摄影测量学十篇

摄影测量学篇1

关键词：摄影测量学；课程改革；课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0067-03

进入21世纪，随着各种新型传感器及相关技术的进步，摄影测量的理论与技术也迅速发展，进一步扩展和完善了20世纪90年代开始的全数字摄影测量的实际应用范畴。这种发展变化将对整个摄影测量的教学、科研、生产产生极其深远的影响。相对于现代摄影测量技术的迅猛发展，高校测绘工程专业的摄影测量学课程从课程体系结构、教材、实习等各个环节都落后于摄影测量技术的发展，如何在新形势下从课程的体系结构、教材选择及实践环节进行改革，是一个值得深入探讨的问题。

一、现代摄影测量新技术及发展

1.数字传感器。随着全国数字城市、城市地理信息系统的建立和推进，对地球空间数据的数量和现实性都有较高的需求。全数字摄影测量是快速获取对地观测数据的有效手段，而数码航摄仪的应用，使航空摄影测量数据的获取更加便捷，摄影测量的数据采集方式将从胶片时代向数字时代方向发展。目前，在我国常用的数码航摄仪有推扫式航摄ADS40/80，框幅是航摄仪DMC、UCD/UCX、RC30、SWDC等，应用已经比较成熟，在很大程度上取代了传统的航摄仪，虽然与传统的航摄仪相比，数码航摄仪存在畸变系数大，航飞前需进行航摄仪参数的检校，而且其像幅较传统的胶片式相机小，在同等条件下需要的地面控制点较多等不利因素存在。但是，数码航摄仪也有它不可比拟的优势，在采用先进的对地定位手段后，可以减少对地面的依赖，数码航摄仪在大规模产业化应用方面具有广阔的前景。

2.机载POS。数字传感器的发展对摄影测量对地定位技术提出了新的要求。基于DGPS/IMU集成的POS技术可获取飞机的空间位置和姿态信息，实现航空影像的直接地理定位。目前已推出商用POS系统，从实践应用看，引入POS观测值，利用少量地面控制点，甚至不用地面控制点，通过直接定向或集成定向数据处理方法获取定向结果，与传统的空中三角测量方法精度相当。

3.无人机低空摄影测量。21世纪初，由于无人机低空摄影测量具有快速、成本低、操作简单、适合于在危险区域空中监测和救援指挥等特点，已广泛应用于军事和民用的相关领域。目前，无人机主要用于土地利用动态监测、矿产资源勘查、地质环境与灾害监测、地形图更新与地籍测量、海洋资源与环境监测以及农业、林业、水利、交通等部门。尤其对车船无法到达地带的环境监测、有毒地区的污染监测、灾情监测及救援指挥等突发事件中，无人机低空摄影测量具有快速响应、实时勘查的独特优势。

4.机载激光扫描LIDAR。机载激光扫描系统通过接收反射激光束可以获取地表、植被及人工建筑物等的高程信息，经处理后可获得测区的DEM/DSM，这些模型数据可用于国土资源调查、洪水等灾害的监测评估及城市三维景观重建等领域。在这些过程中获取的DSM可用于后续真正射影像的处理和生成。

5.数据处理技术。目前，在国内应用较多的全数字摄影测量软件，有武汉适普公司的VirtuoZo和中国测绘研究所的JX4，两套软件各有所长，在国内外享有盛誉，在生产单位及科研教学方面得到了广泛的应用。但就目前的处理来说，对于越来越大范围的航摄区域来说，数据量剧增，而且需要的处理时间也在缩短，在这种情形下，高性能计算集群、并行处理、网络技术的发展为数字摄影测量的处理提供了物理基础，由此产生了DPGrid、Factory Pixel等能处理大数据量的软件系统和工作站。这些处理软件基于网络的方式，能处理超大数据量的卫星影像和无人机数据等，而且在数据处理过程中提出了很多新的概念，如相似性匹配、三维空中三角测量，同时也生产了一些新的产品，如DSM、真正射等。在数据处理技术成熟后，可以较容易的获取数字表面模型，从而可获取真正的射影像。机载POS系统在摄影同时准确获取像片的空间位置和姿态参数，这些参数的获取给数字摄影测量带来了深刻的影响，基本上可以免去地面工作，简化和加速影像定向和定位工作，导致部分摄影测量的算法，甚至是整个作业流程都面临新的改进。数码航摄仪没有压平误差、颗粒噪声等误差源，其数字影像的质量、匹配的质量、测绘精度多优于胶片影像。当今的航空数码相机，其相对定向与模型连接的精度可达2~5um，普通的非量测数码相机用于近景摄影测量时其精度可达到1/10000。

二、对课程的影响

摄影测量学是测绘工程专业的一门专业主干课程，该课程覆盖的知识范围广、内容多、概念抽象、数字公式多，而且受学时所限，授课时间较短，给教师教学和学生实习都增加了难度。在现有的教学条件下，现代摄影测量新技术的发展对现有摄影测量学课程教学提出了更高的要求，在很大程度上影响着高等院校测绘工程专业的摄影测量学课程的教学。从课程体系上看，原有的体系结构偏重于对摄影测量的基本原理和理论的阐述和分析，甚至有些课程体系中还包括了解摄影测量的较多内容，在课程体系中过于偏重对传统理论的讲述和理解。在实习实践环节，目前的软件主要涉及VirtuoZo和JX4，这些软件都基于传统的摄影测量理论进行数据处理，对于使用航空摄影测量方法提取高精度密集数字表面模型和生产正射影像的理论与技术、利用POS数据进行直接地理定位技术与流程、实时空中三角测量等新技术，在传统的摄影测量软件中都没有相应的体现。学生没有相应的实习软件或实习环节可以学习新的技术与方法。

三、相应的对策

新技术的发展不但影响着摄影测量的应用，也影响着摄影测量课程的开展。摄影测量新技术不仅在整个课程体系中影响着课程体系内容的安排，而且对于学生对传统摄影测量的认识理解有着重要的影响。如何在有限的课时内把摄影测量的基本概念和理论讲授清楚，同时又能将新技术贯穿于其中，使学生既能很好地掌握摄影测量学的理论与实践，又能紧跟摄影测量学的发展方向，是值得探讨的问题。

1.构建以新技术为核心的课程体系。POS等新技术不仅对摄影测量学课程的内容产生了影响，对整个课程体系的构建也产生了影响。改革课程的体系结构，构建以新技术为核心的课程体系，是新形势下摄影测量学课程改革的一个重点。改革课程体系，在原有的以传统摄影测量基础理论为核心，4D产品生产为主要技术流程的基础上，应着重加强基本原理及其内在联系，在原有体系中增加新的技术理论，适量简化教学推导，强调新技术与传统技术的融合与异同。优化课程教学体系结构，精选教学内容，重点安排中心投影的几何知识，突出空三的理论与方法，充分体现航空摄影测量高精度定位技术的发展趋势，着力强调实践教学环节，以少而精的原则构建新的课程体系结构：航空摄影、航测外业、航测内业。如在航摄仪部分增加数码航摄仪知识及对后续处理技术的影响；空三部分对新出现的实时空三进行分析，对POS数据辅助空三的理论与方法进行讲解，比较与传统方法的异同点；加入新的DSM的概念，提取原理及对后续正射影像产品的影响；数字摄影测量部分加强对匹配算法的理解和数字产品的生成。在新的课程体系中突出新技术对摄影测量的影响，包括理论和算法以及生产流程上的影响。

2.改革教学内容及教学方法。为适应当前摄影测量新技术的发展及新的课程体系改革需要，在教学内容上，应着眼于内在理论体系的联系，加强对基本概念、新的算法、模型的理解和掌握，了解新技术对现有产品生产流程的影响。在增强数学分析严谨性的同时适量简化教学推导，强调对数学公式内在物理意义的理解。

3.改革实践环节，增强动手能力和创新能力。摄影测量是一门实用性和实践性极强的课程，实践环节对学生思维方式和动手能力的培养具有重要作用，是课程教学改革系统工程中重要的一个环节。在现有的实践环节，目前主要以常规摄影测量软件VirtuoZo、JX4等为主，对教学中涉及的摄影测量理论与技术进行实践。对摄影测量新技术如并行计算、网格技术、海量数据处理技术、非量测相机的空三模型、高精度密集数字表面模型自动提取技术、真正射影像自动纠正技术以及POS辅助空中三角测量、自动实时空中三角测量等技术来说，一般的测绘工程专业实验室很难购进最新的仪器设备和相应的软件为学生提供相应的实践环节。因此，在实践教学中，要以摄影测量产品的生产流程为主线，减少如立体镜观察等仪器设备的演示性、验证性实验，加强与新技术相关的设计性、综合性实验。在条件许可的情况下，可增加专门的课程设计时间，结合实际工程项目，开发软件平台进行计算机仿真实验，将POS直接定位方法、无人机数据处理技术、海量数据并行处理、数字表面模型提取和真正射影像纠正等新方法和新理论融入实践环节进行课程设计。在实践条件较好的学校，可增加POS实习参观、无人机数据处理和海量数据并行处理参观等环节，促进学生对新技术的感性和理性认识，提高学生的创新能力和解决问题的能力，通过对新技术的了解激发学生的学习兴趣，了解新技术发展的前沿动态，掌握新技术与传统技术的渗透融合及思路和方法。

参考文献：

[1]吴军.“摄影测量”教学中学生实践能力与创新能力的培养[J].桂林电子科技大学学报，2007，（5）：435-437.

[2]邓安健，陈志超，杨磊库.测绘工程专业摄影测量学教学改革与实践[J].地理空间信息，2011，（1）：148-149.

[3]张祖勋.从数字摄影测量工作站（DPW）到数字摄影测量网格（DPGrid）[J].武汉大学学报（信息科学版），2007，（7）：565-571.

摄影测量学篇2

关键词：数字摄影测量；点线特征；特征算子；特征提取；教学研究

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0191-04

一、引言

数字摄影测量是摄影测量在信息化时代的必然发展，在基础地理信息数据生产、工业控制测量与工程变形监测、土地资源管理、矿产资源调查、城市规划、文化遗产保护以及军事等众多领域都有重要的应用，是既有深厚理论基础又有广泛应用领域的学科和技术。许多高等院校的测绘工程或环境工程、地理信息系统以及摄影测量与遥感等专业都开设有数字摄影测量专业课程。

在数字摄影测量的研究和生产实践中经常需要提取数字影像中的点线特征，如经典的Moravec、Förstner点特征提取算子，一阶、二阶差分线特征提取算子以及Zuniga-Haralic定位算子等。许多文献报道了对这些特征算子的研究结果，如文献[1]给出了Moravec、Förstner以及Zuniga-Haralic算子的计算流程，文献[2，3，4]对点特征提取算子进行了比较研究，文献[5]研究了数字摄影测量征点的提取方法，提出了改进的角点提取方法，避免了原始Harris方法中选择经验常数k的不确定性和随意性的缺陷。

对这些点线特征提取算子的研究，多数文献和教材由于篇幅限制和侧重不同，都只是给出了相关算子的模型和计算过程，而对这些算子的设计初衷和构造理论基础分析重视不够，这给数字摄影测量学课程教学中学生对算子的学习和理解带来困难。本文分析了数字摄影测量中的一些经典特征提取算子，从方法论和解决问题的角度，通过设计原理分析或实践-理论-再实践等模式，给出了这些算子最初设计的理论基础，解释了这些算子的提出者为什么这样设计特征提取算子，本文的立意更侧重于“授之以渔”，有助于数字摄影测量领域工程技术人员和相关专业学生对点线特征提取的理解，并在理解的基础上对算子进行改进或创新，培养学生分析问题和解决问题的能力，体现素质教育的精神。教学实践表明，这种方法收到了较好的教学效果，得到学生好评。

二、关于线特征提取的差分算子

尽管已有大量先进的线特征检测算子，但在学习线特征提取算子内容时都是从最基本的差分算子，如一阶差分、二阶差分以及Laplacian边缘检测算子等开始引入[6]。对该部分内容的学习，如果仅仅讲解不同差分算法的提取步骤，那么学生只知道用该算子检测计算，而不知道为什么用这种算子，不理解最初研究人员设计差分算子的驱动源泉。作者在理解分析这部分内容时，采用了类似于实践-理论-再实践的模式，首先对实际问题中的“边缘”抽象建模，然后用理论对模型进行分析，得到严格理论框架下的结论，最后将得到的结论用于“边缘检测”实践。这里的抽象建模就是将实际遥感影像中的边缘总结抽象为两种类型，即“阶梯型”边缘和“条状型”边缘，如图1之（a）、（b）所示。其所对应的理想一维强度函数即为图形（c）、（d）。由于传感器分辨率以及噪声的影响，实际探测到的两种类型边缘的抽象解析函数应该是理想函数光滑或平均后的结果，即如图1之（e）、（f）所示。对（e）、（f）求一阶、二阶偏导数，分别得到如（g）、（h）、（i）、（j）所示的导函数。

分析图1中的（c）、（e）、（g）、（i）可以发现，将一维影像灰度函数抽象到连续可微函数f（x），真正的边缘位置P或（e）中的Px分别对应着一阶导函数的局部极大值位置P′，和二阶导函数的局部零交叉（zero-cross，又称过零点）位置P″。对离散的数字影像来说，影像灰度函数的偏导数常用Robert离散差分来代替，即x、y方向偏导数分别用和计算，常用上述两个差分的算术根即近似影像灰度函数f（x，y）在（x，y）处的导数。当用一阶导数极大值检测遥感影像边缘时，那么在Robert梯度计算准则下，就得到边缘检测的Robert算子响应：

Redge= （1-1）

对给定的离散遥感影像，按（1-1）计算每一像素处的Robert梯度响应Redge，如大于事先给定的阈值，则认为该像素是边缘并加以标记。如果用不同的倒数计算规则，就自然得到Sobel、Prewitt等边缘检测算子。如果采用二阶导数的极小值检测边缘，并用差分代替导数，则得到第二类边缘检测的二阶差分算子：

Sedge=|fx（i，j+1）-fx（i，j）|+|fy（i+1，j）-fy（i，y）|

=|f（i，j+2）-f（i，j+1）-（f（i，j+1）-f（i，j））|

+|f（i+2，j）-f（i+1，j）-（f（i+1，j）-f（i，j））|

=|f（i，j+2）-2f（i，j+1）+f（i，j）|+|（f（i+2，j）-2f（i+1，j）+f（i，j）| （1-2）

在上述分析的指导下，按照离散数字遥感影像灰度值的一阶差分极大值点（或二阶差分的零交叉点），一阶差分的零交叉点（或二阶差分的极小值点）分别提取数字影像上的阶梯型和条状型边缘就是顺理成章、水到渠成之事。

这种分析问题解决实际问题的思路，可总结成“问题抽象建模―理论模型分析推导―结论指导实践”的三步模式。这样不仅告诉学生用什么方法检测边缘，还讲清楚了为什么用这种方法检测边缘。这种讲授方法就启发学生，在遇到问题时应先抽象建模、理论分析然后将分析结果用于解决问题。通过长期的这种潜移默化训练与培养，可以逐步锻炼提高学生分析问题解决问题的能力，激发学生的创新性思维。

三、Förstner点特征提算子设计原理

Förstner点特征提算子是斯图加特大学摄影测量研究所的Wolfgun Förstner教授于1986年提出[7]，是摄影测量界著名的点特征提取算子。该算子提取点特征有2个指标：q和w，其中q代表圆度指标，w表示权值。对该算子的设计与理论分析，作者给出如下的解读，以帮助初学者的理解与应用。

该算子是在分析最小二乘影像匹配质量的基础上而提出的。在摄影测量中，影像匹配就是确定同名对象的左右视差与上下视差。假设有图2所示的立体像对，（a）（b）子图中的黑色象素点表示同名像点，假定左像上的目标点坐标为（x，y），则右像上的同名点可表示为（x+px，y+py），px、py表示视差。

在地面平坦和近似垂直摄影的理想条件下，对左右影像灰度函数gl（x，y）、gr（x，y）在局部格网窗口内应满足下述方程：

gl（x，y）=gr（x+px，y+py）

≈gr（x，y）+rx（x，y）・ry（x，y）・py （2-1）

其中rx、ry g的两个偏导数。此可得线性化误差方程：

Δg（x，y）+v（x，y）=（x，y）・px+（x，y）・py （2-2）

其中Δg（x，y）=g（x，y）-g（x，y）。对左右影像局部窗口内的所有像素均按（2-2）列出误差方程，按最小二乘原理求解，在等权情况下可得到视差最或然估计为：

，

=（A）AL （2-3）

其中，

A=，N=AT A=（2-4）

由方程（2-3），可得视差向量的估计精度：

cov=σ（A A）=σ=ΔσQ （2-5）

如果想要求在该点匹配效果好，那么方程（2-5）中的矩阵Q所决定的方差椭圆应该尽可能的小，并且方差椭圆尽可能接近圆。方差椭圆愈小，说明估计的视差精度愈高；方差椭圆愈圆，说明匹配估计的视差精度均匀。

由误差理论可知，设由矩阵Q决定的方差椭圆的长轴和短轴分别为E、F，则有：

E+F=σ（Q+Q）=σ・trQ （2-6）

q=1-=4 （2-7）

由（2-6）可以看出，trQ愈小或w=1/trQ愈大，则方差椭圆愈小即视差估计的精度愈高。由（2-7）有，q愈接近于1，则方差椭圆愈圆即视差估计的精度愈均匀。所以可以得出这样的结论：Förstner准则下的特征点，实际上就是用最小二乘匹配时，配准点的精度较高并且精度较均匀的那些像素点。虽然方程（2-4）中的偏导数均是按照右像灰度函数计算的，但只要注意到在影像匹配中左右像的地位是对等的，所以上述偏导数计算完全可以在左影像上进行。这样，对给定的数字遥感影像，判断其上的某个像素是否为Förstner准则下的特征点，只要以该像素为中心开取一定大小的窗口，按（2-4）对窗口内的像素计算偏导数矩阵Q以及权值w、圆度q，只要w足够大（大于事先给定的阈值）q值接近于1，即可认为是特征点，否则不是。由上述分可以看出，Förstner点特征提取算子就是将最小二乘匹配中匹配精度较高并且均匀的点作为特征点筛选准则。

四、Zuniga-Haralic角点定位算子理论分析

Zuniga-Haralic角点定位的基本过程是，首先利用零交叉边缘检测器提取边缘，然后计算边缘上的点梯度角变化率k，以k的大小作为衡量角点的标准或角点响应函数，也称角点强度（cornerness），当k大于给定的阈值时，则认为该点为角点[1]。文献[1]只给出了该算子的计算步骤，并未分析其设计原理。该算子的设计依据可用图3中的图形作直观说明，在图3（a）中，当动点沿边缘方向变化时，拐角处点的梯度角（即垂直于边缘方向的直线与x轴正方向的夹角）从0度突变到π/2，梯度角变化率最大，所以认为该点是角点。图3（b）中的图形也有这种特性。由此分析启发，可得到“梯度角沿边缘方向变化率最大的点应该是角点”的设计依据。下述的推导结果也证明，按照这种思路进行严密的理论分析，正好得到Zuniga-Haralic角点定位算子。

对图像灰度函数g（x，y），灰度曲面上任一点（x，y，g（x，y））处的梯度为向量为

，

，梯度角θ=arctan/。依据梯度方向垂直于边缘方向，可以认为该点处的边缘方向为-

，

，单位化的边缘方向矢量为：α=（cosφ，sinφ）=-

/，

/。按方向导数公式并假定灰度函数的混合偏导数相等，即=，可得到灰度曲面上任一点处的梯度角θ沿边缘方向α的变化率k为：

k=・cosφ+・sinφ= （3-1）

这正是Zuniga-Haralic角点定位算子的角点响应函数。

注意到函数的二阶导数绝对值大小表示函数曲线的弯曲程度，曲线上二阶导数局部极大值点也应该是比较突出或明显的角点。通过这一基本原理分析，还可以直接从二阶导数得到Zuniga-Haralic角点算子。因为影像灰度函数曲面g（x，y）与边缘方向α的截痕即为空间曲线，该空间曲线沿方向α的二阶方向偏导数为：

（x，y）=cosα+2sinαcosα+sinα

= （3-2）

这与角点响应测度（3-1）仅相差一个因子k’（即梯度模的倒数）：

k'=1/ （3-3）

实际上，（3-3）正是Kitchen and Rosenfeld提出的角点定位算子[8]。

针对角点响应函数（3-1），可事先给定阈值，如果某一点的k值大于阈值，则认为该点是角点。显然，按（3-1）检测到的角点只能是像素级的，如果将变化率k在其极大值附近沿边缘方向拟合二次曲线，然后通过求解二次曲线的极大值点作为角点，则可将角点定位精度提高到子像素级，这是需要进一步研究的内容。

五、总结

本文针对数字摄影测量研究和实践中常用的几种点线特征提取算子，分析了它们的设计原理和构造理论基础，使学生或工程技术人员不仅知道在计算机上如何实现这些算子，还使他们理解为什么这样来设计这些算子，做到既授之以鱼又授之以渔。如果在课堂教学中长期坚持这样的训练和学习，有助于建立学生分析问题和解决问题的正确思路，培养学生面对问题设计正确的解决方法，锻炼他们分析问题解决问题的能力，也有助于提高学生的创新能力。

参考文献：

[1]张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996：121-126，134-137.

[2]刘阳，邹峥嵘.摄影测量中几种特征点提取算法比较[J].测绘与空间地理信息，2012，35（8）：125-127.

[3]王启春，郭广礼，查剑锋，等.基于图像灰度点特征提取算子的比较研究及改进[J].大地测量与地球动力学，2012，（2）：148-150.

[4]王利勇，王慧，程，等.低空遥感数字影像的点特征提取算子的比较[J].测绘科学，2011，36（1）：121-124.

[5]胡小平，廖海洋.数字摄影测量征点的提取方法研究[J].光学精密工程，2005，13（增刊）：236-239.

[6]耿则勋，张保明，范大昭.数字摄影测量学[M].北京：测绘出版社，2010：66.

[7]Wolfgun Förstner，A feature based correspondence algorithm for image matching[J].Int.Arch. of Photogrammetry，1986，26-3/3：1-13.

[8]Rachild DERICHE，Gerard GIRAUDONA，Computational Approach for Corner and Vertex Detection[J].International Journal of Computer Vision，1993，10（2）：101-124.

摄影测量学篇3

[关键词]摄影测量 遥感 发展

中图分类号：TV951 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0286-01

摄影测量与遥感学科隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、分析和表达的科学与技术。本专业的特色在于：基于理论与实践教学相结合的原则，培养具有扎实的辐射光谱、成像几何与影像信息的理论基础，具备航空和卫星影像数据处理、分析和解译能力的专业人才，以满足诸多领域（包括土木工程勘察、国土资源调查、自然灾害与环境监测及区域可持续发展规划等）对摄影测量与遥感技术需求日益增长的要求。

一、摄影测量发展的三个阶段

摄影测量从产生到现在，已经经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段 。

1.模拟摄影测量

所谓模拟摄影测量，即是利用儿何反转的特性，设法把航摄时获得的无数对同名点的两张相邻像片，保持航摄瞬间的相对状态来进行投影，此时各同名点的摄影光线必然仍对对相交于地面某相应的地物点上。利用这一原理，德国、苏联、瑞士等国先后制成了多倍投影测图仪、立体量测仪、精密立体测图仪A8，A10，B8，D2，CIIP等等，由于这此仪器均采用光学投影器、机械投影器或光学一机械投影器来模拟摄影过程，所以我们称之为模拟摄影测量仪器。 这一发展时期也就称为模拟摄影测量时代。至20世纪六、七十年代这种类型的仪器已发展到了顶峰。

2.解析摄影测量

电子计算机和计算技术的发展，开辟了解析摄影测量的新纪元。1957 年美国人海拉瓦提出了摄影测录的新概念，就是用“数字投影 ”来代替光学的、机械的或光学一一机械的模拟投影。所谓数字投影就是利用计算机实时地进行共线方程的计算 ， 从而交会被摄物体的空间位置。解析测图与模拟测图的主要 区别在于前者使用数字投影方式，前者使用模拟投影方式ij为计算机控制的坐标测量系统，后者使用纯光学的、机械的或光学一机械的模拟测图装置；前者是计算机辅助的人工操作，后者是完全的手工操作。

3.数字摄影测量

1996年的维也纳ISPRS大会上，展出了众多的数字摄影测量系统，它表明数字摄影测量已经步入实用阶段。所谓数字摄影测量就是以数字影像为基础，用电子计算机进行分析和处理，确定被摄物体的形状大小和空间位置及其性质的技术。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的区别在于：它处理的原始信息不仅可以是像片，也可以是数字化影像。同时，影像匹配技术代替了双眼观测，实现了真正意义的自动测图，它所使用的仪器最终将只是运用计算机及相应的设备。在短短不到 40 年的时间里，航天遥感已经取得了令人瞩日的成就。从遥感平台到遥感器、从遥感数据源到遥感数据处理、从遥感的基础研究和应用基础研究到遥感应用，无不发生了翻人覆地的变化。

二、摄影测量与遥感的相互关系

随着计算机技术、空间技术的迅猛发展，摄影测量步入全数字阶段，遥感进入1m高分辨率和立体观测后，情况发生了根木的变化，摄影测量与遥感之间的距离越来越小。实际上，“摄影测量（包括像片判读）”与“遥感”这两个不同的名称指的是一个相同的学科而存在于两个不同的时期，遥感就是摄影测量学的发展和扩充。同时，随着全球定位系统（GPS） 和地理信息系统（GIS）技术的发展，它们之间的关系愈来愈密不可分。于是，一门综合的新兴科学技术地球空间信息学应运而生。地球空间信息学是指以 GPS，GIS，RS 等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存储，管理，显示、传播和应用与地球及空间分布有关的一门综合、集成的信息科学和技术。这无疑为摄影测量和遥感学科进行了很好的定位，即地球空间信息学是数字地球的数学基础，是数字地球的空间信息框架。

三、摄影测量与遥感的发展趋势

摄影测量从传统的模拟阶段到解析摄影测量到今天的全数字摄影侧量，它是以数字影像或数字化影像出发，通过计算机对这种数字影像信息进行处理和加工，以获取所需要的图形和数字信息；它已经从单一的测绘学科发展为一门集地球科学、信息科学、认知科学等于一体的综合性学科。在数字摄影测量中起着关键作用的影像信息学是集摄影测量学、遥感、地理信息系统、计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉、模式识别、人工智能、专家系统、航天科学与技术、传感器技术和认知科学等相结合的一个边缘学科。另外，在哲学、思维科学、心理学、美学和艺术等学科对地球空间信息科学的研究、特别是在空间信息的可视化表达以及虚拟现实等 方面都对摄影测量的发展起到指导和推动的作用。

到目前为止，数字摄影测量的发展，无论从理论上还是在实际应用中，主要是围绕利用航空摄影测量测绘地形图，而对近景摄影测量或者说地面摄影测量的研究和利用相对较少。同时，随着摄影技术的发展，特别是价格越来越低廉而性能越来越好的数码相机在摄影测量中的广泛应用，将是摄影测量发展的必然趋势。 而近景摄影测量在工业摄影测量、生物医学摄影测量、双介质摄影测量高速摄影测量、建筑变形与沉降摄影测量、文物和考古摄影测量以及在军事目标定位、打击、评估等方面得到发展与进步。

四、结语

全数字摄影测量及其与 GPS、GIS集成的道路是摄影测量发展的必由之路。多“S”（包

括数字定位GPS、遥感RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、惯性导航系统INS以及专家系统SE）的集成将是全数字摄影测量的发展方向；高分辨 率（包括高空间分辨率、高时 间分辨率、高光谱分辨率）的传感器、专业型的小卫星群、遥感定量化和商业化是未来遥感发展的必然趋势；而机载GPS或机载INS、激光扫描仪和数码（CCD）成像技术的发展将实现实时空一地测图。全数字摄影测量还处于发展的初期，是一门相对年轻的新兴学科，由于它利 用计算机代替“人眼”，使得全数字摄影测量无论在理论上还是在实践中将得到迅速的发展。它将在三维可视化、地理信息数据更新、数字近景摄影测量等方面得到广泛的应用与发展，它对国家基本地形图的更新与其现势性将会起到越来越重要的作用。

参考文献

[1] 李德仁.周月琴.金为铣.摄影测量与遥感概论.北京：测绘出版社：2001.

[2] 李德仁.信息高速公路、空间数据基础设施与数宇地球.测绘学报.1999（1）1-5.

[3] 李德仁.论 RS、GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术.遥感学，1997（1）：4-6.

[4] 张祖勋，张剑清.数字摄影测量的发展、思考与对策.

[5] 杨春生.全数字摄影测量技术在三峡工程中的应用与发展.

作者信息

郝君仪，男，汉族，山西省晋中市人，郑州大学地理信息系统2012级本科生。

摄影测量学篇4

【关键词】摄影测量；数字地球；地理信息系统

0 前言

随着计算机技术的发展，测绘科学也在不断进步，数字摄影测量技术也在发生翻天覆地的变化，而且其对测绘技术发展影响更深远，现代数字摄影测量技术与传统的摄影测量技术有着本质的区别，数字摄影测量的“全计算机化”以计算机为硬件依托，以基础地理信息获取的空间化、实时化，数据处理的自动化、智能化，服务网络化、社会化为主要特征。计算机、传感器及摄影测量理论的发展使摄影测量由数字化向信息化更近一步。

数字地球是对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据，是关于地球、地理信息系统、虚拟现实等技术的产物，其中关键问题包括海量数据的存贮、卫星遥感技术、计算机科学技术等。

1 数字摄影测量技术

数字摄影测量技术为摄影测量发展到第三阶段，从典型的摄影测量发展成为摄影测量与计算机视觉想叠加的新技术，可以从多个角度进行图形自动化三维成像和制图。利用高精度卫片或者遥感影像进行内定向，来确定坐标系之间的转换关系，并进行解算。利用影像匹配结果进行人工交互编辑，用于获得数字高程模型（DEM），利用DEM和原始影像获取DOM产品。通过量测地物来获取数字线划图（DLG）即矢量数据。

图1

2 数字摄影测量与GIS结合

地理信息系统（GIS）由计算机软件、计算机硬件、地理空间数据和应用等几部分组成。GIS主要对数据进行采集、存储、处理、管理及分析。空间数据能够表达计算机信息描述地理实体，能够被计算机识别并且具备多种形式。空间数据以一定的空间参照为基准，反映地球表面地物，一般可分为点状数据、线状数据、面状数据、表面数据（如不规则三角网）及体状数据。基础空间数据的获取途径有：地图数字化、遥感、摄影测量等。

建立起的地理信息系统，会将所获得得平面数据和高程数据以及影像导入地理信息系统，建立相关的空间及属性数据库，同时对全部目标进行编码，令其与数据库相对应，使系统具有统计、查询、输出打印等功能。

3 数字摄影测量在数字城市中的应用

数字城市，要求建立一个三维动态并且可视化的立体景观。数字摄影测量技术对影像进行数字纠正、镶嵌、修补、以及无缝镶嵌，将数字正射影像（DOM）与数字高程模型（DEM）进行叠加，可生成三维景观，根据大比例尺航空摄影相片通过数字摄影测量技术精确测得地物的空间三维坐标，从而生成整个城市的真实三维结构模型。

4 结论

随着科学技术的逐步深入和普及，计算机技术的发展，越来越成熟的摄影测量技术，使一些新型的应用和技术应运而生，摄影测量技术不仅为各类应用提供基础数据，也为影像数据提供处理手段和方法，具备很强的应用价值。

【参考文献】

[1]李德仁，王密，胡芬.利用我国高分辨率卫星影像监测北京市违章建筑[J].科学通报，2008（3）：305-311.

[2]龚健雅.当代G IS的若干理论与技术[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社， 1999.

[3]李德仁.摄影测量与遥感的现状及发展趋势[J].武汉测绘科技大学学报，2000，25（1）：1-5.

摄影测量学篇5

【关键词】 数字摄影测量 发展和应用 遥感测量 发展趋势

1 数字摄影测量技术的发展状况

摄影测量的发展主要经过了三个阶段.即模拟摄影测量阶段、解析摄影测量阶段和数字摄影测量阶段。目前数字摄影测量已经开始在实际中大量应用，但全数字摄影测量作为更先进于数字摄影测量的一种技术，已经开始进行了大量的研究和初步应用。

数字摄影测量技术是以数字影像为基础，利用计算机和专业的摄影测量软件分析和量测来采集被测物体的三维空间信息，已经成为国际上比较流行的地球空间数据获取的重要技术手段。其数据采集测量仪器主要包括纠正仪、正射投影仪、立体坐标仪、转点仪等，另外还有各种类型的解析测量仪器。尤其是计算机技术的快速发展，不但可以替代进行测绘中的识别被测物体和识别测试点，而且已经完全可以替代人工来进行大量的计算，其计算结果的可靠性是人工计算多无法比拟的，从而为摄影测量实现了真正的自动化发展。

数字摄影测量的数据获取主要是通过数字摄像机，但是数字摄影测量工作站虽全面替代了传统的解析测图仪，但摄像结果仍然是以胶片为主的，另外对胶片的后期处理并没有出现新的突破，这种测绘方式只能称为数字摄影测量。目前，数字摄影测量技术已经将全数字测量技术作为研究的重点。数字摄影测量所获得的大量数据处理是通过数字摄影测量软件来完成的，不但可以节省人力，还具有速度快和精度高等特点。

2 数字摄影测量技术的应用

（1）首先获取数字摄影对象及其相关的数据参数，主要包括地面控制点坐标和相机参数。获得的参数一般是数字摄影参数，如果是航片，需要先转换成影像文件，进而导入影像文件参数软件。（2）将获得的模型初始化并设置各种相关的各种参数，所获得的的每个模型即为一个航空对象。（3）模型定向分析：①首先内定向，其目的是为了确定扫描坐标系和所获得相片坐标系之间的数量和参数关系以及数字影像可能存在的变形。数字影像的变形主要是在影像数字化的过程中产生的，主要的类型是仿射变形。②然后是相对定向，其目的是为了恢复构成立体相片的相对方位，从而建立被测量对象的几何模型。③最后是绝对定向，就是要将模型点在空间辅助坐标系的坐标变换为地面参考坐标系。（4）影像匹配预处理.影像匹配预处理主要用于自动影像匹配前的预处理，主要是针对某些匹配比较困难的地区所作的一些处理。例如：山脊、沟谷，被黑影遮盖地区、大片居民区、水域等，还有一些影像质量较差、色彩或灰度不一致的影像等，这些地方匹配结果可能不好，在影像匹配之前作预处理，以获得更好的匹配结果，从而可减少匹配编辑的大量工作，提高效率，处理的主要方法就是在立体模型上针对这些地区，测出一些特征点、线、面。（5）形成按核线方向排列的立体影像，按同名核线将影像的灰度予以重新排列，形成核线影像。（6）影像匹配。沿核线进行一维影像匹配，确定同名点，考虑结果的可靠性与精度，应合理地选用影像匹配方法。（7）三维模型的生成以及纹理编辑（如图1）。（8）在建立好数字测量三维模型之后，可以利用数字测量软件进行计算，从而获得需要的结果。

3 数字摄影测量技术和遥感技术相结合的发展趋势

数字摄影测量的发展趋势随着航空航天技术和计算机技术的发展而不断进步，目前，数字摄影测量的发展方向就是与遥感技术相互结合，使全数字摄影测量技术的应用范围更加广泛。

（1）数字摄影测量与遥感技术将会成为数字地球空间数据采集和更新的直接手段在数字摄影测量系统中，生成的DEM和DOM，并从DOM上自动或人机交互式地提取各种专题信息，然后将这些结果直接送人数据库中，以实现数据库的自动建立和更新。（2）数字摄影测量与遥感技术必将在线路设计中发挥更大的作用由于数字摄影测量获得的地形图和断面图以及数字高程模型是线路设计的主要资料。而航空或卫星遥感图像可直接或间接地提供大量的有关各种地物属性信息。借助GIS技术，使得线路设计工作更趋于自动化。（3）数字摄影测量为三维虚拟实现提供技术支持基于DEM、DOM以立体的方式显示地表景观，实现三维显示。为地表三维可视化分析、虚拟设计和建设提供三维可视化环境。数字摄影测量事实上已经进入计算机视觉的领域.数字摄影测量的进一步发展必须破除传统摄影测量的束缚.从计算机视觉的观点出发。同时，尽管数字摄影测量与计算机视觉有差异，但是随着量测（特别是高精度量测）型的计算机视觉的需求以及数字近景摄影测量的发展，两者的学科交叉必将愈来愈重要。

4 结语

数字摄影测量技术具有高效率和高精度的特点，目前在各个行业测绘中得到广泛的应用。随着科学技术的发展，与数字摄影测量技术相关的技术都得到快速的发展，在运用好数字测量技术的基础上，如何结合利用新技术手段，是数字摄影测量技术工作者所共同需要努力研究和发展的方向。

参考文献：

[1]张祖勋，张剑清.数字摄影测量学.武汉：武汉测绘科技大学出版社，2003.

摄影测量学篇6

[关键词]摄影测量 遥感技术 发展 问题

[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-199-1

近些年来，人们迎来了信息时代，人类社会也逐渐步入到全方位的信息时代中，新兴很多科学技术，并得到了迅速发展，被人们广泛应用到人类生活之中。摄影测量经过数字摄影测量阶段、解析摄影测量阶段以及模拟摄影测量阶段这三个阶段。在摄影测量技术发展期间，从遥感数据源到遥感平台、遥感器、遥感数据处理、遥感理论基础探讨等，都产生了很大变化。下面，笔者就对摄影测量与遥感当前发展中面临的问题进行分析。

1摄影测量与遥感发展中存在的问题

1.1遥感技术发展存在的问题

当前形势下，遥感技术主要被应用到环境保护、城市规划、土地利用、荒漠化监测、灾害监测、环境预报、海洋监测、天气预报等行业和领域中，遥感技术为社会发展带来了很大的经济效益。特别是航天遥感技术的提出和发展，航天遥感技术对卫星遥感进行充分利用，进而获取各种需要的信息，可以说，航天遥感技术是当前最为有效的方法。

目前，在遥感技术的应用上，还存在一些问题：譬如说过分重视对表面现象的反馈，忽视了内里的规律分析、定量分析等。同时，遥感技术应用中还存在过分单一的问题，这在一定程度上影响了遥感技术作用的发挥，多种遥感技术的一体化综合应用有助于获取更加准确的数据资料，提高测量质量。比如说：遥感技术应用到水质的监测中时，进行数据分析多为定性分析，很少进行定量分析;且监测精度不高，存在明显的经验、半经验算法;另外，在监测的数据参数上，主要为透明度、浑浊度、悬浮沉积物、叶绿素等，参数过少，而且监测的波段范围也不大，主要集中在可见光和近红外波段范围。

1.2摄影测量发展存在的问题

我国的摄影测量发展经历了漫长的历程，伴随着我国自动控制技术以及计算机技术的不断发展，在二十世纪末期，完成了全数字的自动测图软件研发和应用，由此，数字摄影测量技术得以迅速发展，数字摄影测量被普遍应用到测量工作之中。在进入到二十一世纪以后，科学技术的不断提升为摄影测量提供了帮助，使摄影测量也步入到数字化时代中。在数字摄影测量中，传统的图像处理从光学仪器上搬到了计算机上，实现了对传感器空间方位的校正、地形起伏引起像点位移的纠正以及图像镶嵌等功能。目前，在摄影测量图像的处理方面，还存在图像匹配、不依赖DEM的正射纠正等问题。譬如说：在图像匹配上，在地形图上取影像与地形图上对应同名点作为纠正控制点，这种方法的精度不高，当前在图像的匹配上依然主要依赖人工方式，而数字化的图像匹配还有待进一步研究和发展。

另外，摄影测量技术中得数字正射影像图（DOM）存在严重的图像质量问题，外界环境的诸多因素都会直接影响到图像的质量，影响摄影测量的精度。譬如：清晰度差、纹理不清晰、重要地物缺失等。实践经验表明：原始影像质量、DEM数据质量、摄影处理条件、拼接线、第三方软件等都会对DOM质量产生影响。

2推动摄影测量与遥感技术发展的策略

近些年，在数据分析、信息服务、获取和处理数据的过程中，摄影测量与遥感技术都得到了良好发展，获取数据的装备也得到了迅速发展，从本质上提升了数据处理系统的自动化程度。

2.1遥感自动定位技术的发展和应用

在摄影测量与遥感技术发展过程中，遥感自动定位技术具有十分重要的地位，不仅能够对影响目标实际位置进行准确确定，更可以对影响属性进行准确解译。将GPS的空中三角测量作为前提和基础，对惯性导航系统进行充分利用，由此形成了航空影响传感器，航空影响传感器将定点摄影成像实现，并且保证定点摄影成像的高精度。在卫星遥感这一前提和基础下，精度可以实现米级，遥感自动定位技术能够实现实时数据更新和实时测图等作业的流程，进而将野外像控测量工作量减少。

2.2在三维模型表面重建中应用摄影测量

在工程勘察、人体重建、人脸重建、医学重建、文物保护、工业测量以及土建筑重建等方面都均已普遍应用三维物体重建技术。三维物体重建技术通过手持量测的数码相机实施操作，进而能够得到多度重叠以及短基线的图片，通过立体匹配的渠道获取模型点的数据。利用短基线多影响的数字摄影测量快速三维的重建技术，能够从本质上将摄影测量无法兼顾远景和变形问题进行解决，在实施的过程中，通过采取量测数码相机手持拍摄这一种方式方法，使测量技术更加快速和简单，并且拥有高度自动化。

2.3构建完善的遥感监测指标体系

为推动遥感技术定量化分析的应用于发展，必须建立起完善的遥控监测指标体系。比如说：在大气环境的遥感监测中，借助这一指标体系进行后续的定量化分析，掌握大气环境的变化情况，实现大气环境监测的集成化发展。一是时间与空间数据的互为弥补和整合，便于相关人员掌握大气环境;二是互为约束的遥感反演技术。随着遥感技术和摄影测量技术应用日益广泛，其不断融合先进技术，为人类发展带来更先进的监测技术，推动社会经济发展和人类进步，而构建监测指标体系则是当前迫切需要解决的一个问题，需要各部门、单位的联动，全力推动遥感技术的发展，实现遥感技术的变革。

3结语

综上，虽然如今的摄影测量与遥感技术发展速度相对来说比较快，并且已经被应用到测绘工作中，逐渐实现了智能化发展和数字化发展。我国摄影测量与遥感存在设备种类单一以及生产效率低下等问题，这些问题和信息产业发展相违背，不能达到国际的标准水平。因此，我们要集中优势力量，开展跨学科合作。

参考文献

[1]克里斯蒂安・海普克，唐粮.摄影测量与遥感之发展趋势和展望[J].地理信息世界，2011，09（02）.

[2]蒙继华，吴炳方，杜鑫，张飞飞，张淼.董泰峰遥感在精准农业中的应用进展及展望[J].国土资源遥感，2011（03）.

摄影测量学篇7

关键词：航空摄影测量；影像定向；全球定位系统

中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：

引言

经济的发展，时代的进步推动了科学技术的发展，在当前空间定位技术、计算机信息技术和传感技术的飞速发展时代，使得航空摄影测量几何定位方法实现了超前的进展，并且即将实现脱离地面控制的高水准。下面笔者就和大家一起探讨一下航空摄影测量影像定向技术。

1.航空摄影测量影像定向技术的发展

在当今这个数字摄影测量时代，人们是以3S技术为主要手段、以4D产品(DEM、DOM、DLG、DRG)生产为终极目标的。如何充分发挥当代航空摄影测量技术的优势进行4D产品的大规模生产并对相应数据库实施快速更新需要我们不断的努力探索。

航空摄影是在飞机上安装航空摄影仪，对地面进行垂直摄影，获取航摄像片或数字影像。航空摄影测量是利用航摄像片测制地形图的一种方法，与白纸测图相比，它不仅可使绝大部分外业测量工作在室内完成，还具有成图速度快、精度均匀、成本低、不受气候季节限制等优点。国家测绘部门一般采用航空摄影测量方法测制1：1万~1：10万中比例尺地形图，工程部门也用它来测制1：500~1：5000大比例尺地形图。

2.我国航空摄影测量影像定向技术的现状

目前，航空摄影测量主要有常规航空摄影测量、GPS航空摄影测量、DGPS/IMU航空摄影测量3种模式。航空影像的获取和影像定向方法的不同是这三种测量技术最主要的区别。航空摄影测量影像定向技术是借助大量地面控制点加密技术获取模型定向点来实现的。

通过GDPS/IMU来直接测定传感器的六个外方位元素，能够让客户认为价格是合适的。直接地面参考技术即GDPS/IMU能够将传感器数据或目标数据直接转化到一个本地或者全球的坐标系统，从而能够进行下一步的处理。将GDPS/IMU数据作为辅助信息用于对比小、没有明显特征的地区的空中三角测量的作业是很有用处的，但是直接用校正过的定向参数而不进行整体的空中三角测量，所能达到的地面精度，主要依赖行高度。对于几何模型考虑的比较简单，导致即使区域网结构十分完美且检校场及GDPS/IMU数据联合处理准确无误，直接地面参考所能达到的精度仍然难以满足大比例尺测图的需要。而基于DEM和DOM的航空摄影测量直接解具有地学编码、信息翔实等优点，并且能够轻易实现快速更新和实现变化检测的自动化与半自动化。

基于已知定向参数影像的航空摄影侧量直接解则需要满足一些要求。首先，必须能够从数据库中得到原有影像及它们的定向参数值；其次，影像的重叠度和约束点的分布必须满足稳定的几何构造，以保证达到较高的精度；并且新旧影像在内容上必须有相关性，这样我们才能提取同名点。

3.航空摄影测量影像定向作业的要求及实验

现代的航空摄影测量在作业上一般在航空摄影、地面控制和内业测绘上有一定的要求。在采用GPS航空摄影测量时一般会将动态GPS接收机与航摄仪固联以提高影像获取的质量。

一般在采用DGPS/IMU航空摄影测量时，都会在航摄仪上安装POS系统。根据不同的情况要选择不同的地面控制方案，以获得最佳的加密点坐标和像片外方位元素。内业测绘采用影像匹配技术识别同名像点，以完成地形和地物的自动测绘现行的4D产品生产中，一般按照单片内定向y像对相对定向y单模型绝对定向y立体模型测绘的流程进行作业，仅仅是在DGPS/IMU航空摄影测量之直接对地目标定位方法中探讨如何利用POS系统获取的影像定向参数进行模型恢复的有关理论和方法。

摄影测量加密和直接对地目标定位是航空摄影测量几何定位的两种方式。摄影测量加密的含义是将获得到的影像坐标和地面的控制点或者是影像的外方位元素作为带权观测值进行整体光束法区域网平差，从而获取影像的定向参数和目标点的空间坐标，这样可以对立体模型测图提供目标定位定向的控制点和高精度的对地目标定位。

直接对地目标定位是在获得高精度影像外方位元素的前提下，利用立体像对上同名像点的像平面坐标按照空间前方交会理论计算出相应地面点的物方空间坐标，以直接确定物点的空间位置，从而实现4D产品的生产。现行的4D产品生产都是利用摄影测量区域网平差所获得的加密点作为模型定向点用的，不会直接使用影像外方位元素来恢复立体模型。所以，现行规范中并没有规定影像外方位元素的精度。一般说来，只要加密时在单个模型上量测了足够多的加密点，且加密点精度符合限差要求，据其进行单个模型的绝对定向就能建立可量测的几何模型，进而可提取符合要求的三维空间信息。利用现行摄影测量加密方法获取的影像外方位元素进行直接对地目标定位完全可以满足测绘地形碎部点的精度要求。

4.航空摄影测量影像使用的前景

对于同一地区利用已知定向参数的影像进行新影像的定向的理论和方法，通过模拟和实际试验证实了方法可行性，纯粹利用两期影像进行联合光束法区域网平差所确定地面点的精度可满足规范要求，可真正实现无需地面控制点的航空摄影测量作业，这对于减少摄影测量外业控制测量、地形图修测、地理信息数据库快速更新、多时相遥感影像的自动变化检测等具有十分重要的意义。符合规范精度要求的摄影测量加密方法获取的影像外方位元素可以直接用于影像的定向以构建立体模型进行4D产品的生产，而由POS系统提供的影像外方位元素带有较大的误差，目前还难以直接用于摄影测量中提取三维空间信息。当前数字摄影测量时代可以让 3种摄影测量模式共同存在，航摄影像的定向手段也变得丰富多彩，从而使得摄影测量作业也越来越轻松。

结语

在当前常规摄影测量的加密技术比较成熟，也得到了普遍的应用，而GPS辅助空中三角测量则比较经济实惠，POS直接传感器定向技术也越来越成熟。就基础地理信息的获取而言，应当根据不同的情况采取不同的技术方案，才能够减少消耗以获得最大的利润。常规摄影测量方法在交通便利、地势平坦地区的大比例尺地形测图中应该要重点的进行使用。而无地面控制GPS航空摄影测量技术则可以在困难地区、无图区或者人员不能通达地区普及使用以获得基础地理信息。POS航空摄影测量方法则可以在正射影像图制作、小范围的4D产品更新等应用中进行使用，而且在城市大比例尺测图和一些具有比较高水平的科研项目上，POS系统的应用前景是相当可观的。为了能够经济、快速的获取地球空间信息，应尽快完善POS系统与其他传感器的集成技术，不断的进行探索研究，从而达成理想的目标。

参考文献

[1]袁修孝.POS数据用于立体模型恢复时的上下视差分析[J].武汉大学学报(信息科学版).2007(10)

[2]明洋.机载POS系统视准轴误差检校[J].武汉大学学报.2006(12)

[3]谢酬.基于已知定向参数影像的光束法区域网平差[J].武汉大学学报(信息科学版).2005(11)

摄影测量学篇8

关键词：摄影测量；遥感技术；发展

中图分类号：K826文献标识码： A

引言

前言摄影测量以及遥感是从摄影影像以及其他非接触传感器系统之中得到需要研究的物体，通常则是地球和环境的可靠信息，同时也应该对其进行记录、量测、分析以及应用表达的科学和技术。在摄影测量发展到数字摄影测量阶段及多传感器、多分辨率、多光谱、多时段遥感影像与空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学和与之相关的边缘学科的之间实现交叉渗透、相互融合，摄影测量以及遥感已经慢慢发展变成一门新型的地球空间信息科学。

1、摄影测量与遥感技术概述

从摄影测量与遥感技术的发展来看，摄影测量与遥感技术在近30年的时间里已经涉及到城市建设、水利、测绘、海洋、农业、气象、林业等各个领域，在我国的经济发展中起着至关重要的作用。摄影测量从20世纪70年代后期从模拟摄影中分离出来，并逐渐步入数字摄影阶段，摄影测量正在逐渐的转变为数字化测绘技术体系。

遥感技术的含义遥感技术是由三大部分组成的，分别是地基系统、空基系统以及研究技术支持系统。利用各种遥感器进行地面资料的收集，通过对信息的获取和记录以及识别来进行物体的判断。遥感技术本身的优点遥感技术资料获取范围比较大并且获取信息的速度比较快，获取周期短，此外，受到的限制条件比较少，获取信息的手段比较多，获得的信息量也比较大。这些都是遥感技术本身的优点。

遥感技术应用时的流程动态的遥感技术在进行应用的时候，流程一般是选取数据、对数据进行处理、对发生变化的信息进行提取和对检测的精度进行评定。现在遥感技术选取数据一般是通过卫星。在检测的时候应该和相关的土地利用图进行结合，并且进行对比，在检测的时候把一些生态、人文等指标加入材料中去，从而不断提高获取信息的精度。若是要求精度特别高的时候，还有必要将GPS获取的影像资料补充进来。对数据进行处理。遥感技术直接获取到的一些数据是无法进行直接识别的，必须经过计算机技术的转化，才能进行识别，并且还要对数据进行一定的修正，提高信息的精确度。对发生变化的信息进行提取。所谓的变化信息便是新发生变化的地理信息，对变化信息进行提取是地籍测绘的过程中遥感技术非常重要的应用。通过时间先后，来进行变化信息量的获取，并且根据时间变化对未来进行一定预测，以备参考的时候使用。对检测的精度进行评定。精度在某种程度上决定了遥感技术的质量，通过对于数据的分析和记录，便能够获取信息的真实精确度。

2、摄影测量和遥感技术的发展

2.1、摄影测量技术的发展

2.1.1、无人机低空摄影测量

随着无人机低空摄影测量技术的成熟和经济建设的需要，无人机测绘已经逐渐渗透到多个领域。美国航空航天局也将多种无人机应用于森林火灾监测、精确农业、海洋遥感等研究项目。澳大利亚也利用全球鹰搭载成像SAR进行海洋监测研究。在可见光遥感方面，国外的无人机低空摄影测量通常加载高精度的POS，自动化程度高，大大减少了地面控制的数量，但是造价昂贵，国内的无人机航测尚无加载高精度POS的先例。

2.1.2、航空摄影测量技术

按摄影的位置分。在航空摄影测量技术的分类中，按摄影位置进行分类，包括航天摄影测量技术、航空摄影测量技术和地面摄影测量技术。其中航空摄影测量技术通过航天摄影来完成整体测量，要根据具体的测量对象进行不同的研究。航天测量的测量距离相对更远，技术水平也更难达到标准，对摄影及测量人员的要求也更严格，并且环境造成的干扰对摄影的影响也更大。按研究对象分。在航空摄影测量技术的分类中按研究对象可分为地形摄影测量技术和非地形摄影测量技术。地形测量是指对地形图的测绘过程，通过对地表和地形在水平面的投影中显现的数据，把数据按比例尺进行缩放来实现摄影和测量的目地。按处理方法分。在航空摄影测量技术的分类中按处理方法可分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。模拟摄影测量通过模拟测量的方式，使测量达到最真实的效果，同时减少了使用过程中的出错率，用模拟的方式实现了对实际的掌控能力，使技术取得最好的实用效果。解析摄影测量是指通过对形状、大小、和数据进行解析达到对综合数据的了解，使出现的问题和错误得到改善，并增加对具体内容的了解，让数据达到还原效果，增加图像的准确率，并通过分析和应用提供最真实的影像和数据，更好的为地形摄影和非地形摄影的发展服务。

2.2、遥感技术的发展

从对比分析的角度来看，过去的测绘束缚于单纯的数据的实地勘测以及对于数据的整理分析和成图。而由于综合国力水平的提高，地质测绘有了更多的便利条件，因此对于测绘技术的要求也越来越高。很多的地质测绘方式和测试内容也在朝着更加精确、误差更小的方向发展。同时，这项技术在我国的应用越来越广泛。许多工作的应用要求也就促使测绘工作不停的完善。而一些内部条件比较强大，功用比较齐全的传感器能够为计算机对所收集到的各项测量参数的对比和分析研究提供很大的助力。遥感技术正是因为其工作的应用性较强，工作环境所受的限制较小，可以保证测绘工作的有效运作。另外，这项技术还具有无需人工，工作时间较长的特点，保证人类对于地质方面的研究较为可靠。不过，为了跟随现代社会的发展水平和社会的完善程度，需要在现有基础上对遥感技术和测绘技术不断完善，保证其精准度，为整个工程的良好运作提供必要的技术支持。

我国获取空间数据的能力在经过五十年的发展，有了较大的提升。对具有自主知识产权的处理遥感数据平台进行了研发，从而推动了国产卫星遥感影像地面处理系统的建立，并在摄影测量方面积极进行研究和探索，为我国独立处理信息、获取观测体系的建立提供了坚实的基础。从获取数据的能力方面来看，传感器在国家863以及973计划的支持上成功被研制出来，成功发射了对地观测的包括通信卫星、海洋卫星、气象卫星以及资源卫星等五十多颗卫星，并推动了资源、风云、环境减灾以及海洋四大民用对地观测卫星体系的建立，实现了从太阳和地球同步轨道对地球多传感器、多平台的观测以及对地球表面分辨率不同的雷达和光学图像的获取，并将这些获取的数据用于对海洋现象、大气成分、自然灾害以及水循环等各个方面的监测。从数据储备方面来看，数据积累已经成功的覆盖了全国海域、陆地以及我国周围国家和地区的包括一千五百万平方公里的地球表面数据。

3、结语

摄影测量与遥感技术的应用已经逐渐步入信息化阶段。随着我国航空航天技术的不断发展，如何将各行各业的发展与摄影测量和遥感技术相结合从而推动我国经济的发展，已经成为未来摄影测量和遥感技术发展的主要方向。

参考文献：

[1]万幼川,刘良明,张永军.我国摄影测量与遥感发展探讨[J].测绘通报,2007,01:1-4.

[2]刘卫东.摄影测量与遥感发展探讨[J].科技信息,2008,35:70+59.

摄影测量学篇9

关键词：医用数字摄影系统 CR DR

随着医学影像技术的数字化进程，医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源的应用越来越广泛，已经成为疾病诊断的重要设备，其计量参数是否准确可靠，直接关系着患者的治疗效果和生活质量。医用数字摄影（CR、DR）系统的计量检定越来越受到医院、计量管理部门及公众的重视，通过对医用数字摄影（CR、DR）系统实施定期的计量检定，可以及时了解系统的性能状况，确保其各项计量参数的准确性，提高医疗诊疗水平，减少医疗误诊和医疗事故纠纷。

1、医用数字摄影（CR、DR）系统

CR摄影系统是由传统X线胶片摄影装置改进而来，它是利用IP板替代了原有的胶片暗盒，X线曝光后IP板将图像信息存储在其上面，再经过扫描转化成数字化信号送计算机系统进行图像处理。DR摄影系统则是完全数字化的产品，将X线产生的图像信号利用平板探测器（FPD）进行扫描，再通过专门的读出电路转换成数字信号直接送计算机系统进行图像处理。

2、医用数字摄影（CR、DR）系统的检定项目

医用数字摄影（CR、DR）系统的计量检定依据国家计量检定规程JJG1078-2012《医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源》，主要包括基本参数、剂量学参数和影像质量参数的检测。医用数字摄影（CR、DR）系统元器件、部件的好坏，功能的优劣，直接决定于上述参数的准确性与合适程度。

（1） 医用数字摄影（CR、DR）系统基本参数的检测

X射线管的管电压变化决定着X射线辐射输出的质，从而影响影像的对比度和黑化度。管电压的精确测量，能够确保X射线的穿透性和成像质量。

X射线管有效焦点尺寸是影响影像清晰度的一个重要参数，对有效焦点尺寸大小变化的检测，配合管电压的测量，能检验高压电路中的元件功能，判断X射线管真空度是否降低。

光野与辐射野一致性的检测可以确定X射线的有效辐射野，防止有效辐射野偏离需要扫描的部位，避免疾病漏诊、误诊的同时，减少患者受设备影响需要重复照射所承受的电离辐射风险。

（2） 医用数字摄影（CR、DR）系统剂量学参数的检测

医用数字摄影（CR、DR）系统的推广与应用提高了临床的医学诊断水平，但随之可能对受检者增加一定的电离辐射风险，必须合理控制受检者的医疗辐射剂量。虽然CR、DR摄影系统的辐射剂量比传统X光机降低很多，但是随着医用影像学检查频率的上升更要重视累积剂量，因此应该及时、准确的掌握设备的辐射剂量，减少X射线对人体的伤害，从而使受检者接受合理、安全的辐射剂量的同时，为临床诊断提供准确、可靠的影像数据。

医用数字摄影（CR、DR）系统的空气比释动能、辐射输出的质和重复性直接影响着影像的质量。而且CR、DR摄影系统探测器的动态范围很大，仅从影像很难判断摄影剂量是否过高或不足，选用符合检定规程要求的诊断水平剂量仪是检测的首要条件。准确的测量这些参数，能够全面的反映系统性能，保证机器各部件运转正常，确保成像的质量。

（3） 医用数字摄影（CR、DR）系统影像质量参数的检测

由于影像是医用数字摄影（CR、DR）系统的最终目的，其影像质量随着技术的不断发展得到了不断提高，所以影像质量是计量检定的重点。空间分辨力、低对比度分辨力、影像均匀性三个影像质量参数比较直观、全面的反映了CR、DR摄影系统的影像质量。

空间分辨力反映了系统在高对比条件下所能分辨相邻两个物体的能力。空间分辨力与IP板或探测器的几何尺寸、像素排布、图像重建软件有关，也与管球、IP板或探测器的老化程度密切相关。

低对比度分辨力反映了系统从均匀背景中分辨规定的形状和面积的低对比度物体的能力。可以用来评定系统在低对比度时分辨多大尺寸微小细节的能力。

影像均匀性反映了系统影像接收面上不同区域对入射空气比释动能响应的差异。影像均匀性超标，则说明X射线束不均匀，或者管球、IP板或探测器的老化程度的不均匀，如果是新机器则说明探测器一致性较差。

3、实施检定的注意事项

检定过程中应严格执行检定规程，做到检测方法正确，检测数据精确，检测项目齐全，充分考虑测量不确定度的影响，实事求是的反映系统各计量参数。具体注意事项如下：

（1）检测时应准确记录环境的温度、气压，并密切注意检测过程中的环境变化，当环境条件出现较大波动时，需待环境条件稳定后重新检测，以得到稳定、准确的空气比释动能的空气密度修正值；

（2）检定规程要求焦点到探测器中心的距离设置为100cm，依据反平方定律，剂量仪测得的量值与设置距离的平方成反比，这要求检定员应能够准确的判断焦点的位置；

（3）诊断水平剂量仪、分辨力测试卡、低对比度分辨力检测模体应摆放在照射野的中心位置，并使射线束与剂量仪、测试卡和检测模体表面垂直，若出现一定角度的偏离或摆放位置的不准确容易产生较大的测量误差；

（4）扫描参数的确定，扫描条件过低或过高，都会影响影像的清晰度，选择合适的扫描条件，并保持每次检测条件的一致，从而判断系统的稳定性，更全面的了解系统的综合性能；

（5）检定结果合格与否的判定，应该充分考虑测量不确定度对测量结果的影响，避免误判。

4、相关问题的探讨

目前国家计量检定规程JJG1078-2012《医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源》规定的检定项目局限于医用数字摄影（CR、DR）系统管球和发生器、管球控制系统、影像质量性能及受检者剂量等项目，对于影像的几何学参数、畸变、噪声，IP板或探测器的响应灵敏度及线性、信噪比等参数，以及影像显示等附属设备性能的检测在检定项目中尚没有涉及，若能增加其中一些检测项目，则能够更全面的对医用数字摄影（CR、DR）系统性能进行评价。

随着医用数字摄影（CR、DR）系统的发展，作为计量工作者如何兼顾辐射剂量的安全与获得最佳的影像质量，用最准确可靠的评价方法全面衡量辐射剂量与影像质量的关系，确保医用数字摄影（CR、DR）系统的性能实现最优化成为我们面临的重要问题，因此我们应该加强对CR、DR摄影系统检测技术的学习、分析与研究。

参考文献：

[1]JJG 1078-2012《医用数字摄影（CR、DR）系统X射线辐射源》，国家质量监督检验检疫总局，2012.6

摄影测量学篇10

【关键词】注册测绘师制度；摄影测量；高职教育；课程改革

1.引言

注册测绘师制度是世界多数国家和地区通行的基本测绘管理制度。2011年被誉为测绘行业“国考”的全国注册测绘师资格考试工作正式开启，这标志着我国正式启动了注册测绘师制度，这一制度的建立目的是推动我国测绘市场与国际测绘市场接轨，在全国建立诚信测绘体系，提高测绘专业技术人员素质，促进我国测绘事业的改革和发展。教育也需要与时俱进，培养测绘人才的学校也必须深化测绘类专业的教学改革，要根据测绘行业从业需求，行业技术革新方向来制定专业培养目标，设置合理的课程体系，改善师资结构，培养符合国家注册测绘师基本要求的优秀专业人才。本文以摄影测量课程为例，对在注册测绘师制度下的高职院校工程测量专业摄影测量课程的教学改革进行探讨。

2.课程在注册测绘师考试中的地位分析

2011年注册测绘师考试首次报考人数32307人，通过率约为13%，后面两年的考试通过率也一直保持在13%左右，由此可见，通过率不高，考试难度大；从历届考试大纲的要求上分析出：从2012年开始摄影测量与遥感部分考点整合增加至11条，在考试题分值分析中，摄影测量与遥感部分的分值在考察涉及到十项科目中占到16.7%，排在第三位的重要位置上。因此，学校培养计划中应该加强工程测量专业学生摄影测量课程的教学，主要从教学内容，教学方式，师资培养，考核标准四个方面进行教学改革。

3.课程内容改革设计

考试大纲是考试命题的依据，其内容和范围涵盖了注册测绘师应该掌握的知识点，体现了注册测绘师的专业能力要求，而且，注册测绘师应该是测绘行业官方最高规格的职业资格考试，所以其考点也代表了测绘行业对从业人员专业能力的普遍需求，最新要求，非常具有代表性，因此，非常有必要对近几年的大纲考察点进行分析。通过对命题大纲的分析，可以看出考点中突出考察实践部分，因此必须增加相应实践操作部分的教学内容，考虑高职学生的认知特点，高职教育的宗旨――培养高素质应用型人才，可以将课程内容做如表1安排。

4.教学方法改革设计

以往的教学重理论轻实践，高职教育和注册测绘师考试都要求凸显实践性教学，将理论知识融合在实践性教学中，做到“致用以学，行知并进”。所以，应该根据不同的教学内容，采用丰富多样的教学方法。主要有：①多媒体教学，课程教学第一节课，建议采用多媒体教学，总体介绍课程内容，用大量图片介绍，什么是摄影测量与遥感，航空摄影，航片，航摄用相机，再介绍摄影测量与遥感技术能干什么，这是学生最为关心的，用图片演示4D产品。另外，可以带学生参观摄影测量与遥感实验室，初步认识摄影测量工作平台，初识手轮，脚盘，脚踏，立体镜等，以激发学生对本门课程的兴趣。②任务驱动教学，在摄影测量实训中心，以生产4D产品工作流程为主线，对应安排像片的内定向、像对的相对定向，模型的绝对定向，数字高程模型DEM的生产，正射影像DOM，数字线画图DLG等任务模块的教学，理论内容穿插在任务模块中讲解，体现高职“致用以学，行知并进”教育指导思想。③仿真教学法，课程常规教学完成后，安排两周左右的摄影测量综合实习，模仿企业完成生产任务，最后生成完成接边、整饰、分幅等处理的合格的4D产品。④常规板书教学，笔者个人认为，在众多新颖的教学方法中，唯独不可舍去的还是传统的板书教学，这种方法适合含有数学公式推导的内容，因此，将摄影测量常用坐标系，立体像对的空间前方交会，单像空间后方交会，解析空中三角测量的基本知识等用传统板书教学法讲授，这样授课过程中思维连贯，边讲解变推导，效果要好于多媒体课件教学。⑤顶岗实习，顶岗实习是高职院校为解决用人单位通常要求求职者有工作经验这一现实需求，而针对性安排的一个重要的教学环节，是高职教育的一大亮点，学生毕业，同时会有半年的企业一线工作经验，在就业市场占有优势，顶岗实习是让学生进入企业，直接参与生产，由校内指导教师和企业指导教师（技术师傅） 联合对学生在顶岗实习期间进行工作学习指导。

5.师资条件改革设计

给别人一杯水自己先要有一桶水，在强调突出实践性教学环节的呼声中，教师当然必须除了扎实的理论基础之外，也要是行业的专家里手，这就需要加强“双师”型教师队伍的培养。利用寒暑假，选派专业教师入驻生产一线，参与摄影测量数字化产品的生产。“走出去，请进来”，自己的教师走入企业生产一线学习，同时也可以邀请企业有丰富生产经验的熟练工、高级技术人员来学校担任兼职教师，或者担任实习指导教师，也可以通过开展经验汇报会等讲座形式给学生授课，带来第一手工作经验。

教学硬件资源也应该紧跟步伐，学院现有的摄影测量与遥感实训室，总资产200余万元，配备航天远景的MapMatrix系列数字摄影测量工作站43套，后续应该配备近景测量模块，以满足建筑三维建模等近景摄影测量项目的开发，另外，实训室应建立严格的管理制度，高素质的实验管理员，维护实验设备的正常运行，保障摄影测量课程的正常有序开展。

6.考核方式改革设计

课程考核是课程学习的最后一个环节，也是学生最为重视的一个环节，合理、科学的考核方式应该真实全面反映出每位学生的真实水平，应该包括知识、技能、态度三个方面，知识考核采用笔试形式，技能考核，通过综合实习，平时课堂实习的任务完成情况来定，态度考核通过平时考勤，作业，作品等考察学生的职业道德，责任意识，诚信品质、团队精神。最后三项考核结果进行加权平均，得出最终课程成绩。

7.结语

在注册测绘制度下，对测绘类从业人员提出了更高更严格的要求，侧重于要求提高解决实际问题的能力，高职院校人才培养目标是培养掌握技能的高级应用型人才，学生的认知特点是相对于理论知识而言对实践操作更感兴趣，就比如，会开车的人并不一定都懂发动机的设计原理，只要熟练掌握了操作技能，同样可以成为一名合格的驾驶员，因此，结合行业的新要求，学生的认知特点，改革整合课程教学，使高职教育的目的性，针对性更鲜明，从而为企业为社会培养急需的优秀高技能人才。

参考文献：

[1]从注册测绘师制度谈测绘教育的改革，焦连明，测绘通报，2007.09.

[2]高职数字摄影测量省级精品课程建设与实践，王冬梅，张丹，中国职业技术教育，2012第11期.

[3]基于注册测绘师考试探讨测绘工程专业课程体系的设置，沙从术，赵呈建，测绘科学，2013.09.