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摄影测量定义、任务与发展简史

时间:2022-07-16 19:00:03 来源:网友投稿

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摄影测量定义、任务与发展简史

 

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 普通测量存在的两大问题:(1)在待测物上放置标尺或棱镜;(2)在待测点周围找到至少两个已知点,任意两点之间必须通视。

 1 1.1 摄影测量的定义、任务

 传统定义:摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片,经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科 基本定义:摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译,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。——1988,第 16 届 ISPRS,日本京都 1 1 .摄影测量与遥感

 摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统,通过记录、量测、分析与处理等处理,获取地球及其环境和其他物体可靠信息的工艺、科学与技术。摄影测量侧重于提取几何信息,遥感侧重于提取物理信息。

 2 2 .摄影测量的主要任务

 摄影测量的主要任务是用于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和土地信息系统提供基础数据。

 3 3 .摄影测量的主要特点

 摄影测量的主要特点是在像片上进行量测和判读,无需接触物体本身,因而很少受自然和地理条件的限制,而且可摄得瞬间的动态物体影像。

 4 4 .摄影测量的分类

 按距离远近,可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量。

 按用途可分为地形摄影测量与非地形摄影测量。

 按技术处理手段,可分为模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量。

 2 1.2 摄影测量发展简史

 摄影测量学的作业流程:各种类型的传感器—>被摄物体影像—>通过量测和解译—>自然物体及其环境的可靠信息(DEM、DOM、DLG、DRG)

 摄影测量经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个发展阶段。

 1. 模拟摄影测量

 模拟摄影测量是利用光学或机械投影的方法模拟摄影成像过程,用两个或多个投影器恢复投影时航摄仪位置和姿态,以建立与实际地物成比例的可量测几何模型,通过对几何模型的量测而直接在绘图仪上绘制出硬拷贝的地形图或专题图。

 探测目标的记录与成像始于摄影技术的发明,并与望远镜相结合发展为远距离摄影。

 1839 年,Daguarre 发表了与 Niepce 拍摄的照片,首次成功地把拍摄到的事物形象地记录在胶片上; 1849 年,法国人 Aime Laussedat 制定了摄影测量计划,成为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志。

 1851—1859 年法国陆军上校劳赛达(A.Laussedat,被认为是“摄影测量之父”)提出和进行的交会摄影测量,被称为摄影测量学的真正起点。仅限于处理地面的正直摄影,主要用来进行建筑物摄影测量。

 1858 年纳达用气球携带照相机拍摄了巴黎的空中照片。最早从空中拍摄地面的照片。

 1903 年,J.钮布郎特设计了一种捆绑在飞鸽身上的微型相机。这些试验性的空间摄影,为后来的实用化航空摄影打下了基础。

 1903 年莱特兄弟发明了飞机;使航空摄影测量成为可能。

 1906 年劳伦士用 17 只风筝拍下了旧金山大火的珍贵历史性大幅照片。

 一战期间(1914-1918):形成独立的航空摄影测量学的学科体系; 在第一次世界大战期间,航空摄影成了军事侦探的重要手段,并形成了一定规模。与此同时,像片的判读水平也大大提高。一战以后,航空摄影人员从军事转向商务和科学研究。美国和加拿大成立了航测公司,并分别出版了《摄影测量工程》及类似性质的刊物,专门介绍有关技术方法。第一次世界大战期间,首台航摄仪的问世、立体坐标量测仪和 1318 立体测图仪的使用,真正开始了摄影测量学。

 1901 年德国 Zeiss 厂制造立体坐标量测仪。

 1909 年德国 Zeiss 厂制造 1318 立体自动测图仪。

 1919 年罗马开始制造双向摄影仪(相片测图仪)

 1920 年海德制造了第一台测图仪 1923 年德国 Zeiss 厂制造第一台立体测图仪。

 20 世纪 30 年代,多倍投影立体测图仪普及,立体坐标仪、立体量测仪和单投影器广泛应用。

 20 世纪 50-60 年代,各种精密立体测图仪普遍使用,种类繁多,性能优良,达到顶峰。仪器:德国的 1818 立体坐标量测仪,我国的光学影像纠正

 仪(SCG-1,HJ-24),瑞士 wild 生产的精密立体测图仪,A10 模拟立体测图仪。

 20 世纪 70 年代末至 90 年代初,解析摄影测量发展的鼎盛时期。

 模拟法摄影测量,指的是用光学或机械方法模拟摄影过程,使两个投影器恢复摄影时的位置、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。

 2. 解析摄影测量

 解析摄影测量是以计算机为主要手段,通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式在计算机中建立像点坐标和物点坐标之间的几何关系,从而研究并确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及相互关系,并提供各种摄影测量产品。

 1954 年,第一台电子计算机问世 1957 年美国海拉瓦博士提出了利用电子计算机进行解析测图的基本思想,标志着解析摄影测量的开始。

 1976 年德国 Zeiss 厂首次推出 Plani-compC100 解析测图仪。

 1980 年瑞士 Wild 厂和 kern 厂相继推出 AC1、BC1、AC2 和 BC2 以及 DSRI、DSRII 型解析测图仪。

 Zeiss 厂形成了 C100、C110、C120、C130 系列解析测图仪。

 解析测图仪是世界上首先实现测量成果数字化的仪器。

 3. 数字摄影测量

 随着计算机硬、软件技术的飞速发展,使功能增强,成本降低,并为编制大型软件提供平台。

 基于摄影测量的基本原理,通过对所获取的数字/数字化影像进行处理,自动(半自动)提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息,从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。

 20 世纪 70 年代:数字摄影测量萌芽阶段 20 世纪 80 年代:数字摄影测量原型研究阶段 20 世纪 90 年代:真正推出可用于生产的数字摄影测量系统。

 21 世纪初,研发网络化、整体化的新一代数字摄影测量系统。

 由中国工程院院士、武汉大学教授张祖勋领衔研制的具有完全自主知识产权、国际首创的新一代航空航天数字摄影测量处理平台——数字摄影测量网格(DPGrid)产品。为数字摄影测量的新一轮跨越式发展、为建立大规模的摄影测量数据处理中心和三线阵卫星影像的快速处理奠定基础。该系统整体上达到国际先进水平,其中数字摄影测量网格 DPGrid 并行处理技术、影像匹配技术和网络全无缝测图技术达到国际领先水平。

 我国张祖勋院士等人开发的,具有我国自主知识产权的数字摄影测量系统叫 VirtuoZo。

 摄影测量三个发展阶段的特点 发 展 阶段 原 始 资料 投 影 方式 仪器

 操 作 方式

 产品 模 拟 摄影测量

 像片 物 理 投影 模 拟 测图仪 作 业 员手 工 操作 模 拟 产品 解 析 摄影测量

 像片 数 字 投影 解 析 测图仪 机 助 作业 员 操作 模 拟 产品、数字产品 数 字 摄影测量 数 字 影像、数字化影像

 数 字 投影 摄 影 测量 工 作站 自 动 化操作+作业 员 干预 数 字 产品 模 拟产品 1978 年,当他的老师、我国摄影测量与遥感学科的奠基人王之卓院士提出“全数字化自动测图系统”的构想时,国内外许多人都觉得不可思议。由于当时技术发展的限制,多数人认为“底片是影像最好的信息载体”。王之卓先生的观点相当超前,直到上个世纪 90 年代初,还有人持怀疑态度。1992年在华盛顿召开的国际摄影测量与遥感大会上,一厂商举起一张航摄底片说:“这上面的信息量是 100 兆。”把底片转了一下又道:“数字影像能如此实时旋转吗?”。然而,当时作为王之卓得力助手的张祖勋却对老师给予了坚定的支持。

 王之卓,1939 年初获工学博士学位,成为中国航测科学第一位博士。王之卓,摄影测量与遥感学家、测绘教育家。中国第一位获得博士学位的航测学者。在微分法加密、变换光束测图、近代摄影测量平差等领域进行了开拓性研究。提出空中三角测量理论奠定了中国航测发展的基础;开辟了中国航测使用电子计算机的道路;主持研制出中国最早的航测软件;率先提出“全数字化自动测图研究方案”,并达到实用化要求;倡导了在线空中三角。测量、近景摄影测量、高精度摄影测量定位等高新技术研究。先后在中山大学、同济大学、上海交通大学、青岛工学院、武汉测量制图学院武汉测绘学院、武汉测绘科技大学、武汉大学执教并担任领导职务,培养了大批人才。

 摄影测量的发展方向:从胶片式航摄仪逐步走向多种传感器集成的数字遥感器;从模拟测图仪的单人单机操作模式走向全数字摄影测量网格的网络化并行处理运行模式;从对控制点的高度依赖走向无需地面控制点的摄影测量作业模式;从繁琐的全部摄影测量作业走向高效的局部快速数据更新;摄影测量成果多样化。

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