1、About Photogrammetry传统地理信息获取传统地理信息获取野外实地测量野外实地测量 平板仪平板仪/经纬仪经纬仪/全站仪全站仪/GPS 是否有不用接触被测目标，效率更高的测量方法，是否有不用接触被测目标，效率更高的测量方法，完成大范围地形测量呢？完成大范围地形测量呢？缺点：缺点：工作量大、效率低，受条件限制多，境外无法测量工作量大、效率低，受条件限制多，境外无法测量About Photogrammetry摄影是遥感的一种手段About Photogrammetry摄影测量学 Photogrammetry目前获取全要素地理空间信息目前获取全要素地理空间信息最重要、最快捷、使用最广泛最
2、重要、最快捷、使用最广泛的手段的手段How？遥感影像地形图单像单像双像双像S1a2a1S2A基于影像的三维重建技术基于影像的三维重建技术激光扫描+摄影测量=精细建模+ +=全景图全景图 ADS40推扫原理、线中心投影效果推扫原理、线中心投影效果连续推扫连续推扫 100% 重叠重叠前视影像前视影像中视影像中视影像后视影像后视影像About Photogrammetry课程的特点：课程的特点：运用简单的数学知识，解决重大的工程问题运用简单的数学知识，解决重大的工程问题课程的地位：课程的地位：专业基础课专业基础课科研的工具科研的工具工作岗位需求工作岗位需求研究方法：研究方法：数学工具：简单的几何代数
3、知识误差理论数学工具：简单的几何代数知识误差理论工程工具：理论到实际工程工具：理论到实际摄影测量学是利用摄影机或其它传感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术的一门学科。 摄影测量学摄影测量学摄影测量是利用摄影机或其他的遥感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术。 摄影测量摄影测量目标目标 图像图像信息信息Photogrammetrypicturemeasurement1837年，法国人尼普斯年，法国人尼普斯Nipce 和达盖尔和达盖尔(Jacques Daguerre)发明了发明了摄影术。为摄影测量提供了基本手段
4、。摄影术。为摄影测量提供了基本手段。Upper loft of the housePear tree & a patch of sky showingAnother wing of the houseThe slanting roof of the barnThe worlds first photographic image (J N Niepce -France ) J. N. Niepce(1765-1833) Jacques DaguerreAround 1840, the French geodesist Dominique Franois J e a n A r a g o b e
5、 g a n t o a d v o c a t e t h e u s e o f photogrammetry, in front of the French Arts and Science Academy.Dominique Arago1851，法国陆军上校劳赛达特提出的交会，法国陆军上校劳赛达特提出的交会摄影测量并发明了测量仪器，摄影测量并发明了测量仪器，被称为摄影测被称为摄影测量的起点。量的起点。（处理地面摄影，建筑物摄影测（处理地面摄影，建筑物摄影测量）量）.摄影测量已有近摄影测量已有近160年历史。年历史。 In 1851, the french officer Aim Lau
6、ssedat develops the first photogrammetrical devices and methods. He is seen as the initiator of photogrammetry. He is referred to as the Father of Photogrammetry. Aim Laussedat medalThe first-known aerial photograph was obtained from a balloon by a Parisian photographer in 1858 near Paris，France.G F
7、 Tournachon (1820-1910)，he call himself Nadar. 1858：法国摄影师纳达尔乘坐气球法国摄影师纳达尔乘坐气球在巴黎郊外在巴黎郊外80m80m上空拍摄了世界上空拍摄了世界上第一张航空影像。上第一张航空影像。Pigeons,1903. A squadron of pigeons equipped with lightweight 70-mm aerial cameras. For obvious reasons, pigeons are not ideal platform . 1906, KitesG R Lawrence, Aerial photog
8、raph of “San Francisco in ruins” obtained after April 18,1906 earthquake using a captive airship consisting of 17 kites. The kites achieved at altitude of 2000 ft above sea level. 1906，美国人劳伦仕用17只风筝吊着巨型相机拍摄了旧金山地震。Father of Stereophotogrammetry Dr. Carl Pulfrich（18581929）German physicist二十世纪初，发明了立体观察方
9、法。二十世纪初，发明了立体观察方法。19011901年，年， CarlCarl和和HenryHenry独立发独立发明了立体坐标量测仪（明了立体坐标量测仪（ stereocomparator stereocomparator ）。由于飞机尚未发明，）。由于飞机尚未发明，主要用于地面摄影测量。主要用于地面摄影测量。Dr. Henry George Fourcade(1865-1948)South Africa.19031903， Wright Brothers Wright Brothers 发明了飞机，并迅速用于航空摄影测量发明了飞机，并迅速用于航空摄影测量Engine-powered flig
10、ht on December 17,1903. It lasted 12 seconds and covered 120 ft.第一次世界大战中，航空摄影机问世，第一次世界大战中，航空摄影机问世，19091909年，获取第一张从年，获取第一张从飞机上拍摄的照片，飞机上拍摄的照片，13181318立体测图仪问世。立体测图仪问世。19151915年，获得第一年，获得第一张专用的航摄像片。真正开始了摄影测量学。张专用的航摄像片。真正开始了摄影测量学。Left Figure: Close-up view of a World War I Right Figure: Vertical photograp
11、hy of World War I trenches in Europe.Aerial photography in World War I随着飞机的发明、立体像对和立体测图仪器的广泛使用，摄影随着飞机的发明、立体像对和立体测图仪器的广泛使用，摄影测量理论与技术的逐步成熟，进入测量理论与技术的逐步成熟，进入模拟摄影测量时代（模拟摄影测量时代（Analog Analog PhotogrammetryPhotogrammetry）（）（1900190019601960）。）。几次飞跃几次飞跃模拟摄影测量模拟摄影测量(1900-1960)解析摄影测量解析摄影测量(1950-1980)数字摄影测量数字
12、摄影测量(1980- )分类原则与方法基本要素基本要素: : 目标、图像、信息目标、图像、信息 目标目标 图像图像信息信息地形摄影测量地形摄影测量 ( (地形图地形图) ) 非地形摄影测量非地形摄影测量 ( (其他用途其他用途) ) 目标目标 图像图像信息信息航天摄影测量航天摄影测量(160Km) (160Km) 航空摄影测量航空摄影测量(2Km(2Km30Km) 30Km) 地面摄影测量地面摄影测量(100m(100m300m)300m)近景摄影测量近景摄影测量(100m) (100m) 显微摄影测量显微摄影测量 目标目标 图像图像信息信息模拟摄影测量模拟摄影测量( (19001960年年)
13、 ) 像片像片 模拟解算模拟解算 解析摄影测量解析摄影测量( (19501980年年) ) 像片像片 数字解算数字解算 数字摄影测量数字摄影测量( (1980年年) ) 数字图像数字图像 数字解算数字解算 目标目标 图像图像信息信息雷达摄影测量雷达摄影测量光学摄影测量光学摄影测量LiDARLiDAR航天摄影测量（航天摄影测量（Satellite Photogrammetry）航空摄影测量（航空摄影测量（Aerial Photogrammetry）地面摄影测量（地面摄影测量（Terrestrial Photogrammetry）近景摄影测量（近景摄影测量（Close-range Photogra
14、mmetry）显微摄影测量显微摄影测量（ Micro-Photogrammetry ) )模拟摄影测量（模拟摄影测量（Analog Photogrammetry）解析摄影测量（解析摄影测量（Analytical Photogrammetry）数字摄影测量（数字摄影测量（Digital Photogrammetry）空间型立体测图仪多倍仪X2 视差测图仪B8S立体测图仪Topocart B 立体测图仪( (一一) )定义定义 模拟摄影测量是用光学机械的方法模拟摄影测量是用光学机械的方法模拟摄影时的几何模式，通过模拟摄影时的几何模式，通过摄影过摄影过程的几何反转程的几何反转，由，由像片像片重建所摄
15、物体的重建所摄物体的缩小了的几何模型，对该几何模型进缩小了的几何模型，对该几何模型进行量测即可得到所需的图件，如地形行量测即可得到所需的图件，如地形原图。原图。 Photogrammetry is a technique which can avoid computation.( (二二) )这一时期的特点：这一时期的特点：（1 1）使用的影像资料为）使用的影像资料为硬拷贝像片硬拷贝像片。（2 2）利用）利用光学机械模拟光学机械模拟装置装置, ,实现了复杂的摄影测量解算。实现了复杂的摄影测量解算。（3 3）得到的是（或说主要是）得到的是（或说主要是）模拟产品模拟产品。（4 4）摄影测量科技的发
16、展可以说基本上是围绕着十分昂）摄影测量科技的发展可以说基本上是围绕着十分昂贵的贵的立体测图仪立体测图仪进行的。进行的。（5 5）利用几何反转原理，建立）利用几何反转原理，建立缩小模型缩小模型。（6 6）最直观，好理解。）最直观，好理解。定义定义 解析摄影测量是解析摄影测量是依据像点与相应地面点间的数学关系依据像点与相应地面点间的数学关系，用计算，用计算机解算像点与相应地面点的坐标并进行测图解算的技术。机解算像点与相应地面点的坐标并进行测图解算的技术。 在解析摄影测量中利用少量的在解析摄影测量中利用少量的野外控制点加密测图用的控制点野外控制点加密测图用的控制点或其它用途的更加密集的控制点或其它用
17、途的更加密集的控制点的工作，叫做的工作，叫做解析空中三角测量解析空中三角测量，也称也称电算加密电算加密。 由计算机实施解算和控制并进行由计算机实施解算和控制并进行测图则称之为解析测图，相应的测图则称之为解析测图，相应的仪器系统称为仪器系统称为解析测图仪解析测图仪。 这一时期的特点：这一时期的特点：（1 1）使用的影像资料为）使用的影像资料为硬拷贝像片硬拷贝像片。（2 2）使用的是）使用的是数字投影方式数字投影方式, ,用精确的数字解算代用精确的数字解算代替了精度较低的模拟解算。替了精度较低的模拟解算。（3 3）得到的是）得到的是模拟产品和数字产品模拟产品和数字产品。（4 4）引入了）引入了半自
18、动化的机助作业半自动化的机助作业, , 因此因此, ,免除了定免除了定向的繁琐过程及测图过程中的许多手工作业向的繁琐过程及测图过程中的许多手工作业方式。但需要人用手去操纵方式。但需要人用手去操纵( (或指挥或指挥) )仪器仪器, ,同时用眼进行观测。同时用眼进行观测。定义定义 数字摄影测量是以数字摄影测量是以数字影像数字影像为基础，为基础，用计算机用计算机进行分析和处进行分析和处理，确定被摄物体的形状、大小理，确定被摄物体的形状、大小、空间位置及性质的技术。、空间位置及性质的技术。 数字影象数字影象可描述为一个二可描述为一个二维的灰度矩阵，每个矩阵元素维的灰度矩阵，每个矩阵元素的行列序号代表它
19、在像片上的的行列序号代表它在像片上的位置，元素的值是它的灰度。位置，元素的值是它的灰度。以基于以基于工作工作站为代表的全数字测图系统站为代表的全数字测图系统DPW 、PHODIS、Imagestation、Diap、DATEM等等国产国产VirtuoZo , JX_4这一时期的特点：这一时期的特点：（1 1）使用的影像资料为）使用的影像资料为数字影像或数字化影像数字影像或数字化影像（2 2）使用的是）使用的是数字投影方式数字投影方式, ,用精确的数字解算代替用精确的数字解算代替了精度较低的模拟解算。了精度较低的模拟解算。（3 3）得到的是）得到的是数字产品和模拟产品数字产品和模拟产品。（4 4
20、）最终是以）最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测计算机视觉代替人眼的立体观测, ,因而因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备。应外部设备。阶段原始资料 投影方式仪器操作方式产品模拟模拟像片机械模拟测图仪手工模拟解析解析像片数字解析测图仪半自动模拟/数字数字数字数字影像数字摄影测量工作站全自动数字/模拟测绘学是研究地球与地表信息的一种科学。根据测绘学是研究地球与地表信息的一种科学。根据目前的发展，测绘可分为大地测量学、摄影测量与遥目前的发展，测绘可分为大地测量学、摄影测量与遥感学、地图制图学、工程测量学、地籍测量学、海洋感学、地图制图学、工
21、程测量学、地籍测量学、海洋测绘学、军事测绘学等。测绘学、军事测绘学等。摄影测量学在测绘学中，发展历史相对较短，但摄影测量学在测绘学中，发展历史相对较短，但是，它与新型科学有着血缘关系，它的发展必然影响是，它与新型科学有着血缘关系，它的发展必然影响整个测绘学科的发展。整个测绘学科的发展。大地测量学的主要任务：确定国家大地原点与水准大地测量学的主要任务：确定国家大地原点与水准点，建立国家和地区大地和高程控制网，以满足测图控点，建立国家和地区大地和高程控制网，以满足测图控制的需要。制的需要。摄影测量是测绘地形图的主要方法，为了满足测图摄影测量是测绘地形图的主要方法，为了满足测图的需要，除国家级控制网
22、外，还需要一些测图必需的控的需要，除国家级控制网外，还需要一些测图必需的控制点，以满足空三加密中控制点的要求。而高精度的解制点，以满足空三加密中控制点的要求。而高精度的解析空中三角测量，其精度可达三、四等大地点的要求，析空中三角测量，其精度可达三、四等大地点的要求，为大地测量增加了新的加密控制点的方法。为大地测量增加了新的加密控制点的方法。GPSGPS与空中与空中三角测量结合，为高精度，快速定位提供了新的方法。三角测量结合，为高精度，快速定位提供了新的方法。地图制图是根据测量资料与其他地学、人文、资源、地图制图是根据测量资料与其他地学、人文、资源、经济等信息，编制成各种比例尺的地形图与专题图。
23、经济等信息，编制成各种比例尺的地形图与专题图。现代的航空摄影测量学和航天遥感资料是编制现势现代的航空摄影测量学和航天遥感资料是编制现势性强的地图的主要方法。性强的地图的主要方法。摄影测量已从目视产品向数字化产品过渡，而地图摄影测量已从目视产品向数字化产品过渡，而地图制图也从传统的手工作业变成一门空间信息图形传输的制图也从传统的手工作业变成一门空间信息图形传输的学科，两者已无明显的界限与分工，其共同的目的是建学科，两者已无明显的界限与分工，其共同的目的是建立地图数据库，建立各种地理信息系统，为国民经济服立地图数据库，建立各种地理信息系统，为国民经济服务。务。工程测量是以工程建设为对象的测绘工作。
24、主要任工程测量是以工程建设为对象的测绘工作。主要任务是工程规划、施工和管理个阶段的测绘工作。包括大务是工程规划、施工和管理个阶段的测绘工作。包括大比例尺地形图测绘，施工放样，设备安装，竣工检测，比例尺地形图测绘，施工放样，设备安装，竣工检测，变形观测等。变形观测等。摄影测量是测绘方法中的一种先进技术。各种竣工摄影测量是测绘方法中的一种先进技术。各种竣工检测，变形观测，是非地形摄影测量的主要任务。检测，变形观测，是非地形摄影测量的主要任务。摄影测量是工程摄影测量学的主要技术基础课。其摄影测量是工程摄影测量学的主要技术基础课。其数字化产品可用于工程设计优化方案的选择和工程规划数字化产品可用于工程设
25、计优化方案的选择和工程规划设计的自动化。设计的自动化。地籍测量是为了合理开发利用土地资源，了解土地籍测量是为了合理开发利用土地资源，了解土地资源现状，进行土地管理、评价、开发，建立土地地资源现状，进行土地管理、评价、开发，建立土地信息系统，为规划、决策、管理服务的理论、技术和信息系统，为规划、决策、管理服务的理论、技术和方法。方法。全国性大面积的地籍测量工作，应该以摄影测量全国性大面积的地籍测量工作，应该以摄影测量方法为主。方法为主。以海洋和军事为研究目标的测绘工作，需要用到以海洋和军事为研究目标的测绘工作，需要用到测绘学各分支学科的基本知识，作为测绘学科分支之测绘学各分支学科的基本知识，作为
26、测绘学科分支之一的摄影测量学，无疑是这些学科的技术基础课或专一的摄影测量学，无疑是这些学科的技术基础课或专业课。业课。特点：特点：以数字摄影测量为主，解析与数字作业模式并存。以数字摄影测量为主，解析与数字作业模式并存。以航空摄影测量为主，航天摄影测量为补充，以航空摄影测量为主，航天摄影测量为补充，并逐步向航天遥感过渡。并逐步向航天遥感过渡。以制作数字地图为主，逐步向多样化的地理信息产品发展。以制作数字地图为主，逐步向多样化的地理信息产品发展。以单系统生产模式为主，逐步网络数字化生产过渡。以单系统生产模式为主，逐步网络数字化生产过渡。网络服务器R编辑工作站全数字摄影测量工作站Signasetter PRO 胶片输出系统图形输出设备扫描输入设备交换机交换机RRRRRR. . . . .DSW300DSW300. . .DPW770HP KAYAK XAHP 450CHP 2500C14x9.1GBRAID磁盘阵列3Com3300Sun E5500本次课小结本次课小结1、什么叫摄影测量学？作 业 题2、摄影测量是如何分类的？摄影与空中摄影摄影与空中摄影预 习3、归纳摄影测量各发展阶段的特点？
