1、数字摄影测量学一、名词解释1、像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜（摄影中心） 与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数，即确定这三者之间相关位置的参数。2、像片的内方位元素：表示摄影中心与像片之间相对位置关系的参数，x0,y0, f3、像片的外方位元素：表示摄影中心和像片在摄影瞬间在地面坐标系中的位置和姿态的参数。4、像点位移：由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当航摄的飞行姿态出现较大倾斜即像片有倾斜，地面有起伏时，便会导致地面点在航摄像片上构像相对于在理想情况下的构像，产生了位置的差异，这一差异称为像点位移。5、由航摄的飞行姿态出现较大倾斜所引起的影像几何畸变称为倾斜误差。
2、6、由被摄地区地面起伏较大所引起的影像几何畸变称为投影误差。7、单像空间后方交会：利用至少三个已知地面控制点的坐标，与其影像上对应三个像点的影像坐标，根据共线条件方程，反求该像片的外方位元素。8、人造立体视觉：空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片产生生理视差；重建空间景物的立体视觉，所看到的空间景物称为立体影像，产生的立体视觉称为人造立体视觉。9、在摄影测量中，用摄影机在同一航线两相邻摄站点对同一景物摄得的有一定重叠度的两张像片称之为立体像对。10、相对定向：根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型。即确定一个立体像对
3、两像片的相对位置。11、相对定向元素：确定一个立体像对两像片的相对位置与姿态的元素。同名核线：在同一核面内左右像片上的核线。12、立体像对的空间前方交会：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和同名像点坐标来确定相应模型点坐标（或地面点的地面坐标）的方法，称为空间前方交会。13、绝对定向元素：描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数称14、单元模型的绝对定向：借助地面控制点，将相对定向模型进行缩放、平移和旋转，使其达到绝对位置。这种坐标变换，在数学上为一个不同原点的三维空间相似变换。15、DTM：数字地面模型（Digital Terrain Model)是定义于某一区域上的一个有限项的向量序
4、列，它以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。16、DEM 内插：就是根据参考点上的高程求出其它待定点上的高程，在数学上属于插值问题。17、通视分析：是指以某一点为观察点，研究某一区域通视情况的地形分析。18、TIN：Triangulated Irregular Network，不规则三角网 DEM。19、自动空中三角测量：利用模式识别和多影像匹配等方法代替人工在影像上自动选点与转点，同时自动获取像点坐标，提供给区域网平差程序解算，以确定加密点在选定坐标系中的空间位置和影像的定向参数。20、影像分割：将影像分割成若干个子区域，每个子区域都具有一定的均匀性质，对应于某一物体或物体的某一部分。21
5、、影像匹配:实质上是在两幅（或多幅）影像之间识别同名点。影像相关:（狭义的影像匹配）是利用两个信号的相关函数，评价它们的相似性以确定同名点 。22、金字塔影像：对二维影像逐次进行低通滤波，增大采样间隔，得到一个像元素总数逐渐变小的影像序列，将这些影像叠置起来颇像一座金字塔，称为金字塔影像结构。23、分频道相关：先对原始信号进行低通滤波，进行粗相关，将其结果作为预测值，逐渐加入较高的频率成分，在逐渐变小的搜索区中进行相关，最后用原始信号，以得到最好的精度。24、数字微分纠正：根据有关的参数和数字地面模型（DTM ） ，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始的非正射投影的数字
6、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，且使用的是数字方式处理，称为数字微分纠正或数字纠正。25、立体正射影像对：为了从立体观察中获得直观立体感，可以为正射影像制作出一幅立体匹配片，正射影像和相应的立体匹配片共同称为立体正射影像对。26、POS：机载定位定向系统，是基于 GPS 和惯性测量装置 IMU 的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取。二、填空1、DEM 内插方法有：移动曲面拟合法、多面函数法 、最小二乘法、有限元法等。2、DEM 的精度主要取决于采样间隔和地形的复杂程度 。3、影像重采
7、样方法有：双线性插值法、双三次卷积法、最邻近像元法、双像素重采样法等。4、核线几何关系的解析实质就是确定立体像对的同名核线。5、基于特征的影像匹配的基本过程：建立金字塔影像、特征提取、特征描述、特征匹配。6、摄影是根据小孔成像原理。7、地图是地面的正射投影，航摄像片是地面的中心投影。8、相对定向的理论基础、目的、标准：两像片上同名像点的投影光线对对相交。相对定向方法：连续像对相对定向系统、独立像对相对定向系统。9、属性码表的内容包括：属性码、首点检索指针、删除标志、公共边检索指针、注记检索指针等。10、坐标表的内容包括：X 、Y、Z、连接码、后向链指针 BP、前向链指针 FP 等。11、计算机
8、辅助测图的图形编辑：复制、删除、修改、自动闭合、捕捉、平行化、直角化等。12、DEM 的形式：规则格点（格网） DEM、不规则三角网 DEM、Grid-TIN 混合形式的DEM。13、DEM 数据点的采集方法有：地面测量、现有地图数字化、空间传感器、数字摄影测量方法等。14、DEM 数据预处理包括：格式转换、坐标变换、数据编辑、栅格数据转换为矢量数据、数据分块、子区边界的提取等。15、三角网数字地面模型的存储结构有：直接表示网点邻接关系的结构、直接表示三角形及邻接关系的结构、混合表示网点及三角形邻接关系的结构。16、Shannon 采样定理：当采样间隔能使在函数 g(x)中存在的最高频率中每周
9、期取有两个样本时，根据采样数据可以完全恢复原函数 g(x)。称 fl 为截止频率或 Nyquist 频率。17、影像的内定向是将影像架坐标或扫描坐标变换为以像主点为坐标原点的像平面坐标。18、有理函数模型（RFM ）用于线阵影像的处理，直接建立起 像点和空间坐标之间的关系，不需要内外方位元素。许多卫星影像供应商考虑使用这种模型作为影像数据的传递标准。19、一幅影像的熵是整幅影像的信息的度量，可用于影像的编码，从而对影像进行压缩，而不能对影像的特征进行描述。20、影像局部区域的熵（可称为影像的局部熵）是该局部区域信息的度量，可反映影像的特征存在与否。21、基于微分的经典边缘提取算子共同的优点是计
10、算简单、速度较快，缺点是对噪声的干扰都比较敏感。22、张祖勋，张剑清等提出的高精度角点与直线定位算子理论定位精度为 0.02 像素，实际精度小于 0.1 像素。23、数字影像匹配测度表示两同名像点匹配程度，或称相似性测度。24、解析测图仪的点位观测精度为 2-3（为仪器分辨率） 。影像匹配（相关）即使在定位到整像素的情况下，其理论精度也可达到大约 0.3 像素的精度。用相关系数的抛物线拟和可使匹配精度达到 0.15-0.2 子像素的精度（当信噪比较高时） 。最小二乘影像匹配可以达到1/10 甚至 1/100 像素(1 微米)的高精度，即子像素级。25、写出下列英文词组对应的中文含义：Area
11、Based Image Matching：灰度匹配、Feature Based Matching：特征匹配（基于特征的匹配） 、Region ：区域匹配（基于特征面的匹配） 。26、图像融合的三个层次：像素级图像融合、特征级图像融合、决策级图像融合。27、立体正射影像对的制作方法：斜平行投影法、对数投影法。28、ADS40 影像数据：0 级是原始数据，1 级是经纠正的 数据。29、点云与数码影像的配准方法：对应特征点法、基于三维点云的配准方法、基于影像配准的方法。30、POS 的定位方式有：直接传感器定向、集成传感器定向。31、立体像对的空间前方交会解法有：像点投影系数法、基于共线方程的严密解
12、法。32、航空摄影是安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航向重叠度应在 60%左右，旁向重叠度应在 30%左右，航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直于地面。三、判断：1、航摄像片上任何一点都存在像点位移。 2、最初的影像匹配是利用相关技术实现的，因此也常称影像匹配为影像相关。3、理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限，存在过渡带。4、多点最小二乘影像匹配不仅可以基于像方，也可以基于物方，还可以在匹配过程中同时确定地形特征线。5、多点最小二乘影像匹配收敛速度很慢，即使采用了多级数据结构，收敛的速度还是很慢。6、熵度
13、量影像中纹理特征的复杂程度或非均匀度，若纹理复杂,信息量大，熵值较大。7、跨接法影像匹配是张祖勋院士等人提出的。8、立体正射影像对的高程不受 DEM 高程误差的影响 。9、立体正射影像对高程量测精度比用来制作它的 DEM 的高程量测精度要高三倍左右。10、利用立体正射影像对修测地形图上的地物比用原始航片方便，比单眼看正射影像多辨认出 50%的细部。11、利用单张像片能求出地面点坐标。12、利用立体像对可以确定物点的空间坐标。13、求解相对定向元素，需要地面控制点。14、绝对定向元素也被称为相似变换参数。15、只要在一条航带十几个像对中，或几条航带构成的一个区域网中，测少量外业控制点，在内业用解
14、析摄影测量的方法加密出每个像对所要求的控制点，然后就可以用于测图。16、目前数字摄影测量系统可以全自动化地提取目标。17、贝叶斯判别或相关系数为测度的匹配不可避免会发生错误。但其它基本匹配方法发生错误的概率一般情况下不会比最小错误概率的贝叶斯判别更小。18、当存在噪声时，影像匹配判别错误概率变大。19、当信噪比变大时，影像匹配判别错误概率进一步变大。20、关系匹配可以用于影像与影像之间的匹配，也可以用于图像与物体之间的匹配，或用于影像与图形的匹配。21、整体影像匹配,由于考虑了与周围影像的相容性、一致性、整体协调性,可以纠正或避免错误的结果,从而可提高影像匹配的可靠性。四、简答1、摄影测量有哪
15、些特点？（1） 无需接触物体本身获得被摄物体信息（2） 由二维影像重建三维目标（3） 面采集数据方式（4） 同时提取物体的几何与物理特性2、试对摄影测量三个发展阶段的特点进行对比分析？3、数字摄影测量的任务、现状、若干典型问题。数字摄影测量的任务：数字摄影测量的基本范畴还是确定被摄对象的几何与物理属性，即量测与理解。即不仅要自动测定目标点的三维坐标，还要自动确定目标点的纹理。（两项基本任务：对影像进行量测、利用影像信息确定被摄对象的物理属性。 ）现状：处理数字影像或数字化影像、自动化和半自动化作业。当代数字摄影测量的若干典型问题：一、辐射与纹理二、数据量与信息量三、速度与精度四、自动化与影像匹
16、配五、影像解译与地物提取4、量测用光学航空摄影机有哪些特征？1) 量测用摄影机的像距是一个固定的已知值。2) 量测用摄影机像面框架上有框标标志。3) 量测用摄影机的内方位元素的数值是已知的。5、航摄像片与地形图的区别？1) 投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为中心投影。2) 航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移、地形起伏引起的像点位移。3) 比例尺的不同：地图有统一比例尺，像片无统一比例尺。4) 表示方法的不同：地图为线划图：各种符号、注记、等高线等，像片为影像图：影像的大小、形状、色调。5) 表示内容的不同：地图需要综合取舍，像片为全部影像。6) 几何上的不同：像片可组成像对立体
17、观察。6、摄影测量常用的坐标系统？（1） 像方坐标系1）像平面坐标系 2）像空间坐标系 3）像空间辅助坐标系（2） 物方坐标系1）地面测量坐标系 2）地面摄影测量坐标系7、什么是共线条件方程？它有哪些应用？共线条件方程：在理想情况下，摄影瞬间像点、投影中心、物点位于同一条直线上，描述这三点共线的数学表达式称之为共线条件方程。1) 求像底点坐标2) 单像空间后方交会和多像空间前方交会3) 是数字投影的基础4) 计算模拟航空影像数据（根据内外方位元素和物点坐标求像点坐标）5) 光束法平差的基本数学模型6) 利用 DEM 与共线方程制作数字正射影像图7) 利用 DEM 与共线方程进行单张像片测图8、
18、像点位移产生的原因？像片倾斜、地形起伏、物理因素（系统误差）：物镜的畸变差、大气折光、地球曲率以及底片变形等。9、观察人造立体的条件 ？1) 两片必须是在两个不同位置对同一景物摄取的立体像对；2) 眼睛分像：每只眼睛必须只能观察像对的一张像片；3) 同名像点连线（如 aa）与眼基线大致平行；4) 像片间的距离应与双眼的交会角相适应；5) 两片比例尺相近（差别15 ） 。10、利用像对重建立体模型的过程：1）内定向：恢复像对两像片的内方位元素。2）恢复像对的外方位元素：相对定向：恢复两张像片的相对位置与姿态。绝对定向：确定立体模型的大小与方位。11、核线几何关系的解析实质是什么？有哪些方法？核线
19、几何关系的解析实质就是确定立体像对的同名核线。1) 基于数字影像几何纠正的核线解析关系2) 基于共面条件的同名核线的几何关系11、双像解析摄影测量三种解法的比较。空间后方交会-空间前方交会法、相对定向-绝对定向法、光束法三种方法，特点：方法 1、空间前方交会的结果依赖于空间后方交会的精度，空间前方交会中没有充分利用多余条件平差；方法 2、计算公式多，最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度，用这种方法解算的结果不能严格表达一幅影像的外方位元素；方法 3、理论严密、求解精度高，待定点的坐标是按最小二乘准则求得的。适用范围：空间后方交会-空间前方交会法：已知像片的外方位元素，需确定少量待定点坐
20、标。相对定向-绝对定向法：航带法解析空三光束法：光束法解析空三12、试比较连续像对的相对定向与独立像对的相对定向的异同点。相同点：理论基础、目的等相同。不同点：1）坐标系统不同：连续像对的相对定向是以左片的像空间坐标系为像对的像空间辅助坐标系。独立像对的相对定向是以左摄影中心为原点、左主核面为 XZ 平面、摄影基线为 X 轴的右手空间直角坐标系。2）相对定向元素不同：连续像对的相对定向元素： BY ， BZ ， ， ， 。独立像对的相对定向元素： 1 ， 1 ， 2， 2， 2。13、结合摄影测量实习 IGS 数字化测图，简述计算机辅助测图数据采集的主要过程。1) 像片的定向：内定向、相对定向
21、、绝对定向/光束法一步定向2) 输入基本参数：测图比例尺、图幅的图廓点坐标等3) 输入/选择地物属性码，依次采集各点4) 量测同一类地物中的其它各地物5) 量测新的地物，方法同上 3、4。6) 必要时，联机编辑。15、DTM 的应用？1) 在测绘中，可用于绘制等高线、坡度、坡向图、立体透视图，制作正射影像图、立体景观图、立体匹配片、立体地形模型及地图的修测。2) 在各种工程中，可用于体积、面积的计算，各种剖面图的绘制及线路的设计。3) 军事上，可用于导航(包括导弹与飞机的导航)、通讯、作战任务的计划等。4) 在遥感中，可作为分类的辅助数据。5) 在环境与规划中，可用于土地利用现状的分析、各种规
22、划及洪水险情预报等16、影像重采样方法有哪些？各有何优缺点？影像重采样方法有：双线性插值法、双三次卷积法、最邻近像元法、双像素重采样等。最邻近像元法最简单，计算速度快且能不破坏原始影像的灰度信息。但其几何精度较差。最大可达 0.5 像元。双线性内插值法计算量大，但缩放后图像质量高，不会出现像素值不连续的的情况。由于双线性插值具有低通滤波器的性质，使高频分量受损，所以可能会使图像轮廓在一定程度上变得模糊。双三次卷积法比前两种方法几何精度较好，但计算时间较长，较费时。在一般值况下用双线性插值法较宜。16、什么情况下采用一般的解析相对定向？什么情况下采用相对定向的直接解？在竖直航空摄影或已知倾角近似
23、值的倾斜摄影时，相对定向一般采用迭代求解。 当不知道倾斜摄影中的倾角近似值以及不知道影像的内方位元素（例如数字影像的一个局部影像块）时，必须采用相对定向的直接解法。17、一般空间后方交会必须已知方位元素的初始值，且解算过程是个迭代解算过程。在实时摄影测量的某些情况下，影像相对于物方坐标系的方位是任意的，且没有任何初值可供参考。这时常规的空间后方交会最小二乘算法就无法处理，而必须建立新的空间后方交会的直接解法。18、列出几种常见的点特征提取算法。1) Moravec 算子2) Forstner 算子3) Harris 角点提取算法：计算简单有效同时非常稳定，在图像旋转、灰度、噪声影响和视点变换的
24、条件下，与其他算子相比是最稳定的一种点特征提取算子。4)SIFT 算子5)SUSAN 算子19、SIFT 算法的主要特点：1） SIFT 特征是图像的局部特征，其对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变，对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定程度的稳定性。2） 独特性(Distinctiveness)好，信息量丰富，适用于在海量特征数据库中进行快速、准确的匹配。3） 多量性，即使少数的几个物体也可以产生大量 SIFT 特征向量。 4） 高速性，经优化的 SIFT 匹配算法甚至可以达到实时的要求。 5） 可扩展性，可以很方便的与其他形式的特征向量进行联合。 20、列出几种常见的线特征提取算子。（1） 梯
25、度算子1) 梯度算子2) Roberts 梯度算子3) Sobel 算子4) Prewitt 算子（2） 二阶差分算子1) 方向二阶差分算子2) 拉普拉斯算子（3） 高斯-拉普拉斯算子（LOG 算子）（4） Canny 算子（5） 特征分割法（6） Hough 变换 21、影像分割的方法有哪几类？五类影像分割算法1) 基于像元的分割方法：阈值法、聚类法2) 基于边缘检测的分割方法3) 基于区域的分割方法4) 基于物理模型的分割方法5) 结合特定数学理论和技术的分割方法22、定位算子：一、MedioniYasumoto 定位算子二、基于小面元模型的定位算子Zuniga-Haralick 定位算子
26、Kitchen-Rosenfeld 定位算子Dreschler-Nagel 定位算子三、矩不变定位算子边缘定位角点定位四、Wong Trinder 圆点定位算子五、Mikhail 定位算子六、Forstner 定位算子七、高精度角点与直线定位算子23、Airborne （机载） LIDAR 的特点（1） 提供密集的点阵数据(点间距可以小于 1 米);（2） 能够穿透植被的叶冠;（3） 不需要或很少需要进入测量现场;（4） 可同时测量地面和非地面层;（5） 数据的绝对精度在 0.30 米以内;（6） 24 小时全天候工作;（7） 具有迅速获取数据的能力。24、反解法（间接法）数字微分纠正：1)
27、计算地面点坐标2) 计算像点坐标3) 灰度内插4) 灰度赋值25、列举新型航空摄影测量传感器航空数码相机。一、框幅式数码相机1、大幅面数码相机1）DMC2）UCD/UCX3）SWDC2、中幅面数码相机1）Rollei P452）Cannon 550D3）Hasbland H4D-604）Nikon D3X5）Kodak DCS Pro SLR/n二、三线阵数码相机1、ADS40/802、TLS3、JAS26、什么是光达数据的滤波？有哪些方法？从激光数据点云中区分出用于构成 DTM 的地形点子集与地物点子集（包含人工地物与自然地物） ，这就是光达数据（激光雷达数据）的滤波。滤波就是从 DSM 得
28、到 DTM 的过程。光达数据的滤波方法1）数学形态学的滤波方法2）线性预测的滤波方法3）渐进加密的滤波方法4）基于聚类分割的滤波方法5）其它滤波方法五、论述1、线性阵列扫描影像数字微分纠正的基本原理与线性阵列扫描影像数字微分纠正的基本原理有何异同？线性阵列扫描影像的数字纠正的方法有哪些？线性阵列扫描影像数字微分纠正的基本原理：与框幅式中心投影影像的数字微分纠正的基本原理相同，区别在于线性阵列扫描影像：1) 每条影像的外方位元素已知2) 行内中心投影3) 行间正射投影线性阵列扫描影像的数字纠正的方法有1) 间接法2) 直接法3) 直接法与间接法相结合的纠正方案4) 多项式纠正5) 基于有理函数模
29、型的高分辨率遥感影像纠正2、DEM 的形式有哪几种？各有何优缺点？（1）规则格点（格网） DEM结构简单，存储量最小(还可进行压缩存储)，非常便于使用且容易管理。是目前运用最广泛的一种形式。 缺点：1) 地形简单的地区存在大量冗余数据；2)由于栅格过于粗略，有时不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等；3)如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区；4)对于某些特殊计算如视线计算时，格网的轴线方向被夸大。为克服其缺点，可采用附加地形特征数据、如地形特征点、山脊线、山谷线、断裂线等，从而构成完整的 DEM。（2）不规则三角网 DEM（Triangulated Irregular N
30、etwork）不规则三角网(TIN)表示法克服了高程矩阵中冗余数据的问题，而且能更加有效地用于各类以 DTM 为基础的计算。能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面比矩形格网精确。但其数据量较大，结构复杂，使用与管理也较复杂。（3）Grid-TIN 混合形式3、列举数字影像匹配基本算法，并指出哪种算法最好，为什么？（1） 相关函数（矢量数积）测度（2） 协方差函数（矢量投影）测度（3） 相关系数（矢量夹角）测度（4） 差平方和（差矢量模）测度（5） 差绝对值和（差矢量分量绝对值和）测度相关系数法最好。相关系数是衡量左右影像两个灰度矢量 X 与 Y 相似性的一个数值指标。由于相关系数是标准化
31、的协方差函数，因此当目标影像的灰度与搜索影像的灰度之间存在线性畸变时，仍然能较好地评价他们之间的相似性程度。以相关系数最大作为影像匹配搜索同名点的准则，其实质是搜索“信噪比为最大”的灰度序列。实验表明，在各种基本影像匹配算法中， “相关系数最大”影像匹配算法的成功率最高。4、最小二乘影像匹配的基本思想是什么？它有什么优缺点？在影像匹配中引入影像灰度的系统变形参数，同时按最小二乘vv min 的原则，解求这些参数，就是最小二乘影像匹配的基本思想。充分利用了影像窗口内的信息进行平差计算。优点：1) 最小二乘影像匹配中可以非常灵活地引入各种已知参数和条件，从而可以进行整体平差。2) 最小二乘影像匹配既可解决“单点”的影像匹配问题，以求其“视差” ；也可以直接解求其空间坐标；3) 同时解求待定点的坐标与影像的方位元素；4) 同时解决“多点”影像匹配或“多片”影像匹配。Multi-Point/Multi-Photo Matching5) 可引入“粗差检测” ，从而大大地提高影像匹配的可靠性。
