第五章 摄影测量解析基础(1)
摄影测量解析基础(后方交会前方交会)
06
结果输出
输出目标点的三维坐标数据。
前方交会方法的优缺点分析
优点 不需要地面控制点，可以在未知环境中进行测量。
可以快速获取大范围的三维空间信息。
前方交会方法的优缺点分析
• 适用于动态目标和快速测量场景。
前方交会方法的优缺点分析
01
缺点
02
03
04
对光照条件敏感，光照变化会 影响测量精度。
对摄影图像的质量要求较高， 需要清晰、分辨率高的图像。
随着科技的不断发展，摄影测量技术也在不断进步和完善，其在各个领域的应用 也日益广泛和深入。
摄影测量的历史与发展
01
摄影测量起源于19世纪中叶，当时人 们开始使用胶片相机进行地形测量。 随着技术的发展，数字相机逐渐取代 了胶片相机，使得摄影测量更加便捷 和高效。
02
近年来，随着计算机技术和人工智能 的飞速发展，摄影测量技术也取得了 重大突破。例如，无人机技术的兴起 使得摄影测量更加灵活、快速和安全 ；计算机视觉和深度学习技术的应用 则提高了影像解析的自动化和智能化 水平。
在复杂地形和遮挡严重的环境 中，前方交会方法可能会失效
。
05 实际应用案例
Hale Waihona Puke 后方交会方法应用案例总结词
通过已知的摄影站和地面控制点，解算出摄影中心和地面点的空间坐标。
详细描述
后方交会方法常用于地图更新、地籍测量和城市三维建模等领域。例如，在城市三维建模中，利用后方交会方法 可以快速准确地获取建筑物表面的空间坐标，为构建真实感强的城市三维模型提供数据支持。
图像获取
获取至少两幅不同角度的摄影图像。
01
02
像片处理
对图像进行预处理，包括图像校正、去噪等 操作。
04 双像立体测图基础与05解析基础
立体像对的相对定向Relative orientation
相对定向的含义是 ,恢复摄影瞬间立体 像对左右像片之间的 相对空间方位。 确定两个像片的相 对空间方位需要5个 参数
单独法相 对定向
Φ1 ，k1 ，Φ2 ，k2 ，w2 Bx , By , Φ2 ，k2 ，w2 连续法相 对定向
立体像对的绝对定向 Absolute orientation
X a1 Y a 2 Z a3
b1 b2 b3
c1 X X s X X s c2 Y Ys R 1 Y Ys Z Z Z Z c3 s s
偏导数 1
二、几种典型的模拟法立体测图仪
（参考：朱肇光编 测绘出版社《摄影测量学》第七章）
1、B8S模拟测图仪
B8S为机械投影模拟立体测图仪，利 用精密机械仪器模拟外业航空摄影时航 片的相对位置，在室内建立立体模型， 用控制点来解算其它地物点坐标值，是 70年代为主流的摄影测量测图仪器。
生产厂家：德国WILD厂，规格：23×23cm
绝对定向也称大地定向,是指确定立体 模型或由多个立体模型构成的区域的绝对 方位,也就是确定立体模型相对地面的关 系。 绝对定向参数为7个 Xs、Ys、Zs、、、、b
§4-4 模拟法立体测图
一、模拟法立体测图原理
模拟法立体测图是利用光学投影或 机械投影方式，恢复摄影瞬间像对的内 方位元素和像对的外方位元素，形成与 实地相似的光学立体模型，从而实现摄 影过程的几何反转。
x x x x x x X s Ys Z s x 0 x X s Ys Z s y y y y y y X s Ys Z s y 0 y X s Ys Z s
摄影测量学基础第5章 双像解析立体测量
三、空间后方交会的具体计算过程
（1） 获取原始数据。从摄影资料中查取平均航高与摄影机主距；从外业 测量成果中获取地面控制点的地面测量，或转换为地面摄影测量坐标。
（2）用像点坐标量测仪器量测像点坐标。
（3）确定未知数的初始值：在竖直摄影情况下，三个角元素的初始值取
为： 0
三个直线元素取为：
两像点的像空间坐标分为 (x1,y1,-f)和(x2,y2,-f)，地 面点A在两像空辅坐标系 中的坐标分别为 (U1,V1,W1)和(U2,V2,W2)。 摄影基线B在地面坐标系中的分量得：Bx=Xs2-Xs1， BY=Ys2-Ys1，Bz=Zs2-Zs1。
由相似三角形可知
N S1A
X AXS1
4.空间前方交会计算未知点的空间坐标（利用 3得到的数据计算投影系数N，得到各点的地 面坐标。）
§5.4 解析相对定向和模型的绝对定向
通过后方交会-前方交会原理，可由像点坐标求得 地物点的摄影测量坐标，这是摄影测量解求地面坐 标的第一套方法。摄影测量的第二套方法是通过像 对的相对定向-绝对定向来实现的。
对左右影像上的一对同名点，按上式可列4个方程， 可按最小二乘法解求地面点的3个未知数。
若n幅影像中含有同一空间点，则可列2n个线性方 程解求3个未知数。这是一种严格的、不受影像数 约束的空间前方交会。
§5.3 空间后-前方交会求解地面点位置
1.野外像片控制测量（4角控制点的地面坐标）
2.像点坐标量测（立体坐标量测仪，量出左右 像片同名像点的坐标） 3.空间后方交会计算像片的外方位元素（12个 外方位元素，用计算机编程实现）
U x
V
R
y
W f
N1U1 BX N2U 2
N1V1
第5章 摄影测量解析基础
,
X s
Ys
x
Z s
,
x (x)
L
பைடு நூலகம்
y
( y)
A
a11 a21
a12 a22
a13 a23
Xs Ys Zs
X
Y Z
R
1
0 0
1
0 0 0
1 X
0 R Y
0 Z
c1 0 a1 a1 a2 a3 X
c2
0
a2
b1
b2
b3
Y
0 n
+(二次以上项)
偏导系数的值是用X的初始值代入后算得。
共线条件方程线性化
设外方位元素的初始值为 X S0 ,YS0 , ZS0 , 0 , 0 , 0
x
x
x X S
dX S
x YS
dYS
x Z S
dZS
x
d
x
d
x
d
y
y
y X S
R1
R 1 R
R1
R
R
1
c os
0
0 1
sin sin
0
0
0 0
cos
0
sin 0 cos cos 0 sin
摄影测量基础知识v1
摄影基线
摄影基线和像片的重叠度的关系？
摄影基线B 摄站点 航空摄影略图
摄影方式
竖直航空摄影：航摄仪在曝光瞬间物镜主光 轴与地面垂直，通常规定像片倾角小于2-3度，
竖 常用的航空摄影方式，其影像质量无论从判 直 读或量测方面来看都比倾斜摄影要好，但直
航 观性稍差。我国目前进行的航空摄影绝大多
空 数都是竖直航空摄影。
基高比
摄影基线与航高的比值称为基高比，即：
基高比 Bx (1 qx ) • l
H
f
基高比与航高、航向重叠度和主距成反比，而与沿航向的像幅边长 成正比。基高比越大，航向重叠度越小。
摄影测量的高程测量精度为：
H1
mh
1.21 Bx
2
2R
R：空间分辨率（GSD）
基高比越大，高程精度越高，反之，越低。空间分辨率（GSD）越高，高 程精度越高。
Px Lx
Px' Px' Lx '
Px Lx
qx
H
qx
qx '
Px ' Lx '
基准面
Px' B (1 qx' )Lx '
h H
H
Px'
h
•
(1 qx' H
)Lx
'
qx
qx '
Px' Lx '
h • (1 qx' ) H
结论1：
qx
qx
(1 qx ')
h H
qx
(1 qx ')
h f m
系不变，数学表达式不变
a d
S
c’
第五章 摄影测量解析基础
外方位元素与一个已知像点只能确定该像片的空间方位及摄影中心s至像点的射线空间方向，只有利用立体像对上的同名像点才能得到两条同名射线在空间相交的点，即该地面点的空间位置。
第一种方法常在已知像片的外方位元素、需确定少量待测点坐标时采用；第二种方法常在航带法解析空中三角测量中应用；第三种方法在光束法解析空中三角测量中应用。
坐标重心化好处：减少模型点坐标在计算过程中的有效位数，以保证计算精度；可以使法方程系数简化，个别项的数值变为零，部分未知数可以分开求解，从而提高计算精速。
绝对定向具体解算过程：1确定待定参数（7个外方位元素）的初始值2计算控制点的地面摄影测量坐标系重心的坐标和重心化坐标3计算控制点的空间辅助坐标系重心的坐标和重心化坐标4计算常数项5计算误差方程系数6逐点法化及法方程求解7计算待定参数的新值8判断是否满足限差
立体像对的解析法相对定向
模拟法/解析法相对定向，同名射线对对相交（恢复核面即同名射线与基线共面）是相对定向的理论基础
解析法相对定向是通过计算相对定向元素来建立地面立体模型，从共面条件式出发求解五个相对定向元素
立体模型的解析法绝对定向
解析法绝对定向就是利用Байду номын сангаас知的地面控制点从绝对定向关系式出发，求解七个绝对定向元素
双像解析的相对定向-绝对定向法：1用连续像对或单独像对的相对定向元素的误差方程式解求像对的相对定向元素2由相对定向元素组成左右像片的旋转矩阵R1,R2，并利用前方交会求出模型点在像空间辅助坐标系中的坐标3根据已知地面控制点的坐标，按绝对定向元素的误差方程式求解该立体模型的绝对定向元素；4按绝对定向公式，将所有待定点的坐标纳入地面摄影测量坐标中。
摄影测量学考试重点
名词解释、简答题、论述题、证明题第二章 影像获取1、像主点：物方主平面和像方主平面与光轴的交点分别称为物方主点和像方主点2、摄影机主距：航空摄影机物镜中心至底片面的距离，称为摄影机的主距，通常用f 表示第三章 摄影测量基础知识1、 摄影比例尺与摄影航高摄影比例尺又称为像片比例尺，其严格定义为：航摄相片上一线段为l 的影像与地面上相应线段的水平距离L 之比，即Hl m =1,f 为摄影机主距 当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时，摄影机的物镜中心至该面的距离称为摄影航高，一般用H 表示。
2、重叠度（重点看）为了满足测图的需要，在同一条航线上，相邻两像片应有一定范围的影像重叠，称为航向重叠，相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠。
重叠反映在航摄片上的同名影像是以像幅尺寸的百分数表示，航向重叠一般要求为p%=60%~65%,最小不得小于53%；旁向重叠要求为q%=30%~40%，最小不得小于15%。
3、像片倾角在摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅直方向的夹角α称为像片的倾角。
一般要求倾角不大于2º，最大不超过3º4、航线弯曲受技术和自然条件限制，飞机往往不能按预定航线飞行而陈胜航线弯曲，造成漏摄或旁向重叠过小从而影响内业成图。
一般要求航摄最大偏距与全航线长之比不得大于3%5、像片旋角相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角称为像片旋角，以κ表示，一般要求κ角不超过6º，最大不超过8º6、中心投影与正射投影若投影光线会聚于一点，称为中心投影，若投影光线相互平行且垂直于投影面，称为正射投影。
（此部分注重理解，最好翻看P26页，与图形结合）6、航摄像片上特殊的点、线、面，及之间的几何关系 （了解） 详见P28、297、.摄影测量常用哪些坐标系？各坐标系又是如何定义的？摄影测量中常用坐标系有两大类：一类是用于描述像点的位置，称为像方坐标系；另一类是描述地面点的位置，称为物方坐标系。
5摄影测量解析基础(后方交会+前方交会)
内定向通常采用多项式变换公式。假设框标在以像主点为原点的像平
面坐标系中的理论坐标为（x，y），在量测坐标系（框标坐标系、扫描 坐标系）的量测坐标为（I，J），则常用的多项式变换公式有：
线性正形变换公式
x a0 a1 I a2 J y b0 b1 I b2 J
仿射变形公式
x f
a10 X X S 0 b10 Y YS 0 c10 Z Z S 0
0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S 0 S 0 3 3 3 0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S0 S0 2 2 2 0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S 0 S 0 3 3 3
•
已知值 影像的内方位元素x0，y0，f 和 m（像片摄影比例尺的分母）
以及物点坐标（X，Y，Z）
•
• •
观测值 像点坐标 x，y（观测值）
未知数 像片的外方位元素XS，YS，ZS，，， 泰勒级数展开
泰勒级数展开的概念：
Z f X1, X 2 ,, X n
设X有近似值X0 则按泰勒公式在点
误差方程的矩阵形式：
v1 1 v 2 1 v 3 0 v 4 0 v 5 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 dX B 23 dX C 0 dX D 14 0 0 0 0 2.9 0 0 3.7 0 0 0 Pi 10 / S i 0 0 2.5 0 0 0 0 0 3 . 3 0 0 0 0 4.0 0
摄影测量学复习资料
摄影测量学复习资料第一章绪论1、摄影测量的定义、任务定义：摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体可靠信息的工艺，科学与技术。
其中摄影测量侧重于提取几何信息，遥感侧重于物理信息。
任务：（1）测绘各种比例尺地形图。
（2）建立数字地面模型（地形数据库）。
2、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所得的构象信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。
3、解决的基本问题：几何定位和影像解译。
4、摄影测量的三个发展阶段及其特点。
（了解）5、摄影测量的分类方法及其分类（了解）：（1）按距离远近可分为航天摄影测、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量；（2）按用途可分为地形摄影测量和非地形摄影测量；（3）按处理手段可分为模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量；（4）根据摄影机平台位置的不同可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量和水下摄影测量。
第二章影像的获取1、航空影像和遥感影像的获取方式航空影像：飞机等航空平台搭乘航摄仪（或数码相机）摄影成像；一般航空影像分为专业航摄仪（航空摄影机）获取的标准航片和非量测摄影机（普通摄影机）获取的非标准航片。
遥感影像：卫星等航天平台利用各类传感器（阵列扫描、推扫）获取遥感影像。
例如SPOT、QB、TM、IKONOS、World View等影像。
2、量测摄影机与非量测摄影机的区别（1）量测摄影机的主距是一个固定的已知值（2）量测摄影机的承片框上具有框标，即固定不变的承片框上，四个边的中点各安置一个机械标志；框标，其目的是建立像片的直角，框标坐标系。
（3）量测摄影机的内方位元素是已知值。
3、航向重叠：摄影时飞机沿相邻影像之间必须保持一定的重叠度。
一般P=50%~65%；P值最小不能小于53%。
旁向重叠：完成一条航线的摄影后，飞机进入另一条航线进行测量摄影，相邻航线影像之间也必须有一定的重叠。
摄影测量的基础知识与技巧
摄影测量的基础知识与技巧摄影测量是一种通过航空或地面摄影获取地理信息的方法。
它结合了摄影、地理和测量学的原理和技术，可以用于地图制作、地形测量、工程设计等领域。
本文将介绍摄影测量的基础知识和一些实用技巧。
一、摄影测量的原理摄影测量的原理基于像空间的投影关系。
当摄影机拍摄地面上的物体时，物体的影像在感光材料上形成。
根据物体和摄影机之间的几何关系，可以测量出物体在像素中的位置，并进一步推算出物体在地面上的位置和大小。
摄影测量中使用的摄影测量机是一种专用的相机，具有较大的感光面积和高分辨率。
它通常配备有测量设备，如倾斜测量仪和三轴加速度计，以便获取更精确的几何数据。
二、摄影测量的数据处理摄影测量的数据处理过程包括影像坐标测量、控制点确定、三角化计算等。
首先，需要在地面上设置一些控制点，用于连接影像和地面坐标系统。
然后，通过对影像进行测量，可以得到影像中物体的像素坐标。
最后，利用三角化计算方法，将像素坐标转化为地面坐标。
在摄影测量中，精确测量控制点非常重要。
控制点的数量和位置应该能够满足测量的精度要求，并覆盖整个测区。
此外，利用GPS等先进技术获取的高精度控制点可以提高摄影测量的准确性。
三、摄影测量的应用摄影测量在地图制作、地形测量、工程设计等领域有着广泛的应用。
在地图制作中，摄影测量可以提供高分辨率的影像数据，用于制作数字地图、卫星地图等。
借助摄影测量技术，可以获取地面上的地物信息，并将其准确地绘制在地图上。
在地形测量中，摄影测量可以用于获取地表的高程信息。
通过对影像进行解析和处理，可以构建起三维模型，进而分析地形的变化和特征，对地质灾害、土地利用规划等方面提供支持。
在工程设计中，摄影测量可以用于工程建设的前期调研和设计。
通过获取现场的影像资料，可以进行精确的测量和分析，从而为工程设计提供数据支持，并减少工程建设的风险。
四、摄影测量的技巧在进行摄影测量时，有一些技巧可以帮助提高测量的准确性和效率。
首先，选择适当的摄影测量机和摄影参数非常重要。
第五章双像解析摄影测量
a1 cos cos sin sin sin a2 cos sin sin sin cos a3 sin cos b1 cos sin b2 cos cos b3 sin ; c1 sin cos cos sin sin c2 sin sin cos sin cos ; c3 cos cos 当 0时 : 1 0 0 R 0 1 0 0 0 1
在竖直摄影情况下，将共线方程线性 化，可得：
f x x xy x ( x) dX S dZ S f (1 2 )d d yd H H f f 2 f y xy y y ( y ) dYS dZ S d f (1 2 )d xd H H f f
T T
al bl cl T A L dl el fl
1 T
法方程的解为：
X ( A A) A L
T
三、空间后方交会的具体计算过程
（1） 获取原始数据。从摄影资料中查取平均航高与摄影机主距；从外业 测量成果中获取地面控制点的地面测量，或转换为地面摄影测量坐标。
这里给出一般点坐标：
X mp X sp 1 m N1 X 1 m N1 X 1 Ymp 1 Ysp 1 (m N1Y1 m N2Y2 m by ) 2 1 ( N1Y1 N 2Y2 by ) m 2 Z sp 1 m N1Z1 m f m N1Z1
第五章 摄影测量解析基础
本章主要内容
§5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
像点坐标量测 §5—2 单像空间后方交会 §5—3 立体像对的空间前方交会 §5—4立体像对的 解析法相对定向 §5—5立体像对的 解析法绝对定向 §5—6双像解析的光束法整体解求
5解析摄影测量基础(绝对定向).
像对相对定向+绝对定向算例:
2464
2464142 2449087
2465
2464142 2449087
B653 B655
2450013
B653
2450013 2450001
B655
B654
B654
2450001
2464026
2465015
2464026
2465015
B696
B696
点号 2164026 2464142 2465015 2450013 2449087 2450001 B653 B655 B654 B696
l Y 0R0 V Y 0 v s 0 lw Z W Z s
控制点坐标
绝对定向元素初值带入 计算的近似值
误差方程矩阵式：V AX L 式中X dX S dYS dZ S d d d d 法方程： ( AT PA) X AT PL 解法方程： X ( AT A)1 AT L
X X X g Y Y Y g Z g Z Z
注：绝对定向是像空间辅助坐标（UVW） 和地面摄影测量坐标（ XYZ）间的变换。
实际计算中要解决的问题：
将地面坐标转换为地面摄影测量坐标
提供的控制点坐标 ( X t , Yt , Zt ) （左手系）
点号 2164026 2464142 2465015 2450013 2449087 2450001 B653 B655 B654 B696
框标坐标(x) -92.907230 -77.102675 2.519759 -67.192971 -1.507368 12.410230 -77.087517 3.914296 -77.449563 -14.639085
摄影测量基础知识
摄影测量基础知识摄影测量，嘿，这可是个超级有趣又特别实用的领域呢！我今天就来给大家好好唠唠这摄影测量的基础知识。
先来说说啥是摄影测量吧。
想象一下，你拿着相机，对着一片美丽的风景或者一座宏伟的建筑咔嚓咔嚓地拍照。
这时候，你可能只是单纯地想记录下这个瞬间。
可是，摄影测量可不仅仅是这么简单哦。
它就像是一个超级侦探，能从这些照片里挖掘出好多隐藏的信息。
比如说，它可以算出你拍摄的这个物体的高度、长度、面积，甚至是它的形状。
这就好比你给一个东西拍了张照，然后就像变魔术一样，你能知道这个东西到底有多大、多高，神奇吧？那摄影测量是怎么做到这些的呢？这里面啊，涉及到很多的原理。
其中一个很重要的就是相似三角形原理。
我给你举个例子哈。
你看，假如你站在一个电线杆前面拍照，电线杆就像一个笔直的大个儿，你的相机镜头就像一个观察的小窗口。
这时候，你和电线杆之间的距离，还有电线杆在照片里的高度，以及实际电线杆的高度，这三者之间就构成了相似三角形的关系。
就像搭积木一样，只要你知道了其中一些数据，比如说你和电线杆的距离，还有电线杆在照片里看起来的高度，那你就能算出电线杆实际的高度啦。
这就像你知道了三角形的一条边和一个角，就能算出其他边的长度一样。
这是不是很像一种奇妙的数学游戏呢？说到摄影测量，就不得不提到相机的作用了。
相机啊，那可是摄影测量的小助手呢。
不同的相机有不同的性能，就像不同的运动员有不同的特长一样。
有的相机像素高，拍出来的照片特别清晰，就像视力超级好的人，能把远处的东西看得一清二楚。
在摄影测量里，清晰的照片可是非常重要的。
如果照片模模糊糊的，那就像你戴着一副雾蒙蒙的眼镜去看东西，根本没法准确测量。
而且相机的镜头也很关键哦。
广角镜头能拍摄到更广阔的场景，就像一个大嘴巴，一口就能吞下很多东西。
但是它也有个小缺点，就是照片边缘可能会有点变形，就像一个方形的东西被拉得有点扁了。
长焦镜头呢，就像一个望远镜，能把远处的东西拉近，拍出来的照片看起来物体就比较大，但是它能拍摄到的范围就比较小了。