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1、教 案20132014学年度第一学期授课教师：课程名称：摄影测量基础授课班级：12测量授课周数：9周 学 时：2总 学 时：18教案班 级：12测量 2013年9月6日章、节、课题第一章： 绪论教学目标知识目标能力目标德育目标 掌握摄影测量的定义、任务及其发展；了解摄影信息学的形成于发展。 掌握摄影测量学基本概念扎实的理论基础是根本，从小事做起，培养学生热爱测量行业，服务本行业的理念重点摄影测量的定义难点对摄影测量三个阶段（模拟摄影测量、解析摄影测量到数字摄影测量）的理解。教学方法课堂讲授课件、教具无教学内容和教学第一章 绪论一、摄影测量的定义与任务1、摄影测量的定义：摄影测量是影像信息获取、
2、处理、提取和成果表达的一门信息科学。1.1 影像信息获取：在遥感技术中，影像的获取除传统的框幅式胶片摄影机外，还使用全景摄影机、光学扫描仪（红外、多光谱）、CCD（电荷耦合器件）固体扫描仪及合成孔径侧视雷达（SAR）等，他们提供了比黑白相片丰富多的影像信息。1.2影像的处理：影像调色纠正、相对定向、绝对定向、空中三角测量1.3影像的提取：在相片上进行量测和解译，无须接触被摄物体本身，因而很少受到外界条件的影响。1.4成果表达：数字高程模型（DEM）、数字先画图（DLG）、数字栅格图（DRG）、数字正摄影相图（DOM）2、摄影测量的任务：测制各种比例尺地形图、建立地形数据库，并为各种地理信息系统
3、提供基础数据。二、摄影测量的发展1、模拟摄影测量1.1模拟摄影测量是用光学方法或机械方法模拟摄影过程，使两个投影仪恢复摄影时的位置、姿态和相互关系，形成一个比实地缩小了的几何模型，即所谓摄影过程的几何反转，在此模型上的测量即相当于对原物体的量测。1.2从1839年尼普斯和达意尔发明摄影术算起，摄影测量学已有100多年的历史，而1851-1859年法国陆军上校老赛达特提出和进行的交会摄影测量，则被称为摄影测量学的真正起点。第一次世界大战中第一台航空摄影机问世。2、解析摄影测量2.1解析摄影测量是用摄影测量方法快速、大面积地测定点位的精确方法，它是电子计算机用于摄影测量的第一项成果。它经历了航带法
4、、独立模型法和光束法平差三种方法的发展。2.2 20世纪70年代中期，随着电子计算机技术的发展，解析测图仪才进入了商用阶段。解析测图仪是世界上首先实现测量成果数字化的仪器。在机助测图软件控制下，将在立体模型上测得的结果首先存储在计算机中，然后再传送到数控绘图机上绘出图件。3、数字摄影测量3.1数字摄影测量指的是从摄影测量和遥感所获取的数据中，采集数字化图形或数字影像/数字化影像，在计算机进行各种数值、图形和影像处理，研究目标的几何特性和物理特性，从而获得各种形式的数字产品和可视化产品。3.2 数字化影像的方法，一种是直接用数字摄影机和各种数字式扫描仪获得，称为数字影像；另一种则是用各种数字扫描
5、仪对已得到的相片影像进行扫描，称为数字化影像。3.3 20世纪90年代数字摄影测量系统进入实用化阶段，并逐步代替传统的摄影测量仪器和作业方法。我国自行研制的全数字摄影测量系统VirtuoZo与JX-4A已在我国大规模用于摄影测量生产作业，并在国际上得到应用。表1 摄影测量的发展历程三、影像信息学的形成与发展1、影像信息的形成：摄影测量与遥感技术有机的结合起来，成为地理信息系统（GIS）技术中的数据采集与更新的重要手段；反过来，GIS是摄影测量与遥感技术数据存储、管理、表达和应用的重要平台。三者之间有机地结合，导致信息科学分支影像信息科学的形成。2、影像信息学是由摄影测量学、遥感、地理信息系统、
6、计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉、专家系统、航天科学和传感器技术等相结合的一个边缘学科。http:/ http:/ http:/ http:/ 课 后 教 学 反 思 教案班 级：12测量 2013年11月1日章、节、课题第二章： 影像获取及其基本知识教学目标知识目标能力目标德育目标了解摄影机原理和航空摄影实施过程，掌握空中摄影的基本要求 掌握航空摄影对空中摄影的基本要求培养学生认真的学习和细心工作态度重点 航空摄影实施过程设计，航空摄影对空中摄影的基本要求难点航空摄影对空中摄影的基本要求教学方法课堂讲授课件、教具无教学内容和教学第二章： 影像获取及其基本知识一、摄影原理与摄影机1、摄影
7、定义：摄影是根据小孔成像原理，用一个摄影物镜代替小孔，在成像平面处放置感光材料，物体的投射光线经摄影物镜后聚焦于感光材料上，感光材料受成像光线的光化学作用后生成潜像，再经摄影处理得到光学影像，这一过程称为摄影。2、摄影机：摄影机的结构形式种类繁多，其基本结果大致相同，它可由镜箱和暗箱两个基本部分组成，一般由物镜、光圈、快门、暗箱、剪影器及附加装置组成。镜箱体是一可以调节摄影物镜与像框平面之间距离的封闭筒，暗箱是存放感光材料用的。2.1物镜：摄影机物镜是一个复杂的光学系统，它由多个透镜组合而成。在摄影时起成像和聚光作用，它能聚集被摄物体较多的投射光线，使得像框平面上的影像有较高的亮度。2.2 物
8、镜的成像公式：图1物镜的成像2.3 物镜的像场、像场角、分解力：在视场面积内能获得清晰影像的区域称为像场，而物镜像方主点与像场直径所张的角称为像场角，分解力一般以1mm宽度内能清晰分辨的线条数来表示。2.4 物镜的光圈与光圈号数：光圈的作用主要是控制和调节进入物镜的光量，并且限制物镜成像质量较差的边缘部分的入射光。2.5 摄影机快门：摄影机快门是控制曝光时间的机件装置，它是摄影机的重要部件之一。2.6 检影器：用来调整像距使检影平面上的影像清晰的过程叫做对光。3、摄影机简介3.1摄影机按使用目的分为专业摄影机和普通摄影机两大类。量测用的摄影机属于专业的摄影机，普通摄影机指日常生活中用来摄取生活
9、照片或其他用的摄影机。3.2量测用摄影机的特点：具备良好的光学特性，其物镜的畸变差要小，分辨率高，透光率强，而且摄影机的机械结构要稳定，要求在较长时间内能保持内在关系不发生变化。安装在飞机上对地面能自动地进行连续摄影的摄影机称为航摄机。摄影机像面框架上有无框标标志是区分量测用摄影机和非量测用摄影机的重要标志。摄影机的内方位元素有像主点（x0、y0、f），（x0、y0）为精确测定出像片主点在框标坐标系的坐标值，摄影机物镜后主点到像片主点的垂距称为摄影机主距。3.3 数码式摄影机按照相机的核心成像感光器件有两种：广泛使用的CCD电荷耦合器件图像图像传感器，另一种是CMOS互补金属氧化物半导体图像传
10、感器。二、航空影像的获取及空中摄影的基本要求1、航空摄影实施过程1.1 当需要采用航空摄影测量的方法测制某一地区的地形图时，测图单位应向承担空中摄影的单位提出航空摄影任务委托书，并签订航摄协议书或合同。确定航拍区域和航拍比例尺，根据地形选择航摄仪，对像片的重叠度的要求，规定提交资料成果的内容、方式和期限。1.2 空中摄影实施：空中摄影应选在天空晴朗少云、能见度好、气流平稳的天气进行，摄影时间最好是中午前后几小时。1.3影像处理与资料验收：影像处理包括底片冲洗、正片印刷、像片索引图的拍照冲晒等工作。2、摄影测量对空中摄影的基本要求2.1 像片切斜角：像片倾斜角指的是摄影机物镜主光轴与铅垂线之间的
11、夹角，由于飞机的稳定性和摄影操作的技能限制，航摄机主光轴在曝光时总会有微小的倾斜，按规定要求像片倾斜角应小于2-3，这种方式称为竖直摄影。2.2 摄影航高：摄影航高H，是指航摄仪物镜中心S在摄影瞬间相对于某一基准面的高度。根据所取基准面的不同，航高可分为相对航高和绝对航高。相对航高是航摄仪物镜中心S在摄影瞬间相对于某一基准面的高度。绝对航高是航摄仪物镜中心S在摄影瞬间相对于大地水准面的高度。2.3 摄影比例尺：摄影比例尺是指空中摄影计划设计时的像片比例尺。航摄比例尺要考虑成图比例尺、摄影比例尺、摄影内页成图方法和成图精度等因素来选取，另外还要考虑经济性和摄影资料的可实用性。在实际应用中，航空摄
12、影比例尺是由摄影机的主距和摄影航高来确定的，即，m为航摄比例尺分母，f为航摄仪的主距，H为摄影航高。2.4 像片重叠度：重叠影像与像幅边长之比的百分数表示，则称为航向重叠度，两航带像片之间有一定的影像重叠，这种重叠影像部分称为旁向重叠，其重叠影像与像幅边长之比的百分数称为旁向重叠度。航向重叠度旁向重叠度，像片的重叠部分是立体观察和像片模型链接所必须的条件，在航向方向必须要有三张相邻像片有公共重叠影像，这一公共重叠部分称为三度重叠部分，这是摄影测量选定控制点的要求。所以，一般情况下要求航向重叠度保持在60%-65%，最小不能小于53%；旁向重叠度保持在30%-50%，最小不能小于15%。2.5
13、摄影基线：沿航线方向两相邻摄影站之间的距离称为摄影基线B，如图所示，图中S1和S2为相邻摄影站航摄仪物镜中心，航摄像片的像幅边长为l，其相应被摄地面的实际长度为L，由平行四边形S1S2A1A2，可得，又因为，所以，同理可得旁向航带间距2.6 航带弯曲度：航带弯曲度是指航带两端像片主点之间的直线距离L与偏离该直线最远的像主点到该直线垂距的比，一般采用百分数表示，即，航带弯曲度一般规定不超过3%。2.7 像片旋偏角：相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角称为像片的旋偏角，习惯用K表示。3、空中摄影质量的评价：（1）负片上影像是否清晰、框标影像是否齐全，像幅四周指示器件的影像
14、是否清晰可辨。（2）由于太阳高度角的影响，第五阴影长度是否超过摄影规范的规定，地物阴暗和明亮部分的细部能否辨认清楚。（3）航摄负片上是否存在云影、划痕、斑点、折伤和乳剂脱落等现象。（4）负片上黑度、影像反差、灰雾度不得大于规范要求，是否满足影像清晰、色调一致、层次丰富、反差适中的要求。（5）航带的直线性、航带间的平行性、像片影像的重叠度、航高差和摄影比例尺等都要检查评定，并不得超出规定的技术指标。 课 后 教 学 反 思 教案班 级：12测量 2013年11月8日章、节、课题第三章： 单张航摄相片解析教学目标知识目标能力目标德育目标学习单张航片解析方法及原理 理解共线方程和单点空间后方交会原理培养学生重点共线方程难点理解共线方程和单点空间后方交会及立体像对前方交会教学方法课堂讲授课件、教具教学内容和教学第三章 单张航摄像片解析一、中心投影的基本概念1、中心投影和正摄投影的概念1.1 中心投影：投影光线组中所有光线会聚于一点。1.2 正摄投影：光线组中所有光线相互平行且垂直于投影平面。
