1. 攝影測量內(nèi)定向的作用

原理：

經(jīng)緯儀是望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械部分，使望遠(yuǎn)鏡能指向不同方向。經(jīng)緯儀具有兩條互相垂直的轉(zhuǎn)軸，以調(diào)校望遠(yuǎn)鏡的方位角及水平高度。此類架臺結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，主要配合地面望遠(yuǎn)鏡（大地測量、觀鳥等用途）使用，若用來觀察天體，由于天體的日周運(yùn)動方向通常不與地平線垂直或平行，因此需要同時轉(zhuǎn)動兩軸并隨時間變換轉(zhuǎn)速才能追蹤天體，不過視場中其它天體會相對于目標(biāo)天體旋轉(zhuǎn)，除非加上抵消視場旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，否則不適合用于長時間曝光的天文攝影。

經(jīng)緯儀包括基座、度盤（水平度盤和豎直度盤）和照準(zhǔn)部三個部分。基座用來支撐整個儀器。水平度盤用來測量水平角。照準(zhǔn)部上有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)管以及讀數(shù)裝置等等。

經(jīng)緯儀是測量工作中的主要測角儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。測量時，將經(jīng)緯儀安置在三腳架上，用垂球或光學(xué)對點(diǎn)器將儀器中心對準(zhǔn)地面測站點(diǎn)上，用水準(zhǔn)器將儀器定平，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測量目標(biāo)，用水平度盤和豎直度盤測定水平角和豎直角。按精度分為精密經(jīng)緯儀和普通經(jīng)緯儀；按讀數(shù)設(shè)備可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)經(jīng)緯儀；按軸系構(gòu)造分為復(fù)測經(jīng)緯儀和方向經(jīng)緯儀。此外，有可自動按編碼穿孔記錄度盤讀數(shù)的編碼度盤經(jīng)緯儀；可連續(xù)自動瞄準(zhǔn)空中目標(biāo)的自動跟蹤經(jīng)緯儀；利用陀螺定向原理迅速獨(dú)立測定地面點(diǎn)方位的陀螺經(jīng)緯儀和激光經(jīng)緯儀；具有經(jīng)緯儀、子午儀和天頂儀三種作用的供天文觀測的全能經(jīng)緯儀；將攝影機(jī)與經(jīng)緯儀結(jié)合一起供地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀等。

2. 攝影測量相對定向的目的是為了消除

礦井定向概括說來可分為兩大類:一類是從幾何原理出發(fā)的幾何定向;另一類則是以物理特性為基礎(chǔ)的物理定向。

幾何定向分為：

(1)通過乎酮或斜井的幾何定向;

(2)通過一個立井的幾何定向(一井定向)，

(3)通過兩個立井的幾何定向(兩井定向)。

物理定向可分為：

(1)用精密磁性儀器定向;

(2)用投向儀定向;

(3)用陀螺經(jīng)緯儀定向。

通過平酮或斜井的幾何定向，只需通過斜井或平嗣敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，對地面和井下進(jìn)行連測即可。用精密磁性儀器和投向儀定向，因其定向精度與操作使用的方便程度等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如陀螺經(jīng)緯儀定向，所以這里不再詳細(xì)討論。

《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定的聯(lián)系測量的主要精度要求見表3-1。

《煤礦測量規(guī)程》中幾何定向的限差，是根據(jù)目前各礦的實(shí)際定向精度制定的。根據(jù)一些局礦的統(tǒng)計(jì)資料，求得兩次獨(dú)立定向平均值的中誤差Ma0和兩次獨(dú)立定向值的允許互差△a列于表3-2。

陀螺經(jīng)緯儀精度級別是按實(shí)際達(dá)到的一測回測量陀螺方位角的中誤差確定的，分為+15"和士25"兩級，并依此規(guī)定陀螺經(jīng)緯儀定向的各項(xiàng)限差?！耙淮瓮勇萁?jīng)緯儀定向”系指按照陀螺經(jīng)緯儀一次定向程序所求得的并下定向邊的坐標(biāo)方位角的全過程。獨(dú)立進(jìn)行兩次陀螺經(jīng)緯儀定向測量的目的是:增加陀螺經(jīng)緯儀定向的可靠性;提高井下定向邊的陀螺定向精度，以便在井下導(dǎo)線中加測陀螺定向邊而構(gòu)成方向附合導(dǎo)線時，陀螺定向邊的精度相對導(dǎo)線測角精度而言。能起到控制作用。

3. 攝影測量學(xué)內(nèi)定向

相對定向元素(elements of relative orientation)是指確定攝影瞬間相鄰兩航片間（兩張像片）相對位置和姿態(tài)的參數(shù)，相對定向元素共有5個。根據(jù)相對定向時所選坐標(biāo)系的不同，常采用兩種系統(tǒng)：連續(xù)像對相對定向元素(保持一張像片不動，通過平移和旋轉(zhuǎn)另一張像片來確定兩張像片間相對位置的參數(shù))；單獨(dú)像對相對定向元素(同時旋轉(zhuǎn)兩張像片以確定它們間相對位置的參數(shù))。

相對定向元素

確定一個像對的兩種像片相對位置關(guān)系所需要的元素叫做相對定向元素。它是描述立體像對中兩張像片的相對位置和姿態(tài)關(guān)系的元素。一個像對的相對定向元素共有5個，這5個相對定向元素隨著所選取的像空間輔助坐標(biāo)系的不同，通常有兩種不同的表達(dá)形式。

連續(xù)像對的相對定向元素

欲恢復(fù)一個像對兩張像片之間的相關(guān)位置，可以以像對的左片為基準(zhǔn)，只通過確定右片相對于左片的5個元素(by，bz，αx，ω，k)來實(shí)現(xiàn)。由于這種相對定向元素能連續(xù)地恢復(fù)相鄰或一條航線上所有投影光束之間的相對方位，故這種相對定向元素被稱為連續(xù)像對的相對定向元素。其中，by、bz為攝影基線在像空間輔助坐標(biāo)系中Y、Z坐標(biāo)軸上的投影，稱為攝影基線的兩個分量；αx為右像片主光軸S2O2在X2Z2坐標(biāo)面上的投影與Z2軸的夾角；ω為右像片主光軸S2O2與X2Z2坐標(biāo)面之間的夾角；k為Y2軸在右像片平面上的投影與右像片像平面坐標(biāo)系y2軸之間的夾角。

單獨(dú)像對的相對定向元素

欲恢復(fù)一個像對兩張像片的相關(guān)位置，還可以選擇攝影基線B為像空間輔助坐標(biāo)系的X軸，通過確定左、右片的5個元素(αx1，k1，ω2，αx2，k2)來實(shí)現(xiàn)。由于采用這種相對定向元素來確定一個像對的兩種像片相對位置時，左、右光束需要分別移動才能實(shí)現(xiàn)，這種相對定向元素考慮建起一個像對的立體幾何模型(即稱單模型或獨(dú)立模型)，而不顧及相鄰模型間的連續(xù)性，故這種相對定向元素稱為單獨(dú)像對的相對定向元素。其中，ω2為左、右兩像片主核面之間的夾角，由左核面起算，逆時針為正，順時針為負(fù)；αx1、αx2為左、右主核面上左、右主光軸與攝影基線垂線之間的夾角，由垂線起算，順時針為正，逆時針為輔；k1、k2為左、右主核線與左、右像平面坐標(biāo)系x軸間的夾角，由主核線起算，逆時針至x軸正方向?yàn)檎?/p>

目的：為測繪地形圖提供定向控制點(diǎn)和像片定向參數(shù)?測定大范圍內(nèi)界址點(diǎn)的統(tǒng)一坐標(biāo)測定大范圍內(nèi)界址點(diǎn)的統(tǒng)一坐標(biāo)?單元模型中大量地面點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算單元模型中大量地面點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算?解析近景攝影測量和非地形攝影測解析近景攝影測量和非地形攝影測量

意義：不觸及被量測目標(biāo)即可測定其位置和幾不觸及被量測目標(biāo)即可測定其位置和幾何形狀?可快速地在大范圍內(nèi)同時進(jìn)行點(diǎn)位測定可快速地在大范圍內(nèi)同時進(jìn)行點(diǎn)位測定，以節(jié)省野外測量工作量，以節(jié)省野外測量工作量?不受通視條件限制不受通視條件限制?攝影測量平差時，區(qū)域內(nèi)部精度均勻，攝影測量平差時，區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且不受區(qū)域大小限制

4. 航空攝影測量相對定向

常用的建筑測量儀器主要有：測距儀、測量儀、經(jīng)緯儀、平板儀、水準(zhǔn)儀、激光測量儀、速測儀、投影儀、陀螺經(jīng)緯儀、測圖儀、攝影儀等。

1、測距儀

應(yīng)用電磁波運(yùn)載測距信號測量兩點(diǎn)間距離的儀器。測程在5～20公里的稱為中程測距儀,測程在5公里之內(nèi)的為短程測距儀。精度一般為5mm+5ppm，具有小型、輕便、精度高等特點(diǎn)。生產(chǎn)的雙色精密光電測距儀精度已達(dá)0.1mm+0.1ppm電磁波測距儀已廣泛用于控制、地形和施工放樣等測量中，成倍的提高了外業(yè)工作效率和量距精度。

2、量測儀

攝影測量中用于測定立體像對上同名點(diǎn)的像片平面直角坐標(biāo)和坐標(biāo)差(視差)的儀器。由觀測系統(tǒng)，導(dǎo)軌系統(tǒng)，像片盤，量測系統(tǒng)和照明設(shè)備等部分組成。有的儀器有自動坐標(biāo)記錄裝置，還可直接獲得計(jì)算機(jī)使用的穿孔紙帶，或配有自動拍攝所量測像點(diǎn)影像的裝置。主要用于解析空中三角測量和地面立體攝影測量加密像控點(diǎn)。

3、經(jīng)緯儀

測量水平角和豎直角的儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤與垂直度盤和基座等部件組成。按讀數(shù)設(shè)備分為游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀和電子(自動顯示)經(jīng)緯儀。經(jīng)緯儀廣泛用于控制、地形和施工放樣等測量。中國經(jīng)緯儀系列有:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60六個型號在經(jīng)緯儀上附有專用配件時,可組成：激光經(jīng)緯儀、坡面經(jīng)緯儀等。此外，還有專用的陀螺經(jīng)緯儀、礦山經(jīng)緯儀、攝影經(jīng)緯儀等。

4、平板儀

地面人工測繪大比例尺地形圖的主要儀器。由照準(zhǔn)儀、平板和支架等部件組成。在照準(zhǔn)儀上附加電磁波測距裝置，可使技術(shù)人員工作時更為方便迅速。

5、水準(zhǔn)儀

利用連通管測定兩點(diǎn)間微小高差的儀器。主要是由測深儀和控制器組成的觀測系統(tǒng)。前者用微型電機(jī)作為動力，以測針自動跟蹤水位進(jìn)行觀測，后者由電子設(shè)備部件經(jīng)過測深儀與沉降點(diǎn)有線連接后，指揮任一沉降點(diǎn)進(jìn)行工作，并由數(shù)碼管顯示逐點(diǎn)的觀測值。在良好條件下，觀測精度可達(dá)0.05mm左右。儀器主要用于精密測定建筑物沉降，建筑物安裝及地震預(yù)報(bào)中的傾斜觀測。測量兩點(diǎn)間高差的儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器(或補(bǔ)償器)和基座等部件組成。

按構(gòu)造分：定鏡水準(zhǔn)儀、轉(zhuǎn)鏡水準(zhǔn)儀、微傾水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀。水準(zhǔn)儀廣泛用于控制、地形和施工放樣等測量工作。中國水準(zhǔn)儀的系列標(biāo)準(zhǔn)有：DS05、DS1、DS3、DS10、DS20等型號。在水準(zhǔn)儀上附有專用配件時,可組成激光水準(zhǔn)儀。

6、激光測量

裝有激光發(fā)射器的各種測量儀器。這類儀器較多，其共同點(diǎn)是將一個氦氖激光器與望遠(yuǎn)鏡連接,把激光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒,并使其與視準(zhǔn)軸重合。利用激光束方向性好、發(fā)射角小、亮度高、紅色可見等優(yōu)點(diǎn)，形成一條鮮明的準(zhǔn)直線，做為定向定位的依據(jù)。在大型建筑施工，溝渠、隧道開挖，大型機(jī)器安裝，以及變形觀測等工程測量中應(yīng)用甚廣。

7、速測儀

由電子經(jīng)緯儀、電磁波測距儀、微型計(jì)算機(jī)、程序模塊、存儲器和自動記錄裝置組成，快速進(jìn)行測距、測角、計(jì)算、記錄等多功能的電子測量儀器電子速測儀適用于工程測量和大比例尺地形測量。并能為建立數(shù)字地面模型提供解析數(shù)據(jù)，使地面測量趨于自動化，還可對活動目標(biāo)做跟蹤測量，例如對于港口工程中的船舶進(jìn)出港口的航跡觀測。

8、投影儀

將具有傾斜和地面起伏的中心投影像片變換成正射影像圖的攝影測量專用儀器。正射影像圖具有成圖快速、信息豐富、直觀易識等技術(shù)特點(diǎn)，正射投影儀一般分光學(xué)投影和電子投影兩類，可以聯(lián)機(jī)或脫機(jī)作業(yè),制作正射影像圖

9、陀螺經(jīng)緯儀

將陀螺儀和經(jīng)緯儀組合在一起，用以測定真方位角的儀器。在地球上南北緯度75°范圍內(nèi)均可使用。陀螺高速旋轉(zhuǎn)時，由于受地球自轉(zhuǎn)影響，其軸向子午面兩側(cè)往復(fù)擺動。通過觀測，可定出真北方向。陀螺經(jīng)緯儀主要用于礦山和隧道地下導(dǎo)線測量的定向工作。有的陀螺經(jīng)緯儀用微處理機(jī)進(jìn)行控制，自動顯示測量成果，具有較高的測量精度。激光陀螺經(jīng)緯儀則具有精度較高、穩(wěn)定和成本低的特點(diǎn)。

10、測圖儀

航空攝影測量全能法測圖儀器的統(tǒng)稱。是攝影測量內(nèi)業(yè)成圖的主要儀器。其結(jié)構(gòu)原理是以攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)。由投影系統(tǒng)、量測系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)和繪圖系統(tǒng)組成。儀器按投影方式分為光學(xué)投影、機(jī)械投影和光學(xué)機(jī)械投影三種，按使用范圍分，有專為地面立體攝影經(jīng)緯儀配套的儀器，也有既可供航測成圖又可供地面攝影成圖的全能儀器;有的限于測圖，有的還能用于空中三角測量。

發(fā)展的趨勢是主機(jī)結(jié)構(gòu)趨于簡單，但增加各種外圍設(shè)備，如自動坐標(biāo)記錄裝置，正射投影裝置、數(shù)控繪圖桌等,以擴(kuò)大使用范圍,提高工作效率。另外,解析測圖儀也可歸于全能法測圖儀器,它由帶有反饋系統(tǒng)的高精度立體坐標(biāo)量測儀、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控繪圖桌、控制臺及相應(yīng)的軟件組成。新型解析測圖儀可以聯(lián)機(jī)或脫機(jī)測圖，其人機(jī)對話的數(shù)字?jǐn)z影測量、信息庫、圖解系統(tǒng)用于地籍測量和空中三角測量，可獲取數(shù)字地面模型、斷面圖、進(jìn)行地面攝影測量以及修測更新地圖等。

11、攝影儀

由攝影機(jī)和經(jīng)緯儀組裝而成的供地面攝影測量野外作業(yè)用的主要儀器。攝影機(jī)上有物鏡、暗箱、承片框、檢影器。在承片框上裝有精密的框標(biāo)。

5. 攝影測量絕對定向元素

內(nèi)方位元素是描述攝影中心與像片之間相關(guān)位置的參數(shù),包括三個參數(shù),即攝影中心S到像片的垂距(主距) f 及像主點(diǎn),即f,x0,y0 .在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)x0,y0 . 外定向就是要確定相機(jī)在攝影瞬間的位置和姿態(tài)即外方位元素（Xo,Yo,Zo,ω,φ,κ）.其中Xo,Yo,Zo代表攝影中心在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo),ω,φ,κ描述攝影光束空間姿態(tài)的三個角元素.

6. 簡述攝影測量中的三個定向

．單點(diǎn)定向

　　此方法只適用造斜點(diǎn)較淺的情況，通常井深小于1000米。因?yàn)樵煨秉c(diǎn)較深時，反扭角很難控制，且定向時間較長。施工過程如下：

　?。╨）下入定向造斜鉆具至造斜點(diǎn)位置（注意：井下馬達(dá)必須按廠家要求進(jìn)行地面試驗(yàn)）。

　?。?）單點(diǎn)測斜，測量造斜位置的井斜角，方位角，彎接頭工具面；

　?。?）在測斜照相的同時，對方鉆桿和鉆桿進(jìn)行打印，并把井口鉆桿的印痕投到轉(zhuǎn)盤面的外緣上，作為基準(zhǔn)點(diǎn)；

　　（4）調(diào)整工具面（調(diào)整后的工具面是：設(shè)計(jì)方位角十反扭角）。鎖住轉(zhuǎn)盤、開泵鉆進(jìn)；

　　（5）定向鉆進(jìn)。每鉆進(jìn)2～4個單根進(jìn)行一次單點(diǎn)測斜，根據(jù)測量的井斜角和方位角及時修正反扭矩的誤差，并調(diào)整工具面；

　?。?）當(dāng)井斜角達(dá)到8～10度和方位合適時，起鉆換增斜鉆具，用轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。在單點(diǎn)定向作業(yè)中要注意：

　?、僭诖_定了反扭角和鉆壓后，要嚴(yán)格控制鉆壓的變化范圍，通常在預(yù)定鉆壓±19.6千牛（2噸）內(nèi)變化；

　?、诿看谓訂胃鶗r，鉆桿可能會轉(zhuǎn)動一點(diǎn)，注意轉(zhuǎn)動鉆桿的打印位置至預(yù)定位置；

　　③如果調(diào)整工具面的角度較大（＞90度），調(diào)整后應(yīng)活動鉆具2～3次（停泵狀態(tài)），以便鉆桿扭矩迅速傳遞。

7. 攝影測量影像定向的目的

全站儀角度定后視測量和坐標(biāo)定后視測量是一個概念哦，后視方位角是根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)推算出來的，區(qū)別是一個是計(jì)算器算，一個是儀器算。

后視的目的是定向，只有定向正確了，以后測出的坐標(biāo)才是正確的。即確定從儀器到定向點(diǎn)間的直線，位于坐標(biāo)系里的方位角，定好后所有測出的坐標(biāo)都會在該坐標(biāo)系里。

8. 對攝影測量定位的基本原理和主要應(yīng)用進(jìn)行闡述

坐標(biāo)測量是一種用于測量零件或部件的幾何尺寸、形狀和相互位置的測量方法，通過測量空間任意的點(diǎn)、線、面以及相互位置，獲得被測量幾何型面上各測點(diǎn)的幾何坐標(biāo)尺寸，再由這些點(diǎn)的坐標(biāo)值經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算求出被測零部件的幾何尺寸和形狀位置誤差。