像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
摄影测量后方交会
单张相片后方交会目录●作业任务 (3)●解算原理 (3)●具体过程 (4)●算法描述及程序流程 (4)●计算结果 (7)●结果分析 (8)●心得体会及建议 (8)●参考文献 (9)一，作业任务已知摄影机主距f=153.24mm，四对点的像点坐标与相应地面坐标列入下表：表1-1计算近似垂直摄影情况下后方交会解。
二，解算原理【关键词1】中心投影构像方程在摄影测量学中，最重要的方程就是中心投影构像方程（图2-1）。
这个方程将地面点在地面摄影测量坐标系中的坐标（物方坐标）和地面点对应像点的像平面坐标联系起来。
在解析摄影测量与数字摄影测量中是极其有用的。
在以后将要学习到的双像摄影测量光束法、解析测图仪原理及数字影像纠正等都要用到该式。
图2-1在上述公式中：x和y分别为以像主点为原点的像点坐标，相应地面点坐标为X,Y,Z，相片主距f以及外方位元素Xs，Ys，Zs，ψ，ω，κ。
而在此次作业中，就是已知四个地面控制点的坐标以及其对应的像点坐标，通过间接平差原理来求解此张航片的外方位元素。
【关键词2】间接平差在一个平差问题中，当所选的独立参数X的个数等于必要观测值t时，可将每个观测值表达成这t个参数的函数，组成观测方程，然后依据最小二乘原理求解，这种以观测方程为函数模型的平差方法，就是间接平差方法间接平差的函数模型为：随机模型为：平差准则为：VtPV=min【关键词3】单像空间后方交会利用至少三个已知地面控制点的坐标A（Xa，Ya，Za）、B（Xb，Yb，Zb）、Z（Xc，Yc，Zc），与其影像上对应的三个像点的影像坐标a（xa，ya）、b（xb，yb）、c（xc，yc），根据共线方程，反求该像点的外方位元素Xs，Ys，Zs，ψ，ω，κ。
这种解算方法是以单张像片为基础，亦称单像空间后方交会。
在此次作业中，就是已知四个控制点在地面摄影测量坐标系中的坐标和对应的像点坐标。
由此可以列出8个误差方程，存在两个多余观测数，则n=2。
摄影考试重点题目与答案
名词解释1。
摄影测量学:利用光学摄影机摄影的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学技术2。
像点位移:当地面起伏、像片倾斜时,地面点在像片上的构像相对理想情况时产生的位置差异。
3．摄影比例尺：摄影像片当作水像片，地面取平均高程时，这时像片上的一段的水平距L 之比为摄影比例尺.4。
数字影像相关：利用计算机对数字影像进行数字计算的方式完成影像的相关，识别出两幅（或多幅）影像的同名像点。
5．解析空中三角测量：以像点坐标为依据，采用一定的数学模型，用少量控制点作为平差条件，解求加密点物方坐标的理论方法或作业过程。
6．摄影基线：相邻两摄站点之间的连线7．航线弯曲度：偏离航线两端像片主点间的直线最远的像主点到该直线的距离与该直线距离之比。
8．立体像对：在航空摄影时，同一条航线相邻摄站拍摄的两张像片具有60％左右的重叠度，这两张像片成为立体像对。
9．相对定向：确定一个立体像对中两张像片相对位置的参数10。
绝对定向：确定相对定向所建立的几何模型的比例尺和模型空间方位。
11。
中心投影:投影光线相互平行的投影12.影像内定向：将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平面坐标系中坐标的过程13.摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点间的空间距离14。
航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度15。
像片的外方位元素：确定摄影瞬间像片在空间坐标系中位置和姿态的参数。
或称为表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数.16。
内方位元素：确定投影中心(物镜后节点)相对于像平面位置关系的参数17。
核线相关:沿核线寻找同名像点18.DEM：数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型19。
影像数字化:将透明正片或负片放在影像数字化器上，把像片上像点的灰度值用数字形式记录下来，此过程为影像数字化20。
模型绝对定向：用已知的地面控制点求解相对定向所建立的几何模型的比例尺和模型空间方位元素21。
同名核线：同一核面与左右影像相交形成的两条核线，其中核面指物方点与摄影基线所确定的平面22.同名像点：同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心在左右像片上构成的像点称为同名像点。
摄影测量坐标系
原点：投影中心S x、y轴：分别平行于o-xy的坐标轴 z轴：主光轴方向（os方向为正）
a（x,y,-f）
像
zy x
空
s
间
直
y ox
角
a
坐
标
系
a(x,y,-f)
返回目录
第三章 摄影测量基础知识
§3-4 摄影测量常用的坐标系统
三、像空间辅助坐标系（ S-XYZ ）
S
一
像
yf
片 内
o y0
x
p x0
方
位 元
内方位元素（x0,y0,f）可恢复摄影光束
确定摄影瞬间像片在地面坐标系中空间位置和姿态的参数
1、外方位线元素：描述
二 摄影中心在地面空间直角 s
像 坐标系中的位置(Xs、Ys、 Zs)
片
外
Z
方
Zs
Y
位
元 素
Xs
Ys
D
o
2、外方位角元 素：描述像片在 摄影瞬间的空间
arctg ( b 3 ) c3
arcsin( a 3 ) arctg ( a 2 )
a1
3、以Z 轴为主轴的A--v系统的坐标变换
X
x x
Y
RAR
Rv
y
Ry
Z
z z
R RARRv
cosA sinA 0 1 0
0 cosv sinv 0
sinA cosA 00 cos sinsinv cosv 0
arctg ( a 3 ) c3
arcsin( b 3 ) arctg ( b 1 )
b2
2、以X 轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换
摄影测量基本原理
摄影测量是利用摄影手段获取被测物体的影像数据，经过处理和分析，确定被测物体的形状、大小、位置和其他几何特征的技术。
其基本原理包括以下几个方面：
1. 透视投影原理：相机通过透镜将三维空间中的物体映射到二维影像平面上，这个过程遵循透视投影原理。
根据透视投影原理，可以确定物体在影像中的坐标和尺寸关系。
2. 共线方程：共线方程是摄影测量中的基本关系式，它描述了像点、摄影中心和物点之间的几何关系。
通过共线方程，可以根据像点的坐标和已知的摄影参数，计算出物点的坐标。
3. 光束法平差：光束法平差是摄影测量中的一种重要数据处理方法。
它通过最小二乘法对观测数据进行平差计算，同时考虑相机的内方位元素和物点的坐标，以提高测量的精度和可靠性。
4. 立体视觉原理：通过在不同位置拍摄同一物体的两张或多张影像，可以利用人眼或计算机的立体视觉原理，重建物体的三维形状和空间位置。
5. 地面控制点：为了提高摄影测量的精度，通常需要在实地测量一些地面控制点的坐标，并将其与摄影测量获得的坐标进行联合解算，以修正测量误差。
6. 数字摄影测量：现代摄影测量技术通常采用数字摄影设备获取影像数据，并利用计算机和相关软件进行处理和分析，实现自动化测量和数据处理。
总之，摄影测量的基本原理是利用相机拍摄的影像数据，结合透视投影原理、共线方程、光束法平差和立体视觉原理等，计算出被测物体的空间位置和几何特征。
摄影测量技术中的相对定向与绝对定向方法
摄影测量技术中的相对定向与绝对定向方法摄影测量技术是一种利用相机和其他测量设备获取地理空间信息的方法。
其中，相对定向和绝对定向是摄影测量技术中两个重要的步骤。
相对定向是指通过观测影像中的物体在不同视角下的位置关系来确定相机的内外参数，从而实现影像的三维重建和测量；绝对定向则是通过与地面控制点的测量，将影像与地面坐标系统进行联系。
相对定向是摄影测量中的第一个步骤，其目的是确定相机在观测过程中的内外参数。
内参数包括相机的焦距、主点位置等参数，它们决定了相机成像的几何关系。
外参数则包括相机的姿态（即相机在空间中的位置和方向）以及相对于地面的高度。
通过观测同一物体在不同视角下的位置关系，可以解算出这些参数，并实现影像的三维重建和测量。
相对定向的方法有多种，其中最常用的是基于影像块的解算方法。
通过选择多张具有重叠部分的影像，建立它们之间的对应关系，可以实现相机参数的解算。
这一方法的优势在于可以使用标准的相机校准方法来获取相机的内参数，并通过解算得到相机的外参数。
这样可以大大简化相对定向的过程，并提高定向的精度。
另一种相对定向方法是使用控制点进行解算。
这种方法需要人工标记控制点，并测量其在影像中的位置。
然后通过观测控制点在不同视角下的位置关系，解算出相机的内外参数。
这种方法的优势在于可以很好地利用现有的地面控制点，提高定向的精度。
但是它也有一定的局限性，需要大量的人工标记和测量工作，对操作人员的要求较高。
相对定向的结果可以用来实现影像的三维重建和测量。
通过将影像的像点与其在地面上的空间位置进行联系，可以实现影像的测量和定位。
这一过程称为绝对定向。
绝对定向需要借助地面控制点的测量结果，将影像的像点与地面坐标系统进行联系。
这样就可以通过影像中的像点确定其在地面上的位置，实现测量和定位的功能。
绝对定向的方法也有多种，其中最常用的是直接法和间接法。
直接法是通过影像中的控制点来直接解算出影像的绝对定向结果。
这种方法优点在于简单直接，但对控制点的要求较高。
测绘技术中的地面摄影测量
测绘技术中的地面摄影测量地面摄影测量是测绘技术中常用的一种方法，通过利用摄影机对地面进行拍摄，结合地面控制点的测量数据，来获取和分析地面的形状和特征。
地面摄影测量广泛应用于地图制作、土地规划、城市建设、遥感监测等领域，具有重要的意义和应用价值。
首先，地面摄影测量的原理是基于相对定向和绝对定向的方法。
相对定向是指利用摄影机与地面之间的相对角度关系，通过计算图像上的像点坐标与摄影机在空间坐标系中的位置关系，来确定像点的地面坐标。
绝对定向是指利用地面控制点的地面坐标和分析图像上的相对尺度、相对方位关系，来确定整个图像的地面坐标。
这两种方法相互补充，可以消除图像上的畸变，提高测量精度。
其次，地面摄影测量中的摄影机和控制点的选择非常重要。
摄影机的参数包括焦距、感光元件大小和位姿等，选择合适的摄影机参数有助于提高图像质量和测量精度。
控制点的选择需要考虑地面覆盖范围、地理位置和分布密度等因素，选取足够数量的控制点有助于提高地面摄影测量的精度和可靠性。
地面摄影测量中的数据处理也是非常重要的一步。
数据处理主要包括图像预处理、相对定向、绝对定向和三维坐标计算等过程。
图像预处理包括图像去畸变、增强和配准等，通过这些步骤可以提高图像的质量和准确性。
相对定向是确定每个像点的地面坐标，通常采用像对法或像控法来计算像点的三维坐标。
绝对定向是将相对坐标转化为绝对坐标，通过控制点的地面坐标和图像的相对尺度和相对方位关系来实现。
最后，根据相对坐标和绝对坐标，可以计算出三维坐标，生成地面模型和地图。
地面摄影测量的应用非常广泛。
在地图制作中，地面摄影测量可以获取地理位置、地形和地貌等信息，生成不同尺度的地图产品，用于城市规划、水资源管理等领域。
在土地规划中，地面摄影测量可以分析地块的大小、形状和位置关系，为土地的开发和利用提供决策支持。
在城市建设中，地面模型和地图可以为道路、桥梁和建筑物的设计和施工提供参考。
在遥感监测中，地面摄影测量可以获取大范围地表的信息，用于环境保护、农业生产等领域。
测量常用的五种坐标系
测量常用的五种坐标系
1)像平面坐标系以像主点O为原点建立起来的右手直角坐标
系O-XY
2)像空间坐标系:以摄影中心S为坐标原点,平面坐标坐标
X,Y与像平面坐标系中X,Y轴平行,Z轴与摄影光束轴重合,建立的
空间右手直角坐标系S-xyz
3)像空间辅助坐标系:由于每张像片的像空间坐标系都不同,
所以需要建立一个统一的坐标系,用S-XYZ表示,坐标原点仍然取
摄影中心S,有下列三种情况:(1)取X,Y,Z平行于地面摄影测量坐标
系D-XYZ,这样同一像点a在像空间坐标系中坐标是X,Y,Z=-f,在
像空间辅助坐标系中坐标是X,Y,Z(2)以每条航带的第一张像片的像
空间坐标系作为像空间辅助坐标系(3)是以每个像片对的左像片摄影中心为坐标原点,摄影基线为X轴,以X轴和摄影光束形成的XZ平面,过原点作垂直于XZ平面(左核面)的Y轴构成右手直角坐标系.
4)地面测量坐标系:指高斯克吕6和3带投影下的平面直角坐标系和定义在某一高程基准面的高程,形成的空间左手直角坐标系
T-X t Y T Z T。
5)地面摄影测量坐标系:坐标原点在测区的某一地面点上,X
轴大致与航向一致的水平方向,Y轴垂直于X轴,Z轴沿铅垂方向,构成右手直角坐标系D-XYZ。
摄影测量学 10像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
镜头畸变
大气折光
地球曲率
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变换）
X p sin Y p cos b a Z p Z t
a
cos X t sin Y t
逆变换（由摄影测量坐标系1 b Yt a Zt 1
a X p Y p b
Z
p
三、物空间坐标近似坐标变换 (高程)
• 地球曲率引起的高程差
Z R
A O
2
A O 2R
r
r
x y
r
r
二、像片系统误差预改正（大气折光差改正）
• 大气折光引起像点在径向的变形
r ( f
其中， r f r
2
f
)r f r f
a a’ s
n0 n H n0 n H
•
大气折光引起像点在坐标向的变形
dx dy x r y r
r r
A
二、像片系统误差预改正（地球曲率）
《摄影测量学》（上）第六章
像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
武汉大学
遥感信息工程学院 摄影测量教研室
主要内容
一、解析内定向 二、像片系统误差预改正
1、摄影材料变形改正 2、摄影机物镜畸变差改正 3、大气折光差改正 4、地球曲率改正
三、物空间坐标近似坐标变换
1、平面坐标变换 2、高程改正
影像框标点
光学框标
• 地球曲率引起像点在径向的变形
H 2 Rf
2
r
3
A
o
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
x r x r
y r y r
二、像片系统误差预改正（大气折光差改正）
• 大气折光引起像点在径向的变形
r
(
f
r2 f
)rf
其中，
rf
n0 nH n0 nH
r f
• 大气折光引起像点在坐标向的变形
dx x r r
X
2 t
Yt2
a2 b2
X
2 p
Y
2 p
X
2 t
Yt2
Xp Yt
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换）
X t
Yt
1
b
Yp
三、物空间坐标近似坐标变换 (高程)
• 地球曲率引起的高程差
ZR AO
x a0 a1xa2y y b0 b1xb2y
• 四个框标位于像片的中央时可用 比例缩放
x x Lx lx
y x Ly ly
二、像片系统误差预改正（摄影机物镜畸变差）
• 摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数
xx(k0 k1r2 k2r4) yy(k0 k1r2 k2r4)
• 摄影机鉴定时提供各向径物镜畸变差值
AO 2R
AO2D2ZR 2D2
Z R
D2 2R
D Ao
Z R
2R
本讲参考资料 教材
张剑清，潘励，王树根 编著，《摄影测量学》，武汉大学出版社
参考书
1、李德仁，郑肇葆 编著，《解析摄影测量学》，测绘出版社
像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
主要内容
一、解析内定向
二、像片系统误差预改正
1、摄影材料变形改正 2、摄影机物镜畸变差改正 3、大气折光差改正 4、地球曲率改正
三、物空间坐标近似坐标变换
1、平面坐标变换 2、高程改正
二、像片系统误差预改正（摄影材料变形）
• 四个框标位于像片的四个角隅时 可用仿射变换
A
dy y r r
a a’ s
二、像片系统误差预改正（地球曲率）
• 地球曲率引起像点在径向的变形
H r3 2 Rf 2
Ao
• 地球曲率引起像点在坐标向的变形
x x r
y y r
二、像片系统误差预改正
• 内定向并经系统误差预改正后的像点坐标
xxxdxx yyydyy
内定向
镜头畸变
大气折光
地球曲率
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变换）
X
Y
p p
sin cos
cos X t
sin
Yt
b a
a Xt
b
Yt
Z p Zt
Yp Xt 1
a X p Yt Y p X t
X
2 t
Yt2
b
X
p X t Y p Yt