《攝影測量學》試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.攝影測量學中，中心投影與正射投影的本質區(qū)別在于（）A.投影中心到投影面的距離B.投影光線是否平行C.投影面的傾斜角度D.物體是否位于投影中心同側2.某航攝相機的主距f=150mm，航高H=3000m，則像片比例尺約為（）A.1:5000B.1:10000C.1:15000D.1:200003.共線方程描述了（）A.像點、投影中心、地面點三點共線的幾何關系B.相鄰像片主光軸的共面關系C.像片外方位角元素的轉換關系D.立體像對同名像點的視差關系4.像片傾斜引起的像點位移（傾斜誤差）的規(guī)律是（）A.位移方向垂直于等比線，位移大小與像點到等角點的距離成正比B.位移方向平行于主縱線，位移大小與像點到主點的距離成反比C.位移方向垂直于主橫線，位移大小與像片傾角的正弦值成反比D.位移方向平行于等比線，位移大小與像片比例尺的平方成正比5.相對定向的目的是（）A.確定像片在地面坐標系中的絕對位置和姿態(tài)B.恢復立體像對兩張像片之間的相對位置和姿態(tài)，建立與地面相似的立體模型C.消除像片傾斜和地形起伏引起的像點位移D.求解像片外方位元素中的線元素（Xs、Ys、Zs）6.數(shù)字攝影測量中，影像匹配的核心任務是（）A.確定同名像點的坐標B.計算像片外方位元素C.生成數(shù)字正射影像（DOM）D.構建數(shù)字高程模型（DEM）7.立體像對的“核線”是指（）A.像片主點與地面點的連線在像平面上的投影B.同一攝站發(fā)出的兩條光線在左右像片上的投影線C.過投影中心且垂直于像平面的直線D.左右像片上同名像點所在的對應直線8.攝影測量中，“內方位元素”包含的參數(shù)是（）A.像主點坐標（x0,y0）、主距fB.投影中心坐標（Xs,Ys,Zs）、主距fC.像主點坐標（x0,y0）、三個旋轉角（φ,ω,κ）D.投影中心坐標（Xs,Ys,Zs）、三個旋轉角（φ,ω,κ）9.下列哪種誤差屬于系統(tǒng)誤差，可通過模型改正消除（）A.像片壓平誤差B.大氣折光引起的投影差C.量測像點坐標時的偶然誤差D.攝影機物鏡畸變差10.無人機傾斜攝影測量中，“五鏡頭相機”通常包含（）A.1個垂直鏡頭+4個傾斜鏡頭（前、后、左、右）B.2個垂直鏡頭+3個傾斜鏡頭（前、后、左）C.3個垂直鏡頭+2個傾斜鏡頭（左、右）D.4個垂直鏡頭+1個傾斜鏡頭（前）二、填空題（每空1分，共20分）1.攝影測量學按用途可分為（）和（），按處理手段可分為模擬攝影測量、解析攝影測量和（）。2.像片的內方位元素包括（）、（）和（）。3.地形起伏引起的像點位移稱為（），其位移方向（）（填“朝向”或“背離”）像底點，位移大小與（）成正比，與（）成反比。4.立體像對的相對定向需要解算（）個相對定向元素，絕對定向需要解算（）個絕對定向元素（平移、縮放、旋轉）。5.數(shù)字攝影測量的核心產(chǎn)品包括（）（DOM）、（）（DSM）和（）（DLG）。6.航攝像片的重疊包括（）重疊和（）重疊，一般要求航向重疊度不小于（）%，旁向重疊度不小于（）%。7.共線方程的數(shù)學表達式中，包含（）個外方位元素參數(shù)（3個線元素+3個角元素）和（）個內方位元素參數(shù)。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述中心投影與正射投影的區(qū)別，并說明航攝像片為何屬于中心投影。2.像片糾正的目的是什么？常用的像片糾正方法有哪些？各適用于什么場景？3.相對定向和絕對定向的主要區(qū)別是什么？分別需要哪些已知條件？4.解釋“像點位移”的概念，并說明傾斜誤差與投影差的異同。5.數(shù)字攝影測量中，如何利用影像匹配技術生成數(shù)字高程模型（DEM）？四、計算題（每題10分，共20分）1.已知某航攝相機的主距f=120mm，像幅為23cm×23cm，航高H=2400m，地面平均高程h=400m。（1）計算像片的平均比例尺；（2）若地面有一點A，其高程為hA=800m，計算該點在像片上的投影差Δr（假設像點到像底點的距離r=5cm）。2.某立體像對的左像片外方位元素為（Xs1=5000m,Ys1=6000m,Zs1=3000m,φ1=0°,ω1=0°,κ1=0°），右像片外方位元素為（Xs2=5100m,Ys2=6000m,Zs2=3000m,φ2=0°,ω2=0°,κ2=0°）。地面點P的坐標為（XP=5500m,YP=6000m,ZP=2000m）。（1）寫出共線方程的具體形式（不考慮內方位元素誤差，x0=y0=0）；（2）計算點P在左、右像片上的像點坐標（x1,y1）和（x2,y2）；（3）計算該像對的左右視差p=x1-x2和上下視差q=y1-y2。五、論述題（20分）結合實際應用，論述數(shù)字攝影測量與傳統(tǒng)模擬/解析攝影測量的主要差異，并分析數(shù)字攝影測量在智慧城市建設中的應用價值。答案及解析一、單項選擇題1.B（中心投影的投影光線交于投影中心，正射投影的投影光線平行）2.D（比例尺=f/H=0.15m/3000m=1:20000）3.A（共線方程的本質是像點、投影中心、地面點三點共線）4.A（傾斜誤差的位移方向垂直于等比線，大小與像點到等角點的距離r成正比，與f成反比）5.B（相對定向恢復像對的相對位置，建立立體模型；絕對定向才是確定絕對位置）6.A（影像匹配的核心是找到同名像點，為后續(xù)測圖提供數(shù)據(jù)）7.D（核線是左右像片上同名像點所在的對應直線，同一核線上的點對應同一物方點）8.A（內方位元素是確定投影中心與像片關系的參數(shù)：x0,y0,f）9.D（物鏡畸變差是系統(tǒng)誤差，可通過標定參數(shù)改正；其他選項多為偶然誤差或無法模型化的誤差）10.A（五鏡頭相機通常包含1個垂直鏡頭和4個傾斜鏡頭，覆蓋前、后、左、右四個方向）二、填空題1.地形攝影測量；非地形攝影測量；數(shù)字攝影測量2.像主點橫坐標x0；像主點縱坐標y0；主距f3.投影差；背離；地面點高程與起始面的高差Δh；攝影比例尺分母m（或航高H與主距f的比值）4.5；7（3個平移+1個縮放+3個旋轉）5.數(shù)字正射影像；數(shù)字表面模型；數(shù)字線劃圖6.航向；旁向；60；307.6；3（x0,y0,f）三、簡答題1.區(qū)別：中心投影的投影光線匯聚于一點（投影中心），投影結果會因物體到投影中心的距離不同產(chǎn)生變形；正射投影的投影光線平行且垂直于投影面，投影結果無變形（相當于物體的正投影）。原因：航攝像片是通過攝影機鏡頭（投影中心）將地面點投影到像平面上形成的，所有投影光線均通過鏡頭中心（投影中心），因此屬于中心投影。2.目的：消除像片傾斜引起的傾斜誤差和地形起伏引起的投影差（或部分消除），將中心投影的像片轉換為正射投影的影像（或具有統(tǒng)一比例尺的正射像片）。方法及適用場景：光學機械糾正：利用糾正儀通過光學投影的方式實現(xiàn)，適用于模擬攝影測量時代的像片糾正，需接觸式處理像片；數(shù)字糾正：通過計算機對數(shù)字影像進行幾何變換和灰度重采樣，適用于數(shù)字攝影測量，可靈活處理不同傾角、不同航高的影像，支持高精度糾正。3.主要區(qū)別：目的：相對定向恢復像對的相對位置和姿態(tài)，建立與地面相似的立體模型（模型比例尺任意）；絕對定向將立體模型納入地面坐標系，確定模型的絕對位置、姿態(tài)和比例尺。已知條件：相對定向僅需像對內部的同名像點（至少5對）；絕對定向需要至少3個地面控制點（提供模型點與地面點的坐標對應關系）。4.像點位移：地面點在像片上的實際位置與理想位置（如水平像片上的位置）的差異。異同：相同點：均導致像點位置偏移，影響像片量測精度。不同點：傾斜誤差由像片傾斜引起，位移方向垂直于等比線，與像片傾角α和像點到等角點的距離r有關；投影差由地形起伏引起，位移方向背離（或朝向）像底點，與地面點高差Δh和像點到像底點的距離r有關。5.流程：影像匹配：在左右立體像對中尋找同名像點（通過特征匹配或區(qū)域匹配算法），獲取大量同名點的像坐標；空間前方交會：利用同名像點的像坐標和像片外方位元素，計算對應地面點的三維坐標（X,Y,Z）；DEM生成：將離散的地面點坐標插值為規(guī)則格網(wǎng)或三角網(wǎng)，生成連續(xù)的數(shù)字高程模型；精度優(yōu)化：通過濾波（如去除非地面點）、插值方法選擇（如反距離加權、克里金插值）提高DEM精度。四、計算題1.（1）平均比例尺分母m=(Hh)/f=(2400m400m)/0.12m=2000/0.12≈16667，即比例尺約為1:16667。（2）投影差Δr=(r·Δh)/(Hh)=(0.05m·(800m400m))/(2400m400m)=(0.05×400)/2000=0.01m=1cm（Δh為地面點與起始面的高差，此處起始面為平均高程400m，故Δh=800-400=400m）。2.（1）共線方程（x0=y0=0）：xy由于φ=ω=κ=0°，旋轉矩陣R為單位矩陣，即a1=1,b1=0,c1=0；a2=0,b2=1,c2=0；a3=0,b3=0,c3=1。（2）左像片（Xs1=5000,Ys1=6000,Zs1=3000）：分母項：0×(5500-5000)+0×(6000-6000)+1×(2000-3000)=-1000mx1=-f×[(1×(5500-5000)+0+0)/(-1000)]=-f×(500/-1000)=-f×(-0.5)=0.5f假設f=150mm（題目未明確，通常取150mm），則x1=0.5×150mm=75mm；y1=-f×[(0+1×(6000-6000)+0)/(-1000)]=0mm。右像片（Xs2=5100,Ys2=6000,Zs2=3000）：分母項：0×(5500-5100)+0×(6000-6000)+1×(2000-3000)=-1000mx2=-f×[(1×(5500-5100)+0+0)/(-1000)]=-f×(400/-1000)=0.4f=60mm；y2=0mm（同理）。（3）左右視差p=x1x2=75mm60mm=15mm；上下視差q=y1y2=0mm0mm=0mm（符合相對定向條件）。五、論述題主要差異：1.數(shù)據(jù)載體：傳統(tǒng)攝影測量以像片（光學像片或膠片）為載體，需通過物理接觸（如糾正儀、立體測圖儀）處理；數(shù)字攝影測量以數(shù)字影像為載體，通過計算機軟件處理，無接觸式操作。2.處理流程：傳統(tǒng)方法依賴人工操作（如像片定向、立體量測），自動化程度低；數(shù)字攝影測量通過影像匹配、自動空三、智能解譯等技術實現(xiàn)自動化或半自動化處理，效率顯著提升。3.產(chǎn)品形式：傳統(tǒng)方法主要輸出線劃圖（DLG）、模擬正射影像；數(shù)字攝影測量可生成DOM、DSM、三維模型（如傾斜攝影三維模型）、點云等多類型產(chǎn)品，支持空間分析。4.精度控制：傳統(tǒng)方法受儀器精度和人工操作限制；數(shù)字攝影測量通過算法優(yōu)化（如光束法平差）和多源數(shù)據(jù)融合（如GNSS輔助），精度更穩(wěn)定，可達到毫米級（近景攝影測量）或厘