摄影测量学——航带法空中三角测量60页PPT
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无人机航测技术与应用课件：航空摄影测量基础
单眼观察景物时，人感觉到的仅是景物的中心构像，好像一 张像片，得不到景物的立体构像，无法判断远近。只有用双眼观 察景物，才能判断景物的远近，得到景物的立体效应。这种现象 称为人眼的立体视觉，即在双眼观察下能感觉出景物有远近凸凹 的视觉，称为立体视觉。正是根据这一原理，在摄影测量中要求 对同一地区在两个不同位置拍摄两张像片，构成一个立体像对， 进行立体观察与量测。
航摄像片的特点
当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想 情况下的构像所产生的位置差异称像点位移
航摄像片与地形图的区别 1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为中心投影
AC B
c ab
c ba S
B
A
C
2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起
伏引起的像点位移
s
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 4共线方程
X
Y
Z1
X A X s YA Ys Z A Zs
X
Y
Z
1
X A
YA ZA
Xs Ys Zs
X x a1 a2 a3 x
Y Z
R y f
bc11
b2 c2
b3 c3
y f
5.2双像解析摄影测量
y
RT
Y
a2
b2
c2
Y
f Z a3 b3 c3Z
其中R是一个正交矩阵，它由9个方向余弦构成
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 3空间直角坐标系的旋转变换
a1 a2 a3 cos Xx cos Xy cos Xz
R b1
b2
b3
c
osYx
cosYy
航摄像片的特点
当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想 情况下的构像所产生的位置差异称像点位移
航摄像片与地形图的区别 1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为中心投影
AC B
c ab
c ba S
B
A
C
2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起
伏引起的像点位移
s
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 4共线方程
X
Y
Z1
X A X s YA Ys Z A Zs
X
Y
Z
1
X A
YA ZA
Xs Ys Zs
X x a1 a2 a3 x
Y Z
R y f
bc11
b2 c2
b3 c3
y f
5.2双像解析摄影测量
y
RT
Y
a2
b2
c2
Y
f Z a3 b3 c3Z
其中R是一个正交矩阵，它由9个方向余弦构成
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 3空间直角坐标系的旋转变换
a1 a2 a3 cos Xx cos Xy cos Xz
R b1
b2
b3
c
osYx
cosYy
航带法空中三角测量详解
模型连接的实质：求出相邻模型之间的比
例尺规划系数k，后一模型中每一模型点 的空间辅助坐标以及基线分量BXBYBZ均乘 以规划系数k，就可获得与前一模型比例 尺一致的坐标。 将航带中所有的摄站点、模型点的坐标都 纳入到全航带统一的摄影测量坐标系中。
二、构建自由航带网（连续法相对定向）
摄站坐标
解析法空中三角测量
定义：在一条航线十几个像对中，甚至在若
干条航线构成的区域中，只布设少量野外实 测的地面控制点，在室内用电算方法加密出 测图所需的控制点（一般不少于每像对4个）。 野外布点：航带：1、平坦地区 品字形
2、丘陵山地 五点法 3、高山地 六点法 区域布点：九点法
一、解析空中三角测量的意义
0 y
Fx F F F F F x x x Bx x B y x Bz 0 Bx B y Bz Fy
X s 2 X s1 kmBx Ys 2 Ys1 kmBy Z s 2 Z s1 kmBz
模型坐标
X p X s1 k mN1 X 1 Yp 1 (Ys1 k mN1Y1 Ys 2 k mN2Y2 ) 2 Z p Z s1 k mN1 Z1
P215
相对控制条件 湖面等高 平面 圆周
共线
五、影像连接点的类型与设置 • • • 人工转刺点 仪器转刺点 标志点
•
•
明显地物点
数字影像相关转点
转刺点
标志点
明显地物点
B:航带法空中三角测量
主要内容
一、基本思想与流程
二、自由航带网的构建
三、单航带空中三角测量 四、航带法区域网平差
航带法解析空中三角测量研究的对象是一条航 带的模型。把一个航带模型视为一个单元模 型进行解析处理，因此这种方法首先把许多 立体像对构成的单个模型连结成航带模型。 在单个模型连成航带模型的过程中，各单个 模型中偶然误差和残余的系统误差会传递到 下一个模型中，由于这些误差传递累积的结 果使航带模型产生扭曲变形，所以航带模型 经绝对定向以后还需作模型的非线性改正， 才能得到所需的结果，这便是航带法解析空 中三角测量的基本原理。
解析空中三角测量
解析空中三⾓测量
⼀、解析空中三⾓测量的定义
⼆、解析空中三⾓测量的意义
三、解析空中三⾓测量的⽬的
四、解析空中三⾓测量的分类
五、解析空中三⾓测量的信息
六、影像连接点的类型与设置
⼀、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极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。
⼆、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
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
三、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
四、解析空中三⾓测量的分类
按数学模型：航带法、独⽴模型法、光线束法
按平差范围：单模型法、航带法、区域⽹法
五、解析空中三⾓测量的信息
六、影像连接点的类型与设置
POS辅助光束法区域⽹平差系统与GPS辅助空三是差不多的
POS在摄影测量中的应⽤：
1. POS系统测定像⽚外⽅位元素 Xs, Ys, Zs, φ, ω, κ
2. 空间前⽅交会解算地⾯点坐标（直接传感器定向）
3. POS辅助空中三⾓测量（集成传感器定向）。
摄影测量基础知识ppt
P
重
on f tg
要
oc f tg
2
v S
i
o
W
oi f ctg
T
c
点
n
线 得
J V vN C O
V E
数
ON Htg
T
学
CN Htg
关
2
Si ci f
sin
系
SJ iV H
sin
透视变换得练习1
已知 E 平面上有 A 点,在像平面上作对应得像 a
主合点
中
心
投
影
作
像片得方位元素:确定航空摄影瞬间,摄影中心 与像片在地面设定得空间坐标系中得位置与姿 态得参数称为像片得方位元素。
一、像平面上得坐标系
1、框标坐标系 边框标
原点：框标连线交点P x轴：航向框标连线方向
y轴：y 旁向框标连线方向
x
P
机械框标（或边框标）
角框标
原点：框标连线交点P x轴：框标连线在航向方向夹角的平分线 y轴：垂直于x轴的方向作为y轴
坐标轴得正方向都按右手定则确定。
2、像平面坐标系(o-xy) 原点:象主点o x、y轴分别平行于框标坐标系得x、y轴。
交点为a 4)连T1i1与SB,
交点为b 5)a与b 连线
透视变换得练习3
已知垂直物面得空间直线 AB,在像平面上作对应得像 ab
中
心
投
影
作
图
v
迹点
主合点
P
S
i
T
b
a
B
v
AE
T
作图步骤: 1)按E面上点作图方式确
定a 2)找像底点n 3)连接na 4) na与SB得交点为b 5)a与b 连线
航带法空中三角测量
摄站坐标
X s 2 X s1 mBx Ys 2 Ys1 mBy Z s 2 Z s1 mBz
Bx B B R 0 y Bz 0
模型坐标
X p X s1 mX 新 Y p Ys1 mY新 Z p Z s1 mZ新
Fy
Fy Bx
Bx
Fy B y
B y
Fy Bz
Bz 0
Fx Fx Fx Fx B x
2 2 N2 X 2 N2Z2
N 2 X 2Y2
2 N 2Y22 N 2 Z 2
N 2 X 2Y2 N 2Y2 Z 2 Z 2
连接点的模型坐标
X p X s 2 mN2 X 2 Y p Ys 2 mN2Y2 Z p Z s 2 mN2 Z 2
绝对定向的计算步骤 步1 ：绝对定向的定向控制点的地面测量坐标经正旋转 后，所得到的地面摄测坐标与摄测坐标的轴系的夹角 为小角，比例尺也比较接近，坐标原点一致。因此， 七个绝对定向元素的初始值可以取 X 0 Y0 Z0 0; 0 0 k0 0, 0 1 步2：根据确定的初始值，逐点计算出误差方程的常数 项 步3：逐点组成误差方程式的系数矩阵 步4： 根据逐点组成的误差方程式，逐点进行法化，即 组成法方程系数矩阵和常数项矩阵。 步5：定向点未组完时重复2～4步，直到组完所有定向 点。
13 17
×
5
9
×
G 10 H 11 I
A
2 B 3 C 4
D
J
M
18 N 19 O
×
6
×
14 K
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7 F
X s 2 X s1 mBx Ys 2 Ys1 mBy Z s 2 Z s1 mBz
Bx B B R 0 y Bz 0
模型坐标
X p X s1 mX 新 Y p Ys1 mY新 Z p Z s1 mZ新
Fy
Fy Bx
Bx
Fy B y
B y
Fy Bz
Bz 0
Fx Fx Fx Fx B x
2 2 N2 X 2 N2Z2
N 2 X 2Y2
2 N 2Y22 N 2 Z 2
N 2 X 2Y2 N 2Y2 Z 2 Z 2
连接点的模型坐标
X p X s 2 mN2 X 2 Y p Ys 2 mN2Y2 Z p Z s 2 mN2 Z 2
绝对定向的计算步骤 步1 ：绝对定向的定向控制点的地面测量坐标经正旋转 后，所得到的地面摄测坐标与摄测坐标的轴系的夹角 为小角，比例尺也比较接近，坐标原点一致。因此， 七个绝对定向元素的初始值可以取 X 0 Y0 Z0 0; 0 0 k0 0, 0 1 步2：根据确定的初始值，逐点计算出误差方程的常数 项 步3：逐点组成误差方程式的系数矩阵 步4： 根据逐点组成的误差方程式，逐点进行法化，即 组成法方程系数矩阵和常数项矩阵。 步5：定向点未组完时重复2～4步，直到组完所有定向 点。
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7 F
空中三角测量
a b
2 2 2 X 2 p Y p
X t2 Yt2
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
2、逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换 ）绝对定向后完成
X t 1 Yt 1 Zt Z p b a X p Y a b p
x x1 x dx x y y1 y dy y
内定向
镜头畸变
大气折光
地球曲率
三、物空间坐标的坐标变换
大地测量提供的平面控制点坐标(X,Y)是高斯-克吕格 投影坐标,高程Z是沿铅垂方向到大地水准面(85黄海高程 系)的高度; 摄影测量平差是在某空间右手直角坐标系中进行,其 XY平面是地球表面某点 的切面。 方法： 1）严密法：G-K坐标系→大地坐标系→切平面坐标系；
§3-1 解析空中三角测量
定义:
解析空中三角测量是用摄影 测量解析法确定区域内所有 影象的外方位元素和地面点 的地面坐标。
一、解析空中三角测量的应用 • 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
E
10
H 11 I 12
× × ×
14 K
18 N
19 O
Z pg Z pg
i
7 F
15 L
1 X tpg ( X tp X tp ) 2 Ytpg Ytp
1 20 1
X tpg X tpg
i
16
20
Ytpg Ytp (i 1)
i 1
Ytp Ytp
1
20
2 2 2 X 2 p Y p
X t2 Yt2
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
2、逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换 ）绝对定向后完成
X t 1 Yt 1 Zt Z p b a X p Y a b p
x x1 x dx x y y1 y dy y
内定向
镜头畸变
大气折光
地球曲率
三、物空间坐标的坐标变换
大地测量提供的平面控制点坐标(X,Y)是高斯-克吕格 投影坐标,高程Z是沿铅垂方向到大地水准面(85黄海高程 系)的高度; 摄影测量平差是在某空间右手直角坐标系中进行,其 XY平面是地球表面某点 的切面。 方法： 1）严密法：G-K坐标系→大地坐标系→切平面坐标系；
§3-1 解析空中三角测量
定义:
解析空中三角测量是用摄影 测量解析法确定区域内所有 影象的外方位元素和地面点 的地面坐标。
一、解析空中三角测量的应用 • 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
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Z pg Z pg
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1 X tpg ( X tp X tp ) 2 Ytpg Ytp
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Ytpg Ytp (i 1)
i 1
Ytp Ytp
1
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摄影测量课件-解析空中三角测量
按加密區域
航帶法區域網平差
獨立模型法區域網
區域網法 平差
光束法區域網平差
三、解析空中三角測量資訊
五、影像連接點的設置
影像連接點的類型
六、解析空中三角測量的應用
•
•
•
•
為測繪地形圖、製作正射影像圖提供定向控
制點和像片內、外方位元素
取代大地測量方法，進行三、四等或等外三
角測量的點位測定（要求精度為釐米級）
X tp , Ytp , Ztp —重心化後的控制點的地面攝測座標
X , Y , Z —模型點絕對定向後的重心化座標
當兩者不符時，則有：
X X tp X
Y Ytp Y
Z Z tp Z
三次多項式改正（三維座標分列的一般多項式）
X a0 a1 X a2Y a3 X 2 a4 XY a5 X 3 a6 X 2Y
Y b0 b1 X b2Y b3 X 2 b4 XY b5 X 3 b6 X 2Y
Z c0 c1 X c2Y c3 X 2 c4 XY c5 X 3 c6 X 2Y
將絕對定向後的重心化座標作為觀測值
X tp X v x X
Ytp Y v y Y
目的：為區域網平差提供較好的初值，剔除觀測數據和控制數據中的粗差
實質：建立自由比例尺的航帶網，並確定每一行帶在區域中的概略位置，以拼成鬆散
的區域網。（鬆散：相鄰航帶拼接時，公共點都不取中數，所以實際上沒有拼成整體的
區域網，各航帶仍保留其獨立性。）
主要工作：統一的各航帶模型和坐標系
方法：航帶模型間的空間相似變換
Z tp Z v z Z
則誤差方程式為：
摄影测量学第六章航带法空中三角测量PPT课件
03
航带法空中三角测量技术还可以用于生态保护和环境监测，为环境保护和治理 提供数据支持。
军事侦察与情报获取
军事侦察与情报获取是航带法空中三角测量的重要应用之一。该技术可以用于获 取敌方阵地、军事设施和战略要地的详细信息，为军事决策和行动提供重要支持 。
航带法空中三角测量技术还可以用于情报分析和反情报工作，为维护国家安全提 供重要的数据保障。
摄影测量学第六章航 带法空中三角测量
ppt课件
目录
• 航带法空中三角测量的基本概念 • 航带法空中三角测量的基本原理 • 航带法空中三角测量的数据处理流程
目录
• 航带法空中三角测量的实践应用案例 • 航带法空中三角测量的未来发展与挑战
01
航带法空中三角测量的基 本概念
定义与特点
定义
航带法空中三角测量是一种摄影测量技术，通过在航带上 布设多个相机，获取地面目标的多角度影像，然后利用这 些影像进行空间几何建模和定位。
三维重建
利用多张相片之间的几何 关系，解算出地面点的空 间坐标，构建三维模型。
精度分析
对重建结果进行精度评估 和分析，确保满足工程或 应用需求。
03
航带法空中三角测量的数 据处理流程
数据准备与预处理
原始数据检查
格式转换
坐标系统转换
辐射校正
确保所收集的像片、控 制点等数据完整、准确，
无缺失或损坏。
高效性
通过在航带上布设多个相机，可以快速获取大量地面影像 ，提高测量效率。
高精度
航带法空中三角测量能够获取高精度的空间几何信息，为 地形测绘、城市规划、资源调查等需求调整航带布局和相 机数量，以满足不同规模和精度要求的项目需求。
航带法空中三角测量的应用领域
摄影测量学航带法空中三角测量
2447132 2447132
2450136 2450136
2449233 2449233 2449233
2448233 2448233 2448233
2447083 2447083
B655
2450082 2450082
2449136 2449136 2449136
B653
B653
2450013 2450013
2464
2465
2466
2467
1
3
Y
5
V
2
X
8 6 7
Y
U
X
1 1 V ... 1 X1 X2 ... Xn Y1 Y2 ... Yn X1 X2 ... Xn
2 2 2
a 0 l x1 X 1Y1 a1 l x 2 X 2Y2 a 2 l x 3 ... a3 ... X nYn a l 4 xn
v u 1 0 0 U 0 1 0 V v v v w 0 0 1 W
W 0 U
0 W V
U X 0 lu X l Y 0 R 0 V Y 0 v W Z 0 l w Z
B655
B655 B655
2448143 2448143 2448143
B658
2448017 2448017 2448017
B658
2450001 2450001 2450001
B654
B654
2449
2467101
2448
2447
摄影测量学航带法空中三角测量61页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
摄影测量学航带法空中三角测量
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
摄影测量学_第4章_解析空中三角测量
LX LY x=x' , y =y' lx ly
LX,LY为框标之间距离的正确值， lx,ly为框标在像片上的量测距离。 通过框标距计算变换参数后就可进行改正了。
三、大气折光改正
大气的密度随高度增加而减小，空气的折射率随高 度增大而逐渐减小，因而光线的路径不是一条直线。 如图，地面点A在理想的中心 投影情况下应构象于a’，由 于大气折光的影响，由A点发 出的光线实际上是沿着一条曲 线到达S，最后构象于a。a’a 就是大气折光所引起的像点移 位，叫做该点的大气折光差。
二、航线网的建立
1、计算第一个像对的连续系统相对方位元素，并计算 出各模型点和右摄站在航线坐标系S1-XYZ中的坐标。
设航线中第一个像对左摄站为S1，右摄站为S2。取航 线的第一张像片的像空间坐标系 S1-xyz作为航线坐 标系S1-XYZ，后续航片的像空辅坐标取与S1-XYZ平行。
此时，航线的第一片在S1-XYZ中的角元素都为零， 所以左片像空间坐标系在航线坐标系中的旋转矩阵 M11为单位阵（第一个1表示左片，若为2表示右片， 第二个1表示模型的顺序号，M21表示第一个模型右 片的旋转矩阵）。 用(X,Y,Z)和(X′,Y′,Z′)分别表示一对同名像点 在各自的像空辅坐标系中的坐标，则像空辅坐标为：
大气折光引起像点在辐射方向的改正为：
r ( f r / f )rf
2
其中f为摄影机主距，r为以像底点为中心的辐射距。 rf为折射光差：
n0 nH r rf n0 nH f
n0和nH分别为地面和高度H处的大气折射率。那么 大气折光引起的像点坐标改正值为：
x' y' dx r , dy r r r
X x1 Y ＝ y , 1 Z f