单像空间后方交会
【武汉大学-摄影测量学-单张相片解析】3.5.5单片空间后方交会
cos
0
s
in
0 0 1 0 0 0
1 0 0
X
YZ
R 1 R
R1
X
Y
Z
Xs
Ys Zs
0 R1 0
1
0 0 0
1X X s
0 0
Y Z
Ys Zs
武汉大学
摄影测量基础
偏导数－2-2
X
YZ
R 1
0 0
1
0 0 0
1 X
0 0
R
YZ
c1
X s
X)
f Z 2 (a1Z a3 X )
1
X
Z
(a1 f
f
Z
a3 )
1 Z
a1 f
a3 (x
x0 )
武汉大学
摄影测量基础
偏导数－1
x X s
1 Z
a1 f
a3(x x0 )
x Ys
1 Z
b1 f
b3(x x0 )
x Z s
1 Z
c1 f
c3(x x0 )
y X s
1 Z
c2 c3
0 0 0
a1 a1
a2 a3
bc11
a2 b2 c2
a3 b3 c3
X Y Z
0
aa23cc11
a1c2 a1c3
a1c2 a2c1 0
a3c2 a2c3
a1c3 a2c3
0
a3c1 a3c2
X
YZ
0 bb32
b3 0
b1
b2 b1
0
X
武汉大学
摄影测量基础
误差方程的建立
☺ 已知值 x0 , y0 , f , m, X, Y, Z ☺ 观测值 x, y
单像空间后方交会名词解释
单像空间后方交会名词解释
单像空间后方交会是摄影测量学中的一个重要概念，它是指利用单个影像进行地物测量和定位的方法。
在单像空间后方交会中，通过对单张影像进行分析，可以确定地面上物体的位置和形状。
这个过程涉及到对影像中的特征点进行识别和匹配，然后利用相机内外参数以及影像上的像点坐标来计算地物的三维坐标。
单像空间后方交会的过程包括以下几个步骤，首先是对影像进行预处理，包括去畸变、影像配准等操作；然后是特征点的提取和匹配，这一步是通过计算机视觉算法来实现的，可以利用角点、边缘等特征来进行匹配；接下来是相机内外参数的标定，这一步是为了将像素坐标转换为实际世界坐标而进行的；最后是利用已知的相机参数和像点坐标来计算地物的三维坐标。
单像空间后方交会在航空摄影、遥感影像解译和地图制图等领域有着广泛的应用。
它可以通过对单张影像的处理，实现对地物的测量和定位，为地理信息系统和地图制图提供了重要的数据基础。
同时，随着计算机视觉和图像处理技术的不断发展，单像空间后方交会的精度和效率也在不断提高，为各种应用领域提供了更加可靠和精确的地物信息。
第五讲 单片空间后方交会
x12 − f (1 + 2 ) f xy − 1 1 f
2 x2 − f (1 + 2 ) f
−
x1 y1 f
y12 − f (1 + 2 ) f − x2 y2 f
x y − 2 2 f
2 x3 − f (1 + 2 ) f
2 y2 − f (1 + 2 ) f
−
x3 y3 f
xy − 3 3 f
Y B
A
C X
利用航摄像片上三个以上像点坐标和对应像 点坐标和对应地面点坐标，计算像片外方位元 素的工作，称为单张像片的空间后方交会。 进行空间后方交会运算，常用的一个基本公 式是前面提到的共线方程。式中的未知数，是 六个外方位元素。由于一个已知点可列出两个 方程式，如有三个不在一条直线上的已知点， 就可列出六个独立的方程式，解求六个外方位 元素。由于共线条件方程的严密关系式是非线 性函数，不便于计算机迭代计算。为此，要由 严密公式推导出一次项近似公式，即变为线性 函数。
（5） 用所取未知数的初始值和控制点的地面坐标，代入共线方程式，逐 ） 用所取未知数的初始值和控制点的地面坐标，代入共线方程式， 点计算像点坐标的近似值 ( x), ( y ) 并计算 lx , l y a ( X − X S ) + b1 (Y − YS ) + c1 ( Z − Z S ) x=−f 1 a3 ( X − X S ) + b3 (Y − YS ) + c3 ( Z − Z S ) a ( X − X S ) + b2 (Y − YS ) + c2 ( Z − Z S ) y=−f 2 a3 ( X − X S ) + b3 (Y − YS ) + c3 ( Z − Z S ) （6） 组成误差方程式。 ） 组成误差方程式。 7） 计算法方程式的系数矩阵与常数项，组成法方程式。 （7） 计算法方程式的系数矩阵与常数项，组成法方程式。 （8） 解算法方程，迭代求得未知数的改正数。 ） 解算法方程，迭代求得未知数的改正数。
单向空间后方交会名词解释
单向空间后方交会名词解释
单向空间后方交会是指在测量学中用于确定目标位置的一种方法。
它通常用于地理测量、导航和航空航天领域。
在这种方法中，
通过测量目标物体在不同位置的角度和距离，然后利用三角测量原
理来计算目标物体的位置坐标。
这种方法需要至少两个观测点，每
个观测点都测量目标物体与自身的角度和距离，然后通过三角计算
来确定目标物体的位置。
这种方法通常用于需要测量远距离目标位
置的情况，例如在航空航天领域中用于确定飞行器或卫星的位置。
单向空间后方交会方法的优点之一是可以通过简单的测量手段
来确定目标位置，而不需要直接测量目标物体与观测点之间的距离。
这使得它在某些情况下比其他测量方法更为实用和经济。
然而，这
种方法也有一些局限性，例如需要准确的角度测量和观测点之间的
相对位置确定等要求。
同时，由于测量误差的累积，可能会对最终
的位置计算结果产生一定的影响。
总的来说，单向空间后方交会是一种常用的测量方法，它通过
角度和距离测量来确定目标位置，适用于需要测量远距离目标位置
的情况。
然而，在实际应用中需要注意测量精度和误差控制等因素，以确保最终计算结果的准确性。
摄影测量学空间后方交会实验报告
摄影测量学实验报告实验一、单像空间后方交会学院：建测学院班级：测绘082姓名：肖澎学号： 15一．实验目的1.深入了解单像空间后方交会的计算过程；2.加强空间后方交会基本公式和误差方程式，法线方程式的记忆；3.通过上机调试程序加强动手能力的培养。
二．实验原理以单幅影像为基础，从该影像所覆盖地面范围内若干控制点和相应点的像坐标量测值出发，根据共线条件方程，求解该影像在航空摄影时刻的相片外方位元素。
三．实验内容1.程序图框图2.实验数据（1）已知航摄仪内方位元素f＝153.24mm，Xo＝Yo＝0。
限差0.1秒（2）已知4对点的影像坐标和地面坐标：3.实验程序using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace ConsoleApplication3{class Program{static void Main(){//输入比例尺，主距，参与平参点的个数Console.WriteLine("请输入比例尺分母m：\r");string m1 = Console.ReadLine();double m = (double)Convert.ToSingle(m1);Console.WriteLine("请输入主距f：\r");string f1 = Console.ReadLine();double f = (double)Convert.ToSingle(f1);Console.WriteLine("请输入参与平差控制点的个数n：\r");string n1 = Console.ReadLine();int n = (int)Convert.ToSingle(n1);//像点坐标的输入代码double[] arr1 = new double[2 * n];//1.像点x坐标的输入for (int i = 0; i < n; i++){Console.WriteLine("请输入已进行系统误差改正的像点坐标的x{0}值：\r", i+1);string u = Console.ReadLine();for (int j = 0; j < n; j += 2){arr1[j] = (double)Convert.ToSingle(u);}}//2.像点y坐标的输入for (int i = 0; i < n; i++){Console.WriteLine("请输入已进行系统误差改正的像点坐标的y{0}值：\r", i+1);string v = Console.ReadLine();for (int j = 1; j < n; j += 2){arr1[j] = (double)Convert.ToSingle(v);}}//控制点的坐标输入代码double[,] arr2 = new double[n, 3];//1.控制点X坐标的输入for (int j = 0; j < n; j++){Console.WriteLine("请输入控制点在地面摄影测量坐标系的坐标的X{0}值：\r", j+1);string u = Console.ReadLine();arr2[j , 0] = (double)Convert.ToSingle(u);}//2.控制点Y坐标的输入for (int k = 0; k < n; k++){Console.WriteLine("请输入控制点在地面摄影测量坐标系的坐标的Y{0}值：\r", k+1);string v = Console.ReadLine();arr2[k , 1] = (double)Convert.ToSingle(v);}//3.控制点Z坐标的输入for (int p =0; p < n; p++){Console.WriteLine("请输入控制点在地面摄影测量坐标系的坐标的Z{0}值：\r", p+1);string w = Console.ReadLine();arr2[p , 2] = (double)Convert.ToSingle(w);}//确定外方位元素的初始值//1.确定Xs的初始值：double Xs0 = 0;double sumx = 0;for (int j = 0; j < n; j++){double h = arr2[j, 0];sumx += h;}Xs0 = sumx / n;//2.确定Ys的初始值：double Ys0 = 0;double sumy = 0;for (int j = 0; j < n; j++){double h = arr2[j, 1];sumy += h;}Ys0 = sumy / n;//3.确定Zs的初始值：double Zs0 = 0;double sumz = 0;for (int j = 0; j <= n - 1; j++){double h = arr2[j, 2];sumz += h;}Zs0 = sumz / n;doubleΦ0 = 0;doubleΨ0 = 0;double K0 = 0;Console.WriteLine("Xs0,Ys0,Zs0,Φ0,Ψ0,K0的值分别是：{0},{1},{2},{3},{4},{5}", Xs0, Ys0, Zs0, 0, 0, 0);//用三个角元素的初始值按（3-4-5）计算各方向余弦值，组成旋转矩阵,此时的旋转矩阵为单位矩阵I：double[,] arr3 = new double[3, 3];for (int i = 0; i < 3; i++)arr3[i, i] = 1;}double a1 = arr3[0, 0]; double a2 = arr3[0, 1]; double a3 = arr3[0, 2];double b1 = arr3[1, 0]; double b2 = arr3[1, 1]; double b3 = arr3[1, 2];double c1 = arr3[2, 0]; double c2 = arr3[2, 1]; double c3 = arr3[2, 2];/*利用线元素的初始值和控制点的地面坐标，代入共线方程（3-5-2），* 逐点计算像点坐标的近似值*///1.定义存放像点近似值的数组double[] arr4 = new double[2 * n];//----------近似值矩阵//2.逐点像点坐标计算近似值//a.计算像点的x坐标近似值（x）for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){for (int j = 0; j < n; j++){arr4[i] = -f * (a1 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b1 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c1 * (arr2[j, 2] - Zs0)) / (a3 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b3 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c3 * (arr2[j, 2] - Zs0)); }}//b.计算像点的y坐标近似值（y）for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){for (int j = 0; j < n; j++){arr4[i] = -f * (a2 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b2 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c2 * (arr2[j, 2] - Zs0)) / (a3 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b3 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c3 * (arr2[j, 2] - Zs0)); }}//逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程：double[,] arr5 = new double[2 * n, 6]; //------------系数矩阵（A）//1.计算dXs的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 0] = -1 / m; //-f/H == -1/m}//2.计算dYs的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 1] = -1 / m; //-f/H == -1/m}//3.a.计算误差方程式Vx中dZs的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2)arr5[i, 2] = -arr1[i] / m * f;}//3.b.计算误差方程式Vy中dZs的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 2] = -arr1[i] / m * f;}//4.a.计算误差方程式Vx中dΦ的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 3] = -f * (1 + arr1[i] * arr1[i] / f * f);}//4.a.计算误差方程式Vy中dΦ的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 3] = -arr1[i - 1] * arr1[i] / f;}//5.a.计算误差方程式Vx中dΨ的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 4] = -arr1[i] * arr1[i + 1] / f;}//5.b.计算误差方程式Vy中dΨ的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 4] = -f * (1 + arr1[i] * arr1[i] / f * f);}//6.a.计算误差方程式Vx中dk的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 5] = arr1[i + 1];}//6.b.计算误差方程式Vy中dk的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 5] = -arr1[i - 1];}//定义外方位元素组成的数组double[] arr6 = new double[6];//--------------------外方位元素改正数矩阵（X）//定义常数项元素组成的数组double[] arr7 = new double[2 * n];//-----------------常数矩阵（L）//计算lx的值for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2)arr7[i] = arr1[i] - arr4[i]; //将近似值矩阵的元素代入}//计算ly的值for (int i = 1; i <= 2 * (n - 1); i += 2){arr7[i] = arr1[i] - arr4[i]; //将近似值矩阵的元素代入}/* 对于所有像点的坐标观测值，一般认为是等精度量测，所以权阵P为单位阵.所以X=(ATA)-1ATL *///1.计算ATdouble[,] arr5T = new double[6, 2 * n];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 2 * n; j++){arr5T[i, j] = arr5[j, i];}}//A的转置与A的乘积,存放在arr5AA中double[,] arr5AA = new double[6, 6];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 6; j++){arr5AA[i, j] = 0;for (int l = 0; l < 2 * n; l++){arr5AA[i, j] += arr5T[i, l] * arr5[l, j];}}}nijuzhen(arr5AA);//arr5AA经过求逆后变成原矩阵的逆矩阵//arr5AA * arr5T存在arr5AARATdouble[,] arr5AARAT = new double[6, 2 * n];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 2 * n; j++){arr5AARAT[i, j] = 0;for (int p = 0; p < 6; p++){arr5AARAT[i, j] += arr5AA[i, p] * arr5T[p, j];}}}//计算arr5AARAT x L，存在arrX中double[] arrX = new double[6];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 1; j++){arrX[i] = 0;for (int vv = 0; vv < 6; vv++){arrX[i] += arr5AARAT[i, vv] * arr7[vv];}}}//计算外方位元素值double Xs, Ys, Zs, Φ, Ψ, K;Xs = Xs0 + arrX[0];Ys = Ys0 + arrX[1];Zs = Zs0 + arrX[2];Φ = Φ0 + arrX[3];Ψ = Ψ0 + arrX[4];K = K0 + arrX[5];for (int i = 0; i <= 2; i++){Xs += arrX[0];Ys += arrX[1];Zs += arrX[2];Φ += arrX[3];Ψ += arrX[4];K += arrX[5];}Console.WriteLine("Xs,Ys,Zs,Φ,Ψ,K的值分别是：{0},{1},{2},{3},{4},{5}", Xs0, Ys0, Zs0, Φ, Ψ, K);Console.Read();}//求arr5AA的逆矩public static double[,] nijuzhen(double[,] a) {double[,] B = new double[6, 6];int i, j, k;int row = 0;int col = 0;double max, temp;int[] p = new int[6];for (i = 0; i < 6; i++){p[i] = i;B[i, i] = 1;}for (k = 0; k < 6; k++){//找主元max = 0; row = col = i;for (i = k; i < 6; i++){for (j = k; j < 6; j++){temp = Math.Abs(a[i, j]);if (max < temp){max = temp;row = i;col = j;}}}//交换行列，将主元调整到k行k列上if (row != k){for (j = 0; j < 6; j++){temp = a[row, j];a[row, j] = a[k, j];a[k, j] = temp;temp = B[row, j];B[row, j] = B[k, j];B[k, j] = temp;i = p[row]; p[row] = p[k]; p[k] = i; }if (col != k){for (i = 0; i < 6; i++){temp = a[i, col];a[i, col] = a[i, k];a[i, k] = temp;}}//处理for (j = k + 1; j < 6; j++){a[k, j] /= a[k, k];}for (j = 0; j < 6; j++){B[k, j] /= a[k, k];a[k, k] = 1;}for (j = k + 1; j < 6; j++){for (i = 0; j < k; i++){a[i, j] -= a[i, k] * a[k, j];}for (i = k + 1; i < 6; i++){a[i, j] -= a[i, k] * a[k, j];}}for (j = 0; j < 6; j++){for (i = 0; i < k; i++){B[i, j] -= a[i, k] * B[k, j];}for (i = k + 1; i < 6; i++){B[i, j] -= a[i, k] * B[k, j];}for (i = 0; i < 6; i++) {a[i, k] = 0;a[k, k] = 1;}}//恢复行列次序for (j = 0; j < 6; j++){for (i = 0; i < 6; i++) {a[p[i], j] = B[i, j]; }}for (i = 0; i < 6; i++){for (j = 0; j < 6; j++) {a[i, j] = a[i, j];}}return a;}4．实验结果四．实验总结此次实验让我深入了解单像空间后方交会的计算过程，加强了对空间后方交会基本公式和误差方程式，法线方程式的记忆。
单像空间后方交会实习报告
单像空间后方交会实习报告一、引言在我参加实习项目期间，我有幸在测绘工程实践中学习到了单像空间后方交会的相关知识和技能。
本报告旨在总结和详细介绍我在这个项目中所学到的内容，并分享我在实践中的经验和感悟。
二、实习背景实习项目的目标是通过使用单像空间后方交会方法对给定的影像数据进行三维测量，实现对地物位置和形状的准确测绘。
实习过程中，我所参与的任务是基于无人机获取的航片进行测绘，希望能达到较高的准确性和精度。
三、实习内容1. 影像数据获取与准备为了能够进行后方交会，首先我需要获取一组高质量、清晰度较高的影像数据。
在实习项目中，我们使用了专业的无人机拍摄了一系列航测相片。
在选择相机设备、安装和定位无人机方面，我们尽可能保证了影像的质量和准确性。
2. 影像处理和点提取获取到影像数据后，对影像进行预处理以满足后方交会的需要。
这一步骤包括图像的几何校正、色调校正等。
接下来，从影像中手动或者自动提取出具有明显特征点的区域，作为后方交会的控制点。
3. 单像空间后方交会参数计算在进行后方交会之前，需要确定准确的内、外方位元素。
内方位元素包拟化比例分母纸试验、比例尺、转分度仪、坐标尺等设备。
外方位元素的测量利用经纬度、高程等信息，通过空间三角测量的方法来计算。
4. 控制点的标定和精度评定为了保证交会精度，需要至少有三个以上的控制点，同时还需在计算之前对这些控制点进行标定。
控制点的标定首先进行坐标基准的精确定义，然后通过重复测量来评估控制点的精度。
5. 三维坐标的计算根据前面计算得到的内、外方位元素以及控制点的坐标，可以利用单像空间后方交会的方法来计算其它像上点的坐标。
这一步骤主要涉及相对定向和绝对定向的计算，其中相对定向可以通过一些数学模型和算法来实现。
四、实习总结通过参与单像空间后方交会实习项目，我深刻认识到了测绘工程的重要性和挑战性。
在实践中，我学到了很多相关的知识和技能。
首先，我掌握了使用无人机获取影像数据的方法和技巧，了解了影像处理的基本步骤和注意事项。
摄影测量学基础试题1
一、名词解释1摄影测量学 2航向重叠3单像空间后方交会 4相对航高5解析空中三角测量 6外方位元素7核面 8绝对定向元素二、问答题1.写出中心投影的共线方程式并说明式中各参数的含义。
2.指出采用“后方交会+前方交会”和“相对定向+绝对定向”两种方法计算地面点坐标的基本步骤。
3.简述利用光束法（一步定向法）求解物点坐标的基本思想。
4.简述解析绝对定向的基本过程。
5.简述相对定向的基本过程。
6.试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。
二、填空1摄影测量的基本问题，就是将_________转换为__________。
2人眼产生天然立体视觉的原因是由于_________的存在。
3相对定向完成的标志是__________。
三、简答题1两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。
2倾斜位移的特性。
3单航带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？怎样进行？4独立模型法区域网平差基本思想。
5何谓正形变换？有何特点？四、论述题1空间后方交会的计算步骤。
2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，采用光束法区域网平差。
（1）写出整体平差的误差方程式的一般式。
（2）将像片进行合理编号，并计算带宽，内存容量。
（3）请画出改化法方程系数阵结构简图。
参考答案：一、1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。
2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。
3知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。
4摄影瞬间航摄飞机相对于某一索取基准面的高度。
5将中心投影转换成正射投影时，经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平相片的构象，并符合所规定的比例尺的变换过程。
6是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以及区域模型的数字模型，根据少数地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，并求加密点地面坐标的方法。
简述单像空间后方交会的程序设计步骤
简述单像空间后方交会的程序设计步骤
单像空间后方交会是一种用于测量摄影点在三维空间中位置的方法。
以下是简述的程序设计步骤：
1.读取摄影测量数据：首先，从摄影测量设备（如相机）中读取图像和相关的内参数据，包括相机的焦距、像点大小等。
2.图像处理：对读取的图像进行预处理。
可能需要进行去畸变操作，校正图像的畸变。
3.特征提取：从图像中提取关键点或特征点。
这些特征点可以是角点、边缘、斑点等。
提取出的特征点用于后方交会计算。
4.求解相机位姿：使用特征点的像素坐标和已知内参数，通过解非线性方程组的方法，计算相机在三维空间中的位姿（即相机的位置和方向）。
5.求解三维点坐标：对于每个特征点，使用单像模型，将像素坐标投影到相机坐标系中。
然后，通过解线性方程组的方法，计算特征点在三维空间中的坐标。
6.误差检测与优化：计算测量误差，并进行误差检测。
可以使用一些优化算法，如最小二乘法，来优化相机位姿和三维点坐标。
7.输出测量结果：将计算得到的三维点坐标输出，可以是数字格式或者可视化结果。
以上是单像空间后方交会的基本程序设计步骤。
每个步骤可能会有不同的具体实现，根据具体的应用场景和需求进行设计和调整。
摄影测量课后练习题总结
答：解析法相对定向是通过计算相对定向元素建立地面立体模型。解析法相对定向恢复核面，需要从共面条件式岀发求解五个相对定向元素， 才能建立地面立体模型。
解算连续像对相对定向元素：连续像对相对定向是以左像片为基础，求出右像片相对于左像片的五个相对定向元素bv、bw©2、32、
解算单独像对的相对定向元素：单独像对是以基线为U轴，左主核面为uw平面，建立像空间辅助坐标系S-UVW及S-UVW。像点a、
上有所摄地物的全部影像。
2.像片与地形图的投影方法不同
地形图是正射投影，比例尺处处一致，常以1/M表示。地形图上所有的图形不仅与实际形状完全相似，而且其相关方位也保持不变。
航摄像片是中心投影。由于存在像片倾斜和地形起伏两种误差的影像，致使航摄像片上的影像有变形，各处比例尺也不一致，相关方
位也发生变化。若利用航摄像片制作正摄影像图时，必须消除倾斜误差和投影误差，统一像片上各处比例尺，使中心投影的航摄像片转化为 正射投影的影像。
统；在解析摄影测量及数字摄影测量中采用©、3、K系统。
9、在像点的空间坐标变换中，为什么用外方位角元素表示方向余弦？
答：像空间坐标系可以看成是像空间辅助坐标系经过三个角度的旋转得到的，即像空间辅助在坐标系经过三个外方位角元素的旋转后，恰好 与像空间坐标系重合。因此，确定方向余弦的方法不涉及两坐标系轴系间的夹角，而由三个外方位元素来计算两坐标轴系间夹角的余弦值。
内方位元素：是描述摄影中心与像片之间位置关系的参数，包括三个参数，即摄影中心
标系中的坐标xO、yO。
外方位元素：在恢复内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为外方位元素。
8、为什么外方位角元素又三种不同的选择？
(空间后方交会的计算过程)空间后方交会
将上述偏导数代入，可以求得其余的系数如下
x ( x cos k y sin k ) f cos k ] cos f x a15 f sin k ( x sin k y cos k ) f a16 y a14 y sin [ x ( x cos k y sin k f sin k ) f sin k ] cos f y a25 f cos k ( x sin k y cos k f a26 x a24 x sin [
计算中，通常将地面控制点的坐标认为是真值，而把相应的像点 Vy 列 坐标认为是观测值，加入相应的改正数 Vx ,Vy ，得 x Vx , y ， 出如下的每个点的误差方程式为：
x x x x x x V dX dY dZ d d dk ( x) x S S S x X Y Z k S S S V y dX y dY y dZ y d y d y dk ( y ) y y S S S X Y Z k S S S
当竖直投影时，角元素都是小角（小于3度），此时可近似认为 k 0, Z A Z S H ，各个系数的表达式可以得到简化。
空间后方交会计算中的误差方程和法方程 由于有六个未知数，所以至少需要知道三个 已知的地面控制点，为了能够平差，通常在 像片的四个角选取四个或更多的地面控制点。
1 4 YS 0 Ytpi 4 i 1
4) 计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算 方向元素，组成旋转矩阵R。 5）逐点计算像点坐标的近似值：利用未知数 的近似值按照共线方程计算控制点像点坐 标的近似值(x),(y)； 6) 组成误差方程式 7) 组成法方程式 8）解求外方位元素 9）检查计算是否收敛：将求得外方位元素的 改正数与规定的限差比较，小于限差则计 算终止，否则迭代计算。
单张像片空间后方交会
外方位元素的计算
当一张像片上至少有三个控制点时， 当一张像片上至少有三个控制点时，误差方程矩阵形式
V = Ax − l
x = ( A T A ) −1 ( A T l )
x , l = y a 14 a 15 a 24 a 25
σ
0
=
V TV 2n − 6
∆ X s ∆Ys ∆Z vx V = x = ∆ ϕs , v y ∆ω ∆κ a 12 a 13 a A = 11 a 22 a 23 a 21
X X −Xs Y = R−1 Y −Y s Z −Z Z s
a 1 a1 a 2 b1 a 3 c1
0 = a 2 c1 − a1 c 2 a c − a c 1 3 3 1 0 = b3 − b 2 − b3 0 b1
在竖直摄影情况 误差方程系 数的近似值
f a11 = − , H
ϕ =ω =κ = 0
Z − Z
s
= H
x a12 = 0, a13 = − H f y a21 = 0, a22 = − , a23 = − H H 2 x xy a14 = − f (1+ 2 ), a15 = − , a16 = y f f xy y2 a24 = − , a25 = − f (1+ 2 ), a26 = −x f f
已知值 x0 , y0 , f , m, X, Y, Z 观测值 x,y 未知数 Xs, Ys, Zs, ϕ, ω, κ , 泰勒级数展开
按泰勒级数展开，取小值一次项
∂x ∂x ∂x ∂x x = (x) + ΔX + ∆Y + ∆Z + ∆ϕ ∂X ∂Y ∂Z ∂ϕ ∂x ∂x + ∆ω + ∆κ ∂ω ∂κ ∂y ∂y ∂y ∂y y = ( y) + ∆X + ∆Y + ∆Z + ∆ϕ ∂X ∂Y ∂Z ∂ϕ ∂y ∂y + ∆ω + ∆κ ∂ω ∂κ
中国大学MOOC慕课爱课程(14)--内定向与空间后方交会试题网课刷课
内定向与空间后方交会试题1、填空题（1）数字影像内定向的目的：实现像坐标系统之间的转换 、 改正影像几何变形 。
（2）单像空间后方交会最少需要 3 不在一条直线上的地面控制点。
2、名词解释（1）空间后方交会：利用地面控制点及其在像片上的像点，确定像片外方位元素的方法称为空间后方交会。
3、综合题（1）数字影像内定向的基本思路是什么？答：利用一些特殊点，如框标点或其他特征点，分别获取这些点的像平面坐标和扫描坐标然后依据内定向的数学模型求解待定系数。
（2）利用共线条件方程解算像片的外方位元素的基本过程答：过程如下：a 、读入原始数据（x ，y ，x 0，y 0，f ，X ，Y ，Z ）（x ，y ）是像点坐标，（x 0，y 0，f ）是内方位元素，（X ，Y ，Z ）是像点坐标对应的地面点坐标；b 、确定外方位元素初值：（0000,][,][H Zs nY n Y Ys n X n XXs =====∑∑ ,φ0=ω0=κ0=0） c 、组误差方程式：利用已知值和近似值，组M ，计算 Z Y X ,,和x 计，y 计d 、法化，答解法方程解算外方位元素改正数（dXs ，dYs ，dZs ，dφ,dω,dκ）和改正值111111111111,,,,+++++++++++++=+=+=+=+=+=k k k k k k k k k k k k k k k k k k d d d dZs Zs Zs dYs Ys Ys dXs Xs Xs κκκωωωφφφe 、判断改正数是否小于限差：若大于限差，回到第3部，重组误差方程式进行迭代计算；若小于限差，输出计算结果。
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摄影测量学期末考试复习题库
名词解释摄影测量：从非接触成像系统，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的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术摄影比例尺：一个航摄区域的像片比例尺平均值称为摄影比例尺地面采样间隔：指数字影像像上一个像素所对应的地面尺寸航向重叠度：相邻像片在航线方向上的重叠度称为航向重叠度旁向重叠度：相邻航线间的重叠度称为旁向重叠度像片倾斜角：航空摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角称为相片倾斜角摄影基线：沿航线方向相邻两个摄站之间的连线称为摄影基线航线间隔：相邻航线之间的距离称为航线间隔像片旋偏角：航空摄影中，相邻相片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角，称为相片旋偏角中心投影：所有投射线或其延长线都通过（或会聚于）空间一固定点的投影称为中心投影透视变换：在数学中，两个平面间的中心投影称为透视变化相对航高：飞机相对于某一基准面的高度称为相对航高像片内方位元素：确定摄影机的投影中心（镜头中心）相对于相片平面位置关系的参数称为相片的内方位元素像片外方位元素：在恢复像片内方位的基础上，确定像片在摄影瞬间空间位置和姿态的参数称为像片的外方位元素倾斜误差：在摄影测量中，由像片倾斜引起的像点位移称为倾斜误差投影误差：由地形起伏引起的像点位移称为投影误差单像空间后方交会：利用相片覆盖范围内一定数量地面控制点及其对应的像点坐标解求像片的外方位元素，这种方法就是单向空间后方交会立体像对：从不同摄站获取的同一景物的两张像片称为立体像对同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点左右视差：同名像点在各自像平面内的横坐标（x坐标）之差成为左右视差上下视差：同名像点在各自像平面内的纵坐标（y坐标）之差成为左右视差核面：通过摄影基线的任一平面称为核面同名核线：同一核面和左右像片的交线称为同名核线相对方位元素：用于描述立体像对中左右两张相片相对方位的独立参数称为相对方位元素几何模型：与实地相似，但方位和比例尺都不确定的立体模型称为几何模型立体像对的空间前方交会：利用立体像对的相对方位元素（或外方位元素）和同名像点的像平面坐标解算模型点坐标（或地面点坐标）的方法或技术称为立体像对的空间前方交会绝对方位元素：确定立体模型相对于地面坐标系的方位和比例因子所需要的所有独立参数称为立体像对的绝对方位元素解析空中三角测量：利用少量野外控制点，通过摄影测量解析方法确定区域内大量待求点地面坐标或所有像片外方位元素的工作称为解析空中三角测量自检校光束法区域网平差：利用一个用若干附加参数描述的系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，进而达到自动测定和消除系统误差的目的。
摄影测量考试试题及详细答案
1 摄影测量学 23 单像空间后方交会5 像片纠正 67 透视平面旋转定律9 核面 105光束法区域网平差时，若像片按垂直于航带方向编号，则改化法方程系数阵带 宽为 ，若按平行于航带方向编号，则带宽为 ____________________________ 。
三、 简答题1 两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。
2 倾斜位移的特性。
3 单行带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？为何进行？4 独立模型法区域网平差基本思想。
5 何谓正形变换？有何特点？四、 论述题1 空间后方交会的结算步骤。
2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，采用光束法区域网平差。
（1）（2）（3）A 卷答案:1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加 以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学 科。
2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。
3 知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就 可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。
4 摄影瞬间航摄飞机相对于某一索取基准面的高度。
5 将中心投影转换成正射投影时， 经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平相片的构象，并符合所规定的比例尺的变换过程。
6是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以及区域模型的数字模型，根据少 数地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，并求加密点地面坐标的方法。
7当物面和合面分别绕透视轴合线旋转后，只要旋转地角度相同，则投影射线总 是通过物面和像面的统一相对应点。
一、 填空1摄影测量的基本问题，就是将 2 物体 的 色是 随 着 ______ ______ 转换为 _____________ 。
的光谱成分和物体对光谱成分固有不变的____ 的能力而定的。
3人眼产生天然立体视觉的原因是由于 4 相对定向完成的标志是 ____________ 、和的存在。
摄影测量考试题与详细答案
1摄影测量学2航向重叠3单像空间后方交会4相对行高5像片纠正6解析空中三角测量7透视平面旋转定律8外方位元素9核面10绝对定向元素一、填空1摄影测量的基本问题，就是将 _________ 换为__________ 。
2物体的色是随着 _________ 光谱成分和物体对光谱成分固有不变的__________ 、________ 和_________ 的能力而定的03人眼产生天然立体视觉的原因是由于 _________ 的存在°4相对定向完成的标志是 _________5光束法区域网平差时，若像片按垂直于航带方向编号，则改化法方程系数阵带宽为______ 若按平行于航带方向编号,则带宽为_____________三、简答题1两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。
2倾斜位移的特性。
3单行带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？为何进行？4独立模型法区域网平差基本思想。
5何谓正形变换？有何特点？四、论述题1空间后方交会的结算步骤。
2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，采用光束法区域网平差。
(1)写出整体平差的误差方程式的一般式。
(2)将像片进行合理编号，并计算带宽，内存容量(3)请画出改化法方程系数阵结构简图。
A卷答案：、1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。
2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。
3知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。
4摄影瞬间航摄飞机相对于某一索取基准面的高度。
5将中心投影转换成正射投影时，经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平相片的构象，并符合所规定的比例尺的变换过程。
6是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以及区域模型的数字模型，根据少数地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，并求加密点地面坐标的方法。
单像空间后方交会
摄影测量学实习报告遥感07011班吴倩200732590254一、实习目的1.掌握空间后方交会的定义和实现算法(1)定义：空间后方交会是以单幅影像为基础，从该影像所覆盖地面范围内若干控制点的已知地面坐标和相应点的像坐标量测值出发，根据共线条件方程，解求该影像在航空摄影时刻的外方位元素Xs，Ys，Zs，φ，ω，κ。
(2)算法：由于每一对像方和物方共轭点可列出2个方程，因此若有3个已知地面坐标的控制点，则可列出6个方程，解求6个外方位元素的改正数△Xs，△Ys，△Zs，△φ，△ω，△κ。
实际应用中为了提高解算精度，常有多余观测方程，通常是在影像的四个角上选取4个或均匀地选择更多的地面控制点，因而要用最小二乘平差方法进行计算。
2.了解摄影测量平差的基本过程(1)获取已知数据。
从摄影资料中查取影像比例尺1/m，平均摄影距离（航空摄影的航高）、内方位元素x0，y0，f；获取控制点的空间坐标Xt，Yt，Zt。
(2)量测控制点的像点坐标并进行必要的影像坐标系统误差改正，得到像点坐标。
(3)确定未知数的初始值。
单像空间后方交会必须给出待定参数的初始值，在竖直航空摄影且地面控制点大体对称分布的情况下，Xs0和Ys0为均值，Zs0为航高，φ、ω、κ的初值都设为0。
或者κ的初值可在航迹图上找出或根据控制点坐标通过坐标正反变换求出。
(4)计算旋转矩阵R。
利用角元素近似值计算方向余弦值，组成R阵。
(5)逐点计算像点坐标的近似值。
利用未知数的近似值按共线条件式计算控制点像点坐标的近似值（x），(y)。
(6)逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式。
(7)计算法方程的系数矩阵ATA与常数项ATL，组成法方程式。
(8)解求外方位元素。
根据法方程，解求外方位元素改正数，并与相应的近似值求和，得到外方位元素新的近似值。
(9)检查计算是否收敛。
将所求得的外方位元素的改正数与规定的限差比较，通常对φ，ω，κ的改正数△φ，△ω，△κ给予限差，通常为0.1′，当3个改正数均小于0.1′时，迭代结束。
空间后方交会名词解释
空间后方交会名词解释
空间后方交会，是指利用航摄像片上三个以上不在一条直线上的控制点按共线方程计算该像片外方位元素的方法。
是单幅影像解析过程中的一个步骤。
如果我们知道每幅影像的6个外方位元素，就能确定被摄物体与航摄影像的关系。
因此，如何获取影像的外方位元素，一直是摄影测量工作者所探讨的问题。
可采取的方法有：利用雷达、全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）以及星相摄影机来获取影像的外方位元素；也可利用影像覆盖范围内一定数量的控制点的空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程反求该影像的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会。
单像空间后方交会
关于外方位 元素：
知道外方位元素, 可用来恢复像片在 摄影时的空间位置, 重建像片与被摄地 面之间的相互关系
1、确定S在物方空 •间坐标系中位置的元 •素（直线元素）。 •Xs,Ys,Zs •例Xs=1140.2m •Ys=2003.5m •Zs=1035.7m
2、确定像片在物方空间坐标系中位置的元素 （角元素）。 •角元素
• • • ---主垂面W方向角 ---像片倾角 ---像片旋角(y轴与主纵线夹角)
关于内方位元素
内方位元素 •确定像片相对S 的位置。 • --焦距 • --像主点
在像平面坐标系 中的坐标
后方 交会 在现 代社 会中 的应 用
角 锥 体 交会
测绘13-2
单向空间后方交会的定义
• 以单幅影像为基础，从该影像所覆盖地面 范围内若干控制点的已知地面坐标和相应 点的像坐标量测值出发，根据共线方程条 件方程，解该影像在航空摄影时刻的外方 位元素，由于空间后方交会所采用的数学 模型共线方程是非线性函数，为了方便外 方位元素的解求，需首先对共线方程进行 显性化》
空间后方交会
空间后方交会
科技名词定义
中文名称：空间后方交会
英文名称：space resection
定义：利用航摄像片上三个以上不在一条直线上的已知点按构像方程计算该像片外方位元
素的方法。
空间后方交会，是指利用航摄像片上三个以上不在一条直线上的控制点按构像方程计算该像片外方位元素的方法。
内容
仅在待定点上设站，向三个已知控制点观测两个水平夹角a、b，从而计算待定点的坐标，称为后方交会。
交会测量是加密控制点常用的方法，它可以在数个已知控制点上设站，分别向待定点观测方向或距离，也可以在待定点上设站向数个已知控制点观测方向或距离，而后计算待定点的坐标。
常用的交会测量方法有前方交会、后方交会、侧边交会和自由测站法。
后方交会法首先出现于测绘地形图工作中，测量上称为“三点题”，是用图解法作为加密图根点之用。
后来随着解析法、公式法的出现，在工程建设控制测量中也经常被采用。
比如隧道工程控制网往往由于隧道开工前测设完成，而洞口土石方施工完毕后，需补设洞口投点，以便控制隧道轴线，测设投点就要用到后方交会法；深水桥墩放样测量中的墩心定位也可以应用此法，还可用来测定施工控制导线的始终点等。
应用范围之广说明了此法的实用性很强。
其代表图形如下图所示。
图中三角形ABC是控制网中的一个三角形，P点即为后方交会点（需确定坐标的待定点），只要置棱镜于P点，用全圆测回法测定a，b，r 三个角值，即可应用解析法公式算出待定点P的坐标。
此法内外业工作量小，只要P点的点位精度符合施工放样要求或作为洞口投点的精度要求，就可以成为广大测绘科技工作者所乐意选用的方法之一。
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像空间辅助坐标系(u,v,w)
坐标原点位于S，但坐标轴不一定与像平 面坐标轴平行，按需要定义。
像空坐标系与像空辅助坐标系之关系
物方坐标系
地面测量坐标系（Xt,Yt,Zt)
义。
地面摄影测量坐标系（X,Y,Z,)
原点位于地面某一已知点，坐标轴按需要定
地面测量坐标系与摄影测量坐标系之关系
确定像片相对S 的位置。 --焦距 --像主点 在像平面坐标系中 的坐标 例
外方位元素
1、确定S在物方空 间坐标系中位置的元 素（直线元素）。 Xs,Ys,Zs 例 Xs=1140.2m Ys=2003.5m Zs=1035.7m
பைடு நூலகம்2、确定像片在
物方空间坐标系中 位置的元素（角 元素）。 1） 角元素
像方坐标系与物方 坐标系之关系
共线方程线性化:
前式具体化:
即有
'
2
'
2
(5-9a)具体化:
写成
即
综合上述推导,有共线方程的线性形式:
式中
二.解算中的具体公式
利用(a)式解求外方位元素时,有6个未知数,须用像 片及地面3个点的3对已知的（X,Y,Z）、（x,y)组6个 方程.实用中为提高精度常取多余点多余观测,为此要按 最小二乘平差计算.则平差算式如下:
分）
单像空间后方交会（第五章部
根据单张航测像片上一定数量的已 知点(像片坐标和地面坐标已知),计算该 像片的外方位元素(摄影中心S的坐标 Xs,Ys,Zs,像片的角元素 ).
知道外方位 元素,可用来恢 复像片在摄影时 的空间位置,重 建像片与被摄地 面之间的相互关 系
内方位元素
( X1 , Y1 , Z1 )
( X 2 , Y2 , Z 2 )
( X 4 , Y4 , Z 4 )
( X 3 , Y3 , Z 3 )
一.解算的基本公式
1.共线方程及其线性化
式中各元素的意义：
像方坐标系
像平面(框标）坐标系（x,y）
以像主点为原点的像平面坐标系与框标的关系
像空间坐标系(x,y,-f)
进而求出外方位元素: Xs,Ys,Zs
由于共线方程的线性形式为近似公式,故1次 解算结果并不精确,为此常采用迭代算法.迭代次数 止于某一限差;即六个外方位元素的精确解为:
三.空间后方交会的计算过程
大的步骤: 1.算出(5-3)式中的系数和常数项;
数
2.组成误差方程组解算出未知数的改正 ;
---主垂面W方向角 ---像片倾角 ---像片旋角(y轴 与主纵线夹角)
（ （
2） 角元素 -像片航向倾角
在uw平面投影）
---像片旁向倾角 在vw平面投影） ---像片旋角(y轴 与Y轴夹角)
例
( x1 , y1 )
( x2 , y 2 )
( x3 , y 3 )
( x4 , y 4 )
已知数据
内方位元素:f=152.77mm =0 H=2000m 控制点物空间坐标: X Y Z 1 24308.m 04582.m 63.0m 2 26008.m 05052.m 57.0m 3 26722.m 04055.m 49.0m 4 24410.m 03095.m 52.0m 5 25292.m 02708.m 50.0m 6 26412.m 02818.m 47.0m =0
像方坐标系
像平面(框标）坐标系（x,y）
以像主点为原点的像平面坐标系与框标的关系
(取近似值的原则:尽量接近精确值)
外方位元素改正数的限差为:解出的 (相当于0.1 分弧度).
算.
实际计算按上述过程编程,用电脑计
编程框图:
算例
元素.
选择6个控制点解算一张像片的外方位
3.循环迭代求未知数Xs,Ys,Zs 精确值.
具体步骤:
(控制点的选择及测量大致同纠正点.应注意 在像片四角都有控制点)
( x1 , y1 )
( x2 , y 2 )
地面测量坐标系与摄影测量坐标系之关系
(像点坐标量测仪后面介绍.像点坐标量测 也可用电脑软件,如Photoshop,CAD等.)
控制点像片坐标: x y 1 -109.515mm 7.113mm 2 -5.523mm 95.813mm 3 76.978 mm 48.100mm 4 -51.693mm -92.860mm 5 22.200mm -91.550mm 6 95.177 mm -47.107mm 限差:角元素限差=0.00002 ,线元素限差=1.0m
解算结果 = 0.002001弧度( = -0.0139713弧度( = -0.4391345弧度(
)
) )
XS= 25532.9m YS= 3895.0m ZS= 2038.5m