數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)

前言

攝影測(cè)量有著悠久的發(fā)展歷史。自19世紀(jì)中葉，攝影技術(shù)在歐洲發(fā)明以來(lái)，通過(guò)攝影這種非接觸方式對(duì)物理目標(biāo)和現(xiàn)象進(jìn)行觀察和量測(cè)的技術(shù)一直得到不斷的發(fā)展。從1858年法國(guó)的Laussedat利用氣球攝影制作最早的地圖以來(lái)，攝影測(cè)量經(jīng)歷了由模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量直到今天的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的發(fā)展過(guò)程。模擬攝影測(cè)量是以光學(xué)投影及光學(xué)、機(jī)械交會(huì)的攝影測(cè)量?jī)x器為代表的攝影測(cè)量。由此設(shè)計(jì)、制造的形形色色的糾正儀、測(cè)圖儀器，使攝影測(cè)量發(fā)展成為測(cè)繪學(xué)科的重要分支與測(cè)繪生產(chǎn)的重要組成部分。攝影測(cè)量是攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)，因而模擬攝影測(cè)量不僅為各種全能立體測(cè)圖儀提供了基礎(chǔ)，而且也是建立攝影測(cè)量空間關(guān)系的思維方法的基礎(chǔ)。模擬攝影測(cè)量的攝影測(cè)量近似關(guān)系（一次項(xiàng)公式）還解決了模擬攝影測(cè)量?jī)x器定向迭代過(guò)程的問(wèn)題，至今仍是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量進(jìn)行“估算”的重要工具。因此，雖然它與今日的以計(jì)算機(jī)為標(biāo)志的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量不能同日而語(yǔ)，但是模擬攝影測(cè)量是攝影測(cè)量的基礎(chǔ)。1957年，芬蘭攝影測(cè)量學(xué)家Helava提出了攝影測(cè)量的一個(gè)新的概念，就是“用數(shù)字投影代替物理投影”，開(kāi)創(chuàng)了解析攝影測(cè)量時(shí)代。解析測(cè)圖儀、正射投影儀、嚴(yán)密的攝影測(cè)量解析關(guān)系、攝影測(cè)量與非攝影測(cè)量數(shù)據(jù)嚴(yán)密處理、光束法平差成為解析攝影測(cè)量的代表，所有這一切都是當(dāng)今數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的基礎(chǔ)。無(wú)論是模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量，影像間的對(duì)應(yīng)性（同名點(diǎn)）問(wèn)題都是由人工目視確定。而解決影像間的對(duì)應(yīng)性問(wèn)題、自動(dòng)化問(wèn)題一直是攝影測(cè)量工作者追求的目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高，利用計(jì)算機(jī)解求影像間的對(duì)應(yīng)性問(wèn)題成為可能。20世紀(jì)60年代美國(guó)研制成功的DAMC系統(tǒng)就是一個(gè)全數(shù)字的自動(dòng)化測(cè)圖試驗(yàn)。王之卓院士也于1978年提出了研究“全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)”的課題，為我國(guó)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)系統(tǒng)介紹了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的理論基礎(chǔ)、基本過(guò)程及其所涉及的理論與算法，以及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)圖軟件系統(tǒng)與工作站等。內(nèi)容包括數(shù)字影像獲取與處理基礎(chǔ)、數(shù)字影像的特征提取與定位、數(shù)字影像定向、數(shù)字影像匹配、數(shù)字高程模型、數(shù)字微分糾正、數(shù)字矢量地圖測(cè)制，以及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站。全書(shū)力爭(zhēng)用通俗的語(yǔ)言敘述相關(guān)內(nèi)容，對(duì)相關(guān)的理論模型與算法有深入的分析和連貫的推導(dǎo)，每一過(guò)程和算法都有具體的實(shí)現(xiàn)步驟。本書(shū)不僅通俗易懂、便于自學(xué)、易于工程實(shí)現(xiàn)，而且通過(guò)對(duì)各種理論模型和算法設(shè)計(jì)依據(jù)的分析，本書(shū)還能使讀者在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題方面得到啟示。　　本書(shū)可作為高等院校與科研機(jī)構(gòu)攝影測(cè)量與遙感、測(cè)繪工程、地理信息系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生的教材，也可供有關(guān)遙感影像信息獲取與處理專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員和研究人員參考。

書(shū)籍目錄

第一章　緒論　1-1攝影測(cè)量的發(fā)展階段與特點(diǎn)　1-2數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的定義與研究?jī)?nèi)容　1-3數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量產(chǎn)品　1-4數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量有待進(jìn)-步研究的問(wèn)題　思考題第二章　數(shù)字影像獲取與處理基礎(chǔ)　2-1數(shù)字影像的定義　2-2數(shù)字影像處理基礎(chǔ)　2-3模擬影像數(shù)字化　2-4數(shù)字影像重采樣　2-5數(shù)字成像傳感器　2-6航空數(shù)字影像獲取系統(tǒng)及特點(diǎn)　2-7航天數(shù)字影像獲取系統(tǒng)及特點(diǎn)　思考題第三章　數(shù)字影像的特征提取與定位　3-1點(diǎn)特征提取算子　3-2線特征提取算子　3-3數(shù)字影像的點(diǎn)特征定位　3-4數(shù)字影像的線特征定位　思考題第四章　數(shù)字影像定向　4-1數(shù)字影像內(nèi)定向　4-2單像空間后方交會(huì)　4-3數(shù)字影像相對(duì)定向　4-4數(shù)字立體模型絕對(duì)定向　4-5核線幾何解析與核線影像生成　思考題第五章　數(shù)字影像匹配基礎(chǔ)　5-1數(shù)字影像匹配的基本概念　5-2數(shù)字影像匹配的基本問(wèn)題　5-3數(shù)字影像匹配基本問(wèn)題的解決方案　5-4影像相關(guān)的譜分析　思考題第六章　基于灰度的影像匹配　6-1基于灰度的影像匹配概述　6-2基于相關(guān)系數(shù)的灰度匹配　6-3最小二乘影像匹配　6-4直接生成DEM的影像匹配　思考題第七章　基于特征的影像匹配與整體匹配　7-1特征匹配概述　7-2點(diǎn)特征匹配　7-3線特征匹配　7-4跨接法影像匹配　7-5整體影像匹配　思考題第八章　數(shù)字高程模型　8-1數(shù)字高程模型概述　8-2數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理　8-3數(shù)字高程模型的構(gòu)建　8-4數(shù)字高程模型的應(yīng)用　8-5數(shù)字表面模型　思考題第九章　數(shù)字微分糾正　9-1數(shù)字微分糾正的基本原理　9-2線陣列掃描影像的數(shù)字微分糾正　9-3基于有理函數(shù)模型的數(shù)字微分糾正　9-4真正射影像生成　思考題第十章　數(shù)字矢量地圖測(cè)制　10-1數(shù)字矢量地圖　10-2數(shù)字矢量地圖數(shù)據(jù)采集　10-3數(shù)字矢量地圖數(shù)據(jù)編輯　思考題第十一章　數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站　11-1數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的概念　11-2IPW的組成及產(chǎn)品　11-3基于DPW的自動(dòng)定向　11-4基于DPW的自動(dòng)DEM提取與正射影像生成　11-5常見(jiàn)的商業(yè)化數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站　11-6“像素工廠”簡(jiǎn)介　思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：一、基本概念（一）模型的概念模型是指用來(lái)表現(xiàn)其他事物的一個(gè)對(duì)象或概念，是按lzt例縮放并轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兡軌蚶斫獾男问降氖挛锉倔w。根據(jù)模型所表達(dá)的對(duì)象不同，模型又可分為建筑模型、地面模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型等。其中，地面模型是對(duì)地形表面形態(tài)的模擬。根據(jù)其性質(zhì)和表達(dá)形式的不同，模型可以分為概念模型、物質(zhì)模型和數(shù)學(xué)模型等。概念模型是基于個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)在大腦中形成的關(guān)于狀況或?qū)ο蟮哪Ｐ?。物質(zhì)模型通常是一個(gè)模擬的模型，可以用橡膠、泥沙、塑料、光線等制作，用于表達(dá)被模擬的對(duì)象。數(shù)學(xué)模型一般是基于數(shù)學(xué)系統(tǒng)的定量模型，它可以用數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)，也可由一系列數(shù)字來(lái)表達(dá)。（二）數(shù)字高程模型的概念地面模型是對(duì)地形表面形態(tài)的模擬。數(shù)字地面模型DTM是地形表面形態(tài)等多種信息的一個(gè)數(shù)字表示。嚴(yán)格地說(shuō)，DTM是地形、資源、環(huán)境、土地利用、人口分布等多種信息的定量或定性描述?！暗孛妗币辉~對(duì)不同領(lǐng)域的人士有不同的含義，因此DTM也是如此。測(cè)繪學(xué)從地形測(cè)繪的角度來(lái)研究地面模型，一般僅把基本地形圖中的地理要素，特別是高程信息作為地面模型的內(nèi)容。在測(cè)繪領(lǐng)域，將DTM的地形分量，稱(chēng)為數(shù)字高程模型DEM或DHM（digital height model）。DEM是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的數(shù)據(jù)集，可以真實(shí)完整地反映地表形態(tài)；通過(guò)它能夠生成等高線、3維立體圖，進(jìn)行坡度、坡向、坡面、通視等分析計(jì)算。

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