解析空中三角测量基本思想和主要作业过程
空中三角测量技术的原理与实施步骤
空中三角测量技术的原理与实施步骤近年来，空中三角测量技术在测绘和地理空间信息领域得到了广泛应用。
该技术以无人机为平台，利用航摄仪器和遥感图像处理技术，能够高效快速地获取大范围地表信息，为人们提供了全新的测量手段。
本文将探讨空中三角测量技术的原理及其实施步骤。
首先，要了解空中三角测量技术的原理，我们需要知道它的核心概念：视差。
视差是指同一对象在不同视点下的位置差异。
在空中三角测量中，通过在不同角度下获取同一区域的图像，利用图像间的视差信息进行三角测量和地形数据的重建。
这种技术基于视差原理，可以实现对地表特征的高精度测量。
实施空中三角测量技术的第一步是规划飞行任务。
在规划飞行任务时，需要确定测区范围、飞行高度、图像采集方式以及地面控制点的布设。
飞行高度的选择与测区的要求和无人机的性能有关，通常在保证安全的前提下，能够提供足够的分辨率的高度为宜。
对于地面控制点布设，应该选取在测区内分布均匀、易于观测的点，以提高后续数据处理的精度。
接下来是飞行数据的采集与处理。
无人机飞行时携带航摄仪器，通过摄像机对地表进行连续曝光，获取一系列图像。
这些图像需要经过预处理，包括去畸变、配准、校正等操作，以提高数据的精度和一致性。
其中，去畸变是重要的一步，因为摄像机的镜头畸变会导致图像失真，影响后续的数据分析和处理。
在图像处理完成后，就可以进行视差计算和三角测量。
视差计算是利用对应点的图像坐标来计算视差值，从而得到地表高程或地形数据。
而三角测量是将视差信息与地面控制点联合使用，通过几何关系计算出各个点的坐标和地形高度。
这个过程需要借助大量的数学算法和计算模型，以保证计算结果的精度和准确性。
最后，得到测量结果后，还需要进行数据分析和可视化展示。
通过地形数据的分析，可以获得更多的地貌特征和地理信息，为地质勘探、灾害监测等提供有力依据。
同时，通过可视化展示，可以将测量结果以图像或模型的形式呈现，提供给使用者更直观的观察和理解手段。
第三章 解析空中三角测量
▪ 然而从摄影测量观测值与非摄影测量观测值的联 合平差意义上讲，非摄影测量信息中还包括直接 的大地测量观测值、导航数据所提供的影像外方 位元素以及物方点之间存在的相对控制条件等。
第二节 影像连接点的类型与 设置
▪ 在摄影测量作业中，影像间的联系、影像 对的定向等均是通过影像上的连接点来实 现的。
破坏相片药膜面及立体照准、刺点误差大，再加 上与之相应的精密坐标量测仪器，如精密立体坐 标量测仪、单像坐标量测仪正在逐渐退出历史舞 台，故人工转刺点的方法已很少使用。
二．仪器转刺点
▪ 利用转点仪转刺点传统的作业方法。
▪ 转点仪是指专门用来转刺像点的仪器，该类仪器能精确地 在每幅相片上刺出所有的连接点，只要用单像坐标量测仪 便可快速而准确地量测出所有的像点坐标。
▪ 独立模型法平差是先通过相对定向建立起 单元模型，以模型点坐标为观测值，通过 单元模型在空间的相似变换，使之纳人到 规定的地面坐标系，并使模型连接点上残 差的平方和为最小。
▪ 光束法是直接由每幅影像的光线束出发， 以像点坐标为观测值，通过每个光束在三 维空间的平移和旋转，使同名光线在物方 最佳地交会在一起，并使之纳人规定的坐 标系，从而加密出待求点的物方坐标和影 像的方位元素。
▪ 由于它的成本高和不便于作业，目前只在 高精度摄影测量平差，如加密m . N等大地 控制网，数字地籍测量或高精度变形测量 中采用，以及用于科学研究目的。
▪ 为了在影像上可以辨认和量测，地面标志点的大 小需按照影像比例尺来确定。计算标志点直径的 经验公式为：
d 25cm ms /10000
▪ 几种影像比例尺摄影时所采用的标志大小：
➢ 取代大地测量方法，进行三、四等或等外三角 测量的点位测定（要求精度为厘米级）；
空中三角测量分析
五、自检校光束法区域网平差
误差方程
法方程
自检校光束法区域网平差法方程系数阵
×
2
3
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
18
19
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
1，2，…，20 待定点名 A，B，…，O 像片名 平高地面控制点
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
A B C D E F G H I J K L M N O
法方程的解
回代通式：
四、航带法区域网平差
待定点地面坐标计算
将上述坐标反变换到地面坐标
§3-4 光束法空中三角测量
一、基本思想与流程
以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素
基本思想
一、基本思想与流程
像点坐标系统误差预改正 立体像对相对定向 模型连接构建自由航带网 航带模型绝对定向 航带模型非线性改正 加密点坐标计算
基本流程
二、构建自由航带网（连续法相对定向）
归化系数
1
3
5
2
4
6
a
1
3
5
2
4
6
b
X
Y
空中三角测量方法与技巧
空中三角测量方法与技巧在地理测量领域中，空中三角测量是一种非常常见和有效的测量方法。
它通过计算角度、距离和高度的关系来确定地球上不同点之间的位置关系。
空中三角测量方法和技巧的运用，对于地理测绘、城市规划以及导航系统的建立等方面都具有重要意义。
本文将介绍空中三角测量的基本原理、常用仪器和技巧，以期给读者一个系统全面的了解。
1. 基本原理空中三角测量的基本原理是利用三角形的性质来计算位置。
首先，我们需要选择一个适当的控制点，作为测量的基准点。
然后，通过测量每个目标点与基准点之间的角度和距离，以及目标点的高度，我们可以根据三角形的关系计算出目标点的准确位置。
这种测量方法的优点在于可以在较大的范围内进行，而不受地形和障碍物的限制。
2. 常用仪器在空中三角测量中，我们常用的仪器包括全站仪、经纬仪、测距仪和全球定位系统（GPS）等。
全站仪是一种多功能测量仪器，可以同时测量目标点的水平角、垂直角和斜距，它的使用可以大大提高测量的精度和效率。
经纬仪主要用于测量目标点的水平角和垂直角，在一些较小范围的测量中依然具有一定的优势。
测距仪是测量目标点与仪器之间距离的工具，其原理可以分为直接测距和间接测距两种方法，根据具体的测量需求选择适合的方式。
GPS是一种全球卫星定位系统，通过接收卫星信号来测量目标点的位置，它可以在空中三角测量中提供高精度的位置信息。
3. 测量技巧在进行空中三角测量时，有一些技巧是需要注意的。
首先，我们要选取一个合适的控制点作为基准点，该点应当具有较好的稳定性和可靠性，同时应当离目标点较近，以便提高测量精度。
其次，我们应当在测量过程中注意排除误差的影响，例如，在测量角度时要保持仪器的稳定性，避免震动和摇晃。
另外，在测量角度和距离时，要尽量选择正面视距较大的目标点，这样可以减小测量误差。
此外，还需要合理设置观测顺序，以便提高测量效率。
4. 应用领域空中三角测量方法和技巧在许多领域都有广泛应用。
首先，在地理测绘领域，空中三角测量是制作地图和测量地形的重要手段之一。
16-解析空中三角测量(概述)
五、解析空中三角测量所需信息
3、解析空中三角测量中的像点
控制点、定向点、待求点和连接点 航 带 区 域 网 平 差 实 例
控制点---平高点、高程点、平面点
定向点---相对定向和绝对定向点 待求点---为满足测图而需要求解地 面坐标的点 连接点---被相邻像片、相邻模型、相邻航线共用且参与平差的 点，由于起到连接像片、模型或航线的作用，故称为连接点。 注意：在解析空中三角测量中参加平差的点是控制点和连接点
解析空中三角测量
(Analytical Aerial Triangulation)
解析空中三角测量(篇) §1 解析空中三角测量概述 §2 像点坐标的系统误差及其改正 §3 单航带空中三角测量 §4 航带法区域网平差 §5 模型法区域网平差 §6 光束法区域网平差
一、解析空中三角测量的目的
内 容 安 排 二、解析空中三角测量的定义 三、解析空中三角测量的特点
（点定位）+（测图）
摄影定位理论与方法
三、解析空中三角测量的特点
• 不接触被测目标即可测定其位置和形状，对 被测目标是否可以接触无特别要求。 • 可以快速地在大范围内实施点位的测定，节省 大量的野外测量工作。 • 凡从空中摄站可摄取的目标，均可测定其点位， 不受地面通视条件的限制。 • 区域网平差的精度高，内部精度均匀，且不受 区域大小的限制。
该技术又称为解析空中三角测量。 （Analytical Aerial Triangulation ）
二、解析空中三角测量的定义
美国摄影测量协会专业术语委员会的定义：
Analytical Aerial Triangulation An aerial triangulation procedure in which the spatial solution is obtained by computational routines. When performed with aerial photographs, the procedure is referred as analytical aero-triangulation.
卫星遥感与航空摄影测量：解析空中三角测量
（1）基本思想
按照单航带法构成自由航带网；利用本航带的控制点及与上一航带的公共点进行三维空间相似变换，将整区各航线纳入统一的坐标系中；同时解求各航带非线性变形改正系数；计算各加密点坐标。
（2）解算步骤
区域网概算：建立统一的区域网，获得模型点的概略地面摄测量坐标。
区域网整体平差：求解出各航带的非线性改正系数，计算加密点地面测量坐标。
(1)为摄影测量测绘地形图、制作正射影像图提供定向控制点和像片内、外方位元素；
(2)测定大范围内界址点的统一坐标；单元模型中大量地面点坐标的计算；
(3)解析近景摄影测量和非地形摄影测量，用于建筑物变形测量、工业测量等。
意义：
(1)不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状；
(2)可快速地在大范围内同时进行点位测定，以节省野外测量工作量；
解析空中三角测量的出发点：利用少量的外业实测的控制点确定全部影像的外方位元素及加密测图所需的控制点。
1.解析空中三角测量的定义
利用计算的方法，根据航摄像片上所量测的像点坐标以及少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标，称之为解析空中三角测量。俗称摄影测量加密。
2.解析空中三角测量的目的和意义
目的：
平差方法
比较项目
航带法
独立模型法
光束法
平差单元
航带
单元模型
单张像片（光束）
观测值
各点概略地摄坐标
模型坐标
像点坐标
未知数
各航带非线性变形改正系数
各模型空间相似变换参数及加密点坐标
各像片外方位元素及加密点坐标
平差数学模型
多项式
空间相似变换公式
共线方程
原理
近似
严密
空中三角测量论文
浅谈空中三角测量摘要：空中三角测量是摄影测量工作中的一个重要工序，本文描述了自动空中三角测量的定义，简述了自动空中三角测量的基本过程。
关键词：空中三角测量；分类;过程;方法中图分类号：o353.5 文献标识码：a 文章编号：一、空中三角测量的概念及分类空中三角测量是利用航摄像片与所摄目标之间的几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法。
空中三角测量分为利用光学机械实现的模拟法和利用电子计算机实现的解析法两类。
模拟法空中三角测量是用光学机械的方法，在实现摄影过程的几何反转原理的基础上，借助立体测图仪进行空中三角测量。
一般只限于在一条航线内进行。
解析法空中三角测量是根据像片上的像点坐标（或单元立体模型上点的坐标）同地面点坐标的解析关系或每两条同名光线共面的解析关系，构成摄影测量的空中三角测量。
建立摄影测量网和平差计算等工作都由计算机来完成。
建网的方法有多种，最常用的是航带法、独立模型法和光束法。
gps辅助空中三角测量是利用装在飞机和设在地面的一个或多个基准站上的至少两台gps信号接收机同时而连续地观测gps卫星信号，通过gps载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域平差中，经采用统一的数学模型和算法以整体确定点位并对其质量进行评定的理论、技术和方法。
定位定姿系统（position and orientation system,pos）集差分gps（dgps）技术和惯性测量装置（imu）技术于一体，可以获取移动物体的空间位置和三轴姿态信息，广泛用于飞机、轮船和导弹和导航定位。
pos主要包括gps信号接收机和惯性测量装置两个部分，也称gps/imu集成系统。
利用pos系统可以在航空摄影过程中直接测定每张像片的6个外方位元素，从而可以进一步减少外业像片控制测量工作，提高摄影测量的生产效率。
二、数度指标空中三角测量的数度指标主要指定向误差和控制点残差。
第6章 解析空中三角测量
•
• •
七、像点坐标系统误差及改正
引起误差的因素包括：
底片变形（）
物镜畸变
大气折光
地球曲率
底片变形改正
• 四个框标位于像片的四个角隅 时可用双线性变换公式改正
x a0 a1 x a2 y a3 xy y b0 b1 x b2 y b3 xy
• 四个框标位于像片的中央 时可用比例缩放
A
地球曲率改正
改正公式：
H 3 2 r 2f R
H A0 A
R
n
a
r
f
a0
H：摄影航高 R: 地球的曲率半径 改正值
x x
r H x r f 2 R
2 2
R
r H y y y r f 2R
利用地面控制点解算七个绝对定向参数。
2）主要流程 将控制点的地面坐标转化为地面摄影测量 坐标； 计算重心坐标和重心化坐标 按公式建立绝对定向的误差方程式 解算绝对定向元素 计算待定点的概略地面摄影测量坐标
什么叫做多项式逼近？ 取一个多项式曲面Z=f(x,y)表示复杂的变形 曲面,并使该曲面通过航带网中的控制点，利用控制点 的已知值与加密点的不符值，通过最小二乘拟合，使所求 得的坐标变形值与实际变形值相等或其差的平方和最小。
v S1
b
S2 S3
u
o2 o1 o3
像点坐标
u1 x1 v R y 1 1 1 w1 f
u2 x2 v R y 2 2 2 w2 f
模型点坐标
三、解析空中三角测量信息
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解析空中三角测量>重要回顾
上节课重点
主要知识点: ◇ 解析法相对定向 ◇ 模型点坐标计算 ◇ 解析法绝对定向 ◇ 光束法严密解法（一步定向法）
基本要求：理解像对解析相对定向的概念、相 对定向元素解算过程。掌握模型解析绝对定向 目的和过程；了解光束法双像解析摄影测量。
左摄站坐标
XPS1 YPS1 0 ZPS1 mf
右摄站坐标（后一个 模型的坐标原点）
XPS2 XPS1 mbX Bx YPS2 YPS1 mbY BY
ZPS2 ZPS1 mbZ BZ mf
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2-1 自由航带网的构成
b 统一坐标原点、模型点摄测坐标计算 第一个模型中模型点摄测坐标计算公式
密
解析空中三角测量的信息
○
○ ○
○
○
像片上 量测的 像点坐 标
少 量 地 面 点 坐 标
Z
Y X
S
S
待定点 高程控制点 平高控制点
平高 控制点
⊙ 高程 控制点
╳ 加密点 （待求点）
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
◇ 解析空中三角测量的意义
• 不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状
方位线
距1 各类标志不得2 小于1mm
连接点 的设置
不得小于5cm
5 8 6
不得大于1cm 困难时，不得大于1.5cm
应在56两点连线中点1cm范围内
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
◇ 影像连接点的类型
• 人工转刺点（刺点针） • 仪器转刺点（转点仪） • 标志点（布设地面标志） • 明显地物点(自然点） • 数字影像匹配转点（最普遍）
§1-2-1 自由航带网的构成
◇ 存在的问题：
a、各模型的基线分量是各自独立选取的，就 使得各模型的比例尺不统一；
b、各模型坐标系是独立的，全航带没有统一。
◇自由航带网的构成要解决的问题：
a、统一各模型的比例尺； b、统一全航带各模型坐标系为一个坐标原点。
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2-1 自由航带网的构成
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
◇ 解析空中三角测量的分类
按数学模型
航带法 独立模型法 光束法
按平差范围
单模型法 航带法 区域网法
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
距像片边缘
3
7
4
不得小于1.5cm
过主点且垂直于方位线的直线与
旁向重叠中线的交点附近
◇ 影像
所有点均布成双点
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2-1 自由航带网的构成
by
bz
◇ 一条航带，完成相对定 向后，完成了如下工作：
a、各像对的像空间辅 助坐标系的轴系对应的轴 彼此平行；
b、各模型的基线分量 彼此平行；
c、计算了各单模型在 各自像空间辅助坐标系中 的坐标。
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
明显地物点
标志点
• 标志的大小 • 增加辅标 • 与地物的反差
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2 航带法空中三角测量
知识点： ◇ 基本思想与流程
◇ 自由航带网的构建
◇ 单航带空中三角测量
◇ 航带法区域网平差
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2 航带法空中三角测量
◇ 基本思想与流程
◇ 统一各模型的坐标原点、模 型点摄测坐标计算。
a 模型连接，比例尺统一
Z1b Z2a Bza
a3
4
1
256源自Bza为模型a的相对定向元素
3
b
1
5
归化系数
k2
Z
a 2
Bza
Z1b
k 13(k2 k4 k6)
Z Y
s2
s1
Z
b 1
Z
a 2
1b
2a
4 2 6
s3
X
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2-1 自由航带网的构成
把许多立体像对构成的单个模 型连结成一个航带模型，将航带模 型视为单元模型进行解析处理，通 过消除航带模型中累积的系统误差， 将航带模型整体纳入到测图坐标系 中，从而确定加密点的地面坐标
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2 航带法空中三角测量
◇ 基本思想与流程
• 像点坐标系统误差预改正 • 立体像对相对定向 • 模型连接构建自由航带网 • 航带网的概略绝对定向 • 航带模型非线性改正 • 加密点坐标计算
任意模型点坐标
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
知识点：
◇ 解析空中三角测量的定义 ◇解析空中三角测量的意义 ◇解析空中三角测量的目的 ◇解析空中三角测量的分类
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
◇ 解析空中三角测量的定义
利用计算的方法，根据航摄像片上 所量测的像点坐标以及少量的地面控制 点求出地面加密点的物方空间坐标，称 之为解析空中三角测量。俗称摄影测量加
解析空中三角测量>重点知识点
本节课内容
重点内容: ◇ ※解析法空中三角测量 ◇ ※航带法空中三角测量 ◇ 独立模型法区域网空中三角测量 ◇ 光束法区域网空中三角测量
基本要求：理解解析空中三角测量概念；掌握 航带法解析空三测量的基本知识；了解航带法 区域网空三的概念及方法；了解独立模型法和 光束法空三的基本思想。
a 模型连接，比例尺统一
求得 k 后，将后一模型中各模型点的空间 辅助坐标及基线分量( BX,B）Y,B均Z 乘以归化 系数，就得到与前一模型比例尺相同的模 型点坐标。
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2-1 自由航带网的构成
b 统一坐标原点、模型点摄测坐标计算 第一个模型中模型点摄测坐标计算公式
• 可快速地在大范围内同时进行点位测定，以节 省野外测量工作量
• 不受通视条件限制 • 摄影测量平差时，区域内部精度均匀，且不受
区域大小限制
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
◇ 解析空中三角测量的目的
• 为测绘地形图提供定向控制点和像片 定向参数
• 测定大范围内界址点的统一坐标 • 单元模型中大量地面点坐标的计算 • 解析近景摄影测量和非地形摄影测量
◇自由航带网构成，计算
模型点摄测坐标： 航带内各立体模型利用
公共点进行连接，逐个模 型归化比例尺，统一坐标 原点，将全航带内各模型 连接成一个统一的模型， 计算模型点摄测坐标。
解析空中三角测量>航带法空中三角测量
§1-2-1 自由航带网的构成
自由航带网构成需如下两步：
◇ 模型连接，将各模型比例尺 统一。