩色变换_____、_多波段色彩

变换__和___HLS变换__三种.

34.数字图像是指__被计算机存储___、_处理和使用的图像.光学图像

称为_模拟量_,数字图像又称为数字量,它们之间的转换称__模数转换_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（或者灰度值）

__。辐射强度越大，__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___光谱反射率_____。

37.引起辐射畸变有两个原因:一是____传感器仪器本身____产生的

误差；二是__大气对辐射__的影响。

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__飞行的方向，后者____平行_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___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. 下图为遥感平台位臵和运动状态变化引起的遥感图像的几何畸

变，其中_a幅是由于航高变化引起的，_c__幅是由于航速变化引起

的，__d___幅是由于遥感平台俯仰变化引起的，__b_幅是由于遥感平

台翻滚变化引起的，__e__幅是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，主要有__对比扩展_、__空间滤

波_、__图像运算_和_多光谱变换_等。

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___多平台遥感数据____的复合，以及__多时相遥感数据的复合。

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__彩色变换_方法。

46. 遥感摄影像片解译标志分为__直接判读标志__和_间接判读标志_。

47.如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则这个物体

是_绝对黑体_.

48.温度一定时,物体的比辐射率随_波长_变化.

49.如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,则这个物体

是_绝对黑体。

50.电磁辐射的能量称为__辐射能量。

51.单位时间内通过某一面积的辐射能量为__辐射通量__。

52.被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量为__辐照度__。

53.反差系数是指拍摄后负片影像与_景物_之比。

54.扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以__瞬时视场_为

单位进行的逐点、逐行采样。

55.光机扫描的几何特征取决于它的_瞬间视场角_和_总视场角_。

56.在视场中,相邻区域的不同颜色的相互影响叫做_颜色对比_。

57.像素_是数字图像中的最小单位。

58.遥感图像中目标地物特征是地物_电磁波谱差异_在遥感影像上的

典型反映。

59.遥感摄影像片的解译标志分为__直接解译标志__和_间接解译标志_。

63.对于自然景色图像，若采用如下的线性假彩色映射函数，

RF001RfG100GFfBF010Bf

则原图像中绿色物体会呈 蓝 色，蓝色物体会呈 红 色，红色物体则

呈 绿 色。

64.相对定向元素是描述立体像对中两张像片的__相对位臵__和___

姿态__的元素。

66.恢复立体像对左右像片的相互位臵关系依据的是 共面方程。

67.摄影测量加密按平差范围可分为 航带法 、 独立模型 和 区域网三种方法。

68、在摄影测量中，计算物方点坐标一般采用 空间后方交会+前方交会 、 光束法 和 相对定向+绝对定向 。

三、判断题

五、简单题

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？

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x0,y0，用其来恢复摄影光束。确定摄影光束在摄影瞬间的空间位臵和姿态的参数，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臵，称为像方空间坐标系；另——类是用于描述地面点的位臵．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臵，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臵的坐标系，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XpYpZp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XtYtZt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XtpYtpZtp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？

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。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a1R1YRTYa2

fZZa3b1b2b3c1XYc2c3Z 

5. 什么是共线方程，它在摄影测量中有何应用？

共线方程即中心投影的构像方程

a1(XAXS)b1(YAYS)c1(ZAZS)

a3(XAXS)b3(YAYS)c3(ZAZS)

a2(XAXS)b2(YAYS)c2(ZAZS)yfa3(XAXS)b3(YAYS)c3(ZAZS)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XA,YA,ZA，像片主距f及外方位元素XS,YS,ZS,,,。 共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下：

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。

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 由两个不同摄站摄取的同一景物的一个立体像对；

② 一只眼睛只观察像对中的一张像片；

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。

rc2asinsinf① 像片倾斜引起的像点位移，(像片倾角为，像距

为，方向角为，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

② 因地形起伏引起的像点位移

HhrhH(r为以像底点为中心的像距，为摄影航高)可对其进行改正。

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。

rc2sinsinfrcsinsin。9.像点倾斜误差的计算公式为试完成下列内容：

(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。

(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臵

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。

① rc —— 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rc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rc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。

10.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dXS,dYS,dZS,d,d,d．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。

11.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dXS，dYS，dZS，d，d，d．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.

12．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x0fa1(XXS)b1(YYS)c1(ZZS)

a3(XXS)b3(YYS)c3(ZZS)

yy0fa2(XXS)b2(YYS)c2(ZZS)

a3(XXS)b3(YYS)c3(ZZS)

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。

上式中，a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3是由像片3个外方位角元素构组成的九个方向余弦；XS，YS，ZS是像片的3个外方位线元素。x0,y0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 单片空间后方交会和前方交会；

② 求像底点坐标；

③ 光束法平差的基本误差方程式；

④ 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。

13.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间坐标。 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。

14.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臵，所以空间前方交会是为了确定相应地面点的地面坐标。

15.试述空间后交—前交计算地面点三维坐标的基本过程

(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臵，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Xt,Yt,Zt。

(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(x1,y1)与(x2,y2)，然后

测出所有需要解求的地面点的像点坐标(x1,y1)和(x2,y2)。

(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XS1，YS1，ZS1，1，1，1和XS2，YS2，ZS2，2，2，2

(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R1与R2

根据左、右像片的外方位线元素计算摄影基线分量BX，BY，BZ；

BXXS2XS1

BYYS2YS1

BZZS2ZS1

逐点计算像点的像空间辅助坐标

X1x1X2x2YRyYRy

112221Z1fZ2f

计算点投影系数

N1

N2BXZ2BZX2X1Z2X2Z1BXZ1BZX1

X1Z2X2Z1

计算未知点的地面摄影测量坐标

XtpN1X1XS1N2X2XS2

YtpN1Y1YS1N2Y2YS2

ZtpN1Z1ZS1N2Z2ZS2

16.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臵和姿态关系的参数，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S1X1Y1Z1，使得左像片在S1X1Y1Z1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,,,

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S1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S1X1Y1Z1

单独像对相对定向元素为1,1,2,2,2

17. 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毒?解求中至少需要几个控制点?

答：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，，，，。7个未知数至少需列7个方程，若将已知平面坐标(Xtp,Ytp)和高程Ztp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。

18.解析空中三角测量有哪些方法?

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。

19.GPS辅助空中三角测量有何优点?论述其基本原理。

GPS辅助空中三角测量的优点有

① GPS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。

③ 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同像片比例尺、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。

20. 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(Xs,Ys,Zs)，任一地面点A在该物方空间坐标系中的坐标

为

(XA,YA,ZA),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： XYZXAXSYAYSZAZS

XXAXSYYY

SA

ZZZ即AS (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 (2)

a1

Rb1

c1式中，a2b2c2a3b3c3为由像片外方位角元素组成的正交变换矩阵。 将(2)式写成纯量形式并用第一、二式分别除以第三式，可得

a1(XAXS)b1(YAYS)c1(ZAZS)xfa3(XAXS)b3(YAYS)c3(ZAZS)

yfa2(XAXS)b2(YAYS)c2(ZAZS)

a3(XAXS)b3(YAYS)c3(ZAZS)

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：

⑥ 单片后方交会和立体模型的空间前方交会；

⑦ 求像底点的坐标；

⑧ 光束法平差中的基本方程

⑨ 解析测图仪中的数字投影器；

⑩ 航空摄影模拟；

⑪ 利用DEM进行单张像片测图。

21、 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。 答：绝对定向元素有七个，即三个平移量X，Y，Z，三个旋转角，，，以及模型比例尺因子。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。对于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，，角表示模型有倾斜．需要利用控制点将模型臵平。

22．什么是数字影像？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。

23. 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。

24. 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。

25.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。

26. 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

② 数据点数量

③ 数据点分布位臵

④ 格网点内插精度

30、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臵摄影的水平像片,同时改化规定的比例尺,这种作业过程称为像片纠正。

32、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：

x2a0a1xa2yy2b0b1xb2y

辐射畸变为：g1h0h1g2

则有如下关系：g1(x,y)n1=h0h1g2(a0a1xa2y,b0b1xb2y)n2 (其中n1,n2为随机噪声),建立误差方程式如下：

vc0dh0c1dh1c2da0c3da1c4da2c5db0c6db1c7db2g

矩阵形式为：VCXL

T1TX(CC)CL 则可求得未知数

由上可知，最小二乘影像匹配的基本过程为：

① 几何变形改正

② 灰度重采样

③ 辐射改正，得到右影像灰度为

④ 计算左右影像对应区域的相关系数，并判断是否继续迭代

⑤ 最小二乘解算未知数的改正数，并计算未知数新值

⑥ 计算最佳匹配点位，并求解同名点

33、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。

35. 微波遥感有哪些特点？

1、能全天候，全天时工作

2、对某些特殊地物有特殊的波谱特征

3、对冰、雪、森林、上壤等具有一定的穿透能力

4、对海洋遥感具有特殊意义

5、分辨率较低，但特征明显

36. 略

37、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臵上发生了变化，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)遥感平台位臵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臵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，一是像点位臵的移动，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，使卫星的星下位臵逐渐产生偏离。

38. 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？

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，达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、电机

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。

39、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。

40、什么是核线和同名核线,请叙述如何获得图中过P点核线的同名核线的过程。

答:摄影基线与地物点所构成的核面与像平面的交线即为核线:同一核面与左右影像相交形成的两条核线即为同名核线。先看左影像,将左影像投影至相对水平(与摄影基线平行)的投影面(“水平”影像)上,则在”水平”影像像空间直角坐标系s1uvw中,过P点的核线在“水平”影像上的投影平行与u轴,原始影像与“水平”影像的坐标关系为:

a1ub1vc1f

a3ub3vc3f

aub2vc2fyf2

a3ub3vc3fxf

由于v为一常数,令vc,带入上式可得:

xfa1ud1

a3ud2

a2ud3yfa3ud4

对u等间隔地赋值:,2,....,k,从而可求得原始影像(x,y)坐标。若(x,y)处的影像灰度为g(x,y),则将其赋给”水平”影像上(u,v)处的灰度值,即G(k,v)g(x,y),这样可得到过P点的核线。

41、已知离散分布的9个已知点(见图2所示),如何利用移动曲面拟合的方法内插出A点的高程,请叙述其原理及过程.

答:移动曲面拟合法求解A点高程的原理及过程如下(A点坐标为(XA,YA))

① 将坐标系原点移至格网点A处,则A周围9个已知点的坐标变为

XiXiXAYYY iiA 

② 由此9个已知点建立数学模型,以二次曲面拟合A点及9个已知点所在平面,曲面为:Z(X,Y)AXBXYCYDXEYF

③ 由9个已知点建立误差方程式:

vAXBXYCYDXEYFZ 2222

矩阵形式为:VMXL,其中

AB___2___2X1Y1Y1X1Y11X1CZ1___2___2XZX2Y2Y2X2Y21MX2DL2..................E_22_____XXYYXY1FZ9 999999 

1pi2di ④ 对9个已知点根据其与A点的距离赋权,如

T1T⑤ 求解未知数X(MPM)MPL

⑥ 系数求解完毕后,即可代入A点坐标(XA,YA)到Z(X,Y)中。由于

(XA,YA)即(0,0)故所求的未知数F即为A点的高程ZAF 

以上过程已知,移动曲面拟合法即通过一个二次曲面拟合未知数点位及其周围一定范围的点,并利用周围的已知点数据求得二次曲面的系数,最后代入未知点坐标求解未知点位的高程。

42、43、44、45、46略

47.略

48.略

49. 解析相对定向中有哪些参数？观测值是什么？需不需要提供地面控制点坐标？

相对定向确定了立体像对间的相对关系，由此构成相对定向模型。 相对定向可分为连续像对相对定向和单独像对相对定向，连续像对相对定向参数为bx、by、2、2、2，单独像对相对定向参数为

1、1、2、2、2。相对定向中观测值为 ，由于只涉及到像片间的相

对关系，不需要地面点坐标。

50．略51.略

参考文献

[1]李德仁等.摄影测量与遥感.测绘出版社.2004年.

[2]张剑清等.摄影测量学.武汉大学出版社. 2004年.

[3]梅安新等.遥感导论.高等教育出版社.2001年.