5摄影测量解析基础(后方交会+前方交会)
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
摄影测量-空间前交、后交【精选文档】
空间后交—前交程序设计(实验报告)姓名：班级：学号：时间:空间后交-前交程序设计一、实验目的用 C 、VB或MATLAB语言编写空间后方交会-空间前方交会程序⑴提交实习报告：程序框图、程序源代码、计算结果、体会⑵计算结果：像点坐标、地面坐标、单位权中误差、外方位元素及其精度二、实验数据f=150。
000mm，x0=0，y0=0三、实验思路1。
利用空间后方交会求左右像片的外方位元素(1）.获取m（于像片中选取两点，于地面摄影测量坐标系中选取同点,分别计算距离，距离比值即为m)，x，y，f,X，Y,Z（2).确定未知数初始值Xs,Ys，Zs,q，w,k（3）.计算旋转矩阵R(4）.逐点计算像点坐标的近似值(x），（y）(5）。
组成误差方程式(6)。
组成法方程式（7).解求外方位元素（8）。
检查是否收敛，即将求得的外方位元素的改正数与规定限差比较，小于限差即终止；否则用新的近似值重复步骤(3）-（7）2。
利用求出的外方位元素进行空间前交，求出待定点地面坐标(1）.用各自像片的角元素计算出左、右像片的方向余弦值，组成旋转矩阵R1，R2(2）。
根据左、右像片的外方位元素，计算摄影基线分量Bx，By，Bz(3)。
计算像点的像空间辅助坐标（X1,Y1，Z1）和（X2，Y2,Z2）（4）.计算点投影系数N1和N2(5）。
计算未知点的地面摄影测量坐标四、实验过程⑴程序框图函数AandL%求间接平差时需要的系数％%％已知％a=像点坐标x，b=像点坐标y,f内方位元素主距%φ=q，ψ=w，κ=k%像空间坐标系X,Y，Z%地面摄影测量坐标系Xs,Ys,Zsfunction ［A1，L1，A2，L2］=AandL（a，b，f,q,w,k,X，Y，Z,Xs,Ys,Zs) %％％％％%％％%%％选择矩阵元素a1=cos（q)＊cos(k)—sin(q）＊sin(w）*sin(k）;a2=-cos(q)＊sin(k)—sin(q）＊sin(w）＊cos（k)；a3=-sin(q）*cos(w);b1=cos(w）*sin(k)；b2=cos（w）*cos（k)；b3=—sin(w);c1=sin（q)*cos(k)+cos（q)＊sin(w）*sin（k)；c2=—sin（q）＊sin(k)+cos（q)*sin(w）*cos（k)；c3=cos(q)＊cos(w);％%％%％％％共线方程的分子分母X_=a1*(X—Xs）+b1*（Y-Ys)+c1＊（Z-Zs);Y_=a2*(X-Xs)+b2＊（Y—Ys)+c2＊（Z-Zs);Z_=a3＊(X—Xs)+b3＊（Y—Ys）+c3*(Z-Zs）;％％％％%％%近似值x=-f＊X_/Z_；y=-f＊Y_/Z_;％％％％%％％A组成L组成a11=1/Z_＊（a1＊f+a3＊x)；a12=1/Z_＊(b1＊f+b3＊x）；a13=1/Z_*(c1*f+c3＊x);a21=1/Z_*(a2＊f+a3＊y）;a22=1/Z_*（b2＊f+b3*y);a23=1/Z_＊(c2＊f+c3＊y）;a14=y*sin（w)-（x/f＊(x*cos(k)—y*sin（k））+f＊cos（k）)*cos(w）;a15=-f*sin(k)—x/f＊（x*sin（k）+y*cos(k));a16=y；a24=—x*sin(w）-（y/f＊（x*cos(k)-y*sin(k)）—f＊sin(k））*cos（w）；a25=-f*cos（k）-y/f*(x*sin（k）+y*cos(k));a26=-x;lx=a—x；ly=b-y;％%%%%%％％%组成一个矩阵，并返回A1=[a11,a12，a13,a14,a15，a16];A2=［a21,a22,a23，a24,a25，a26];L1=lx;L2=ly;函数deg2dms％%％%％%％％角度转度分秒function y=deg2dms(x）a=floor(x)；b=floor(（x-a)＊60);c=(x-a—b/60）＊3600；y=a+（b/100）+(c/10000);函数dms2deg%%％％%度分秒转度function y=dms2deg（x）a=floor(x）；b=floor((x-a)＊100）；c=（x-a—b/100)*10000；y=a+b/60+c/3600;函数ok%％％％％%%％%%%％％％目的是为了保证各取的值的有效值%％xy为n*1，a为1＊nfunction result=ok(xy，a)format short gi=size（xy，1)；for n=1:io=xy（n)—floor(xy(n,1));o=round（o＊（10^a（n))）/(10^a(n）);xy(n，1)=floor(xy（n,1）)+o;endformat long gresult=xy;函数rad2dmsxy%%％%求度分秒表现形式的三个外方位元素，三个角度function xydms=rad2dmsxy(xy)［a,b,c，d，e,f]=testvar(xy）;d=deg2dms（rad2deg(d））；e=deg2dms（rad2deg(e))；f=deg2dms(rad2deg(f）);xydms=[a,b，c,d,e，f］';函数spacehoujiao％％%％%%%空间后交％%% f%％输入p（2*n,1）%％像点坐标x,y,X,Y，Z,均为（n,1）function ［xy,m，R］=spacehoujiao(p，x,y，f,X，Y,Z）format long；%%％%％权的矢量化,这是等精度时的，如果非,将函数参数改为PP=diag（p)；％％求nj=size（X，2）；%％初始化Xs=0；Ys=0;Zs=0;for n=1：jXs=Xs+X（n）；Ys=Ys+Y(n）;Zs=Zs+Z(n）;endSx=sqrt((x（2）-x(1）)^2+(y（2)—y(1)）^2);％%％%两像点之间距离Sd=sqrt(（X(2）-X（1))^2+(Y（2）-Y（1))^2);%％%％两地面控制点之间距离m=Sd/Sx; ％％％％图像比例系数Xs=Xs/j;Ys=Ys/j;Zs=m*f+Zs/j；m0=0;q=0;w=0;k=0;i=0;a=rand(2*j,6）；l=rand（2＊j，1);％％％％for n=1:j[a（2＊n—1,:)，l(2*n—1,1）,a(2＊n,：），l(2*n,1）］=AandL(x(n)，y（n),f,q，w，k，X(n)，Y（n），Z(n），Xs,Ys,Zs);enddet=inv（a’＊P*a）*transpose（a)*P*l;％%%%%%％％％循环体while 1％％％％％%%％%％％％％%％％[dXs,dYs,dZs，dq,dw,dk]=testvar(det）;detXs=abs（dXs）；detYs=abs（dYs)；detZs=abs(dZs)；detq=abs(dq)；detw=abs（dw)；detk=abs（dk)；%%％％%%％%%if （（detXs<0。
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
第三章双象解析摄影测量基本知识以及前交-后交的联合计算
X X s1
X a1
Y
Y
s1
N1
Y
a1
X s2
X a2
(
Y
s
2
N2
Y
a
2
)
Z Z s 1
Z a 1
Z s 2
Z a 2
式中 （X,Y,Z）——物点的物方坐标（通常为地面摄测坐标）
• Xs Ys Zs——投影中心的物方坐标
• •
Xa Ya Za——像点的像空间辅助坐标
p(像片的左右视差） q（像片的上下视差）
2020/5/5
• 一、HCZ-1型立体坐标量测仪
•
（同Zeiss steko1818型）
x
P
• •
2020/5/5
yq
结构示意图
• 1、 仪器结构 ⑴ 基座 ⑵ 观察系统
左右光路分别观察左右像片 测标为φ＝0.06mm黑点，设在光路中；光路放大 8 ⑶ x车架 • 带动左右像片共同作x方向运动 • 带动x读数装置（0.02mm） ⑷ y车架 • 带动左右光路系统（连同测标）共同作y方向运动 • 带动y读数装置（0.02mm）
方法解求被摄目标空间坐标的理论方法。
• 常用的方法有： 1、单像空间后方交会+双像空间前方交会；
• 2、解析相对定向+解析绝对定向； • 3、光线束法双像解析摄影测量；
2020/5/5
立体摄影测量
2020/5/5
§3-4 双像空间前方交会
双像空间前方交会：在已知立体像对的两张像片的内、外 方位元素前提下，由同名光线交会确定物点空间坐标的计 算过程。 一、空间前方交会计算公式:
2020/5/5
二、人眼感知过程
后方交会 前方交会
y2 y1 (Q Q0 )
X 0，Y0，P0，Q0是仪器零位置读数
左右视差：同名像点在各自的像平面坐标系的x坐标之差
p x1 x2
上下视差：同名像点在各自的像平面坐标系的y坐标之差
q y1 y2
（1）摄影测量－－通过摄影进行测量－－问题：如何恢复影
像的方位；
（2）什么是影像的方位? －－内方位元素、外方位元素 （3）怎样恢复外方位元素？
x
(y) f
y
a20 ( X a30 ( X
X s0 ) b20 (Y X s0 ) b30 (Y
Ys0 ) c20 (Z Zs0 ) Ys0 ) c30 (Z Zs0 )
X s
偏导数，系数
dX S，dYS，dZS，d，d，d 外方位元素初始值的改正数，待求未知数
误差方程
vx a11dX s a12dYs a13dZs a14d a15d a16d lx
y cos )
y
a26 x
在竖直摄影的情况下，角元素都很小（<3度），各系数可 简化为：
0 sin 0 cos 1 a1 cos cos sin sin sin 1 a3 sin cos 0
Z ZS H
x 1
f
a11 X s Z (a1 f a3x) H
令
Y
a2
b2
c2
Y
Ys
R 1
Y
Ys
Z a3 b3 c3 Z Zs
Z Zs
X
Y Z
0
a1c2
a2c1
a1c3 a3c1
a2c1 a1c2 0
a2c3 a3c2
a3c1 a3c2
a1c3 a2c3
《摄影测量学》第10讲-空间后方交会
0 0 Fx ( X S ,YS0 , Z S ,ϕ 0 , ω0 ,κ 0 ) → Fx0
0 (XS − XS ) +
(YS − YS0 ) +
0 (Z S − Z S ) +
(ω − ω0 ) +
∂Fx0 ∂κ
0 0 (κ − κ 0 ) + Fx ( X S , YS0 , Z S ,ϕ 0 , ω0 ,κ 0 )
内 容 安 排
• 单像空间后方交会概述 • 共线方程的线性化（难点） 共线方程的线性化（难点） • 利用共线条件方程解算像片的外方位元 点） （ 点）
[一]概述
1、什么叫单像空间后方交会 什么叫单像空间后方交会 利用地面控制点及其在片像上的像点， 利用地面控制点及其在片像上的像点，确定一 张像片外方位元素的方法。 张像片外方位元素的方法。
2
(
)
求：a = ?
取初值
任取a0＝0： da = 6 由于：da = a − a0，a = a0 + da = 6 da = −36 / 13 = −2.8 取a0＝6： 由于：da = a − a0，a = a0 + da = 3.2 da = −1 取a0＝3.2 由于：da = a − a0，a = a0 + da = 2.2
S S
) + b2 ( Y − Y S ) + c 2 ( Z − Z S ) ) + b3 ( Y − Y S ) + c 3 ( Z − Z S )
a1 ( X − X S ) + b1 (Y − YS ) + c1 ( Z − Z S ) Fx = x + f =0 a3 ( X − X S ) + b3 (Y − YS ) + c3 ( Z − Z S ) Fy = y + f a 2 ( X − X S ) + b2 (Y − YS ) + c 2 ( Z − Z S ) =0 a3 ( X − X S ) + b3 (Y − YS ) + c3 ( Z − Z S )
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。
摄影测量学教案(第10讲后方交会).doc
三、概述
1、 单像空间后方交会 利用地面控制点及其在像片上的像点，确定一张像片外方位元素的方法。 2、单像空间后方交会的基本方法 a. 角锥体法
S
c a b
角锥体法介绍大 体思路
b. 利用共线条件方程解算像片的外方位元素
x f y f
a1 ( X X S ) b1 ( Y YS ) c1 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S ) a2 ( X X S ) b2 ( Y YS ) c2 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S )
a1 ( X X S ) b1 ( Y YS ) c1 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S ) a2 ( X X S ) b2 ( Y YS ) c2 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S )
lx x x计
ly y y计
（7）
而 Z 和 x计 , y 计 分别按如下方法计算：
X a1 Y b1 c1 Z
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(全)分析解析
一、名词解释1、解析相对定向：根据同名光线对对相交这一立体相对内在的几何关系，通过量测的像点坐标，用解析计算方法解求相对定向元素，建立与地面相似的立体模型，确定模型点的三维坐标。
2、GPS辅助空中三角测量：将基于载波相位观测量的动态 GPS 定位技术获取的摄影中心曝光时刻的三维坐标作为带权观测值，引入光束法区域网平差中，整体求解影像外方位元素和加密点的地面坐标，并对其质量进行评定的理论和方法。
3、主合点：地面上一组平行于摄影方向线的光束在像片上的构像4、核线：立体像对中，同名光线与摄影基线所组成核面与左右像片的交线。
5、航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度。
6、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠。
7、影像匹配：利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名点8、影像的内方元素：是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数。
9、影像的外方元素：描述像片在物方坐标的位置和姿态的参数。
10、景深：远景与近景之间的纵深距离称为景深11、空间前方交会：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法，称为空间前方交会。
12、空间后方交会：利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程或反求像片的外方位元素这种方法称为单张像片的空间后方交会。
13、摄影基线：相邻两摄站点之间的连线。
14、像主点：像片主光轴与像平面的交点。
15、立体像对：相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。
16、数字影像重采样：当欲知不位于采样点上的像素值时，需进行灰度重采样。
17、核面：过摄影基线与物方任意一点组成的平面。
18、中心投影：所有投影光线均经过同一个投影中心。
19、单模型绝对定向：相对定向所构建的立体模型经平移、缩放、旋转后纳入到地面坐标系中的过程相对定向：根据立体像对内在的几何关系恢复两张像片之间的相对位置和姿态，使同名光线对对相交，建立与地面相似的立体模型。
即确定一个立体像对两像片的相对位置。
20、数字影像内定向：同一像点的像平面坐标与其扫描坐标不相等，需要加以换算，这种换算称为数字影像内定向。
摄影测量学基础试题 (2)
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。
摄影测量后方交会近景摄影测量DLT直接线性变换代码见介绍
近景摄影测量实习报告班级： 07021班学号： 0062姓名：方毅日期： 2010年12月1日第一部分摄影、像点量测以及DLT 和单像后方空间交会解算1. 实习的目的和意义数码相机摄影：为后续的摄影测量解析处理提供质量合格的数字影像，了解所用数码相机的特点及使用，学习获取数字影像的方法。
像点量测：量测所拍摄的高精度室内三维控制场中控制点的像点坐标，为后续摄影测量解析处理准备计算数据。
直接线性变换（DLT ）与单像空间后方交会解算：加深理解近景摄影测量直接线性变换与单像空间后方交会的理论，学习准备数据和调试程序的方法。
2.实习原理 DLT 直接线性变换直接线性变换解法是建立像点坐标仪坐标和相应物点物方空间坐标直接的线性关系的算法。
它的基本关系式如下：1234910115678910110101l X l Y l Z l x l X l Y l Z l X l Y l Z l y l X l Y l Z +++⎧+=⎪+++⎪⎨+++⎪+=⎪+++⎩（）展开可得到以i l 为未知数的方程：1234910115678910110000000000l X l Y l Z l xl X xl Y xl Z x l X l Y l Z l yl X yl Y yl Z y +++++++++++=⎧⎨+++++++++++=⎩（） 当有n 个控制点时，即可列出2n 个方程式，写为矩阵的形式如下：111111111111111111111211100000000110000001n n n n n n n n n n n nnn nn nn n n X Y Z x X x Y x Z x l X Y Z y X y Y y Z y l X Y Z x X x Y x Z x l X Y Z y X y Y y Z y -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦（） 即AX L =。
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。
摄影测量实验报告（空间后方交会—前方交会）
摄影测量实验报告（空间后⽅交会—前⽅交会）空间后⽅交会-空间前⽅交会程序编程实验⼀．实验⽬的要求掌握运⽤空间后⽅交会-空间前⽅交会求解地⾯点的空间位置。
学会运⽤空间后⽅交会的原理，根据所给控制点的地⾯摄影测量坐标系坐标以及相应的像平⾯坐标系中的坐标，利⽤计算机编程语⾔实现空间后⽅交会的过程，完成所给像对中两张像⽚各⾃的外⽅位元素的求解。
然后根据空间后⽅交会所得的两张像⽚的内外⽅位元素，利⽤同名像点在左右像⽚上的坐标，求解其对应的地⾯点在摄影测量坐标系中的坐标，并完成精度评定过程，利⽤计算机编程语⾔实现此过程。
⼆．仪器⽤具计算机、编程软件（MATLAB）三．实验数据实验数据包含四个地⾯控制点（GCP）的地⾯摄影测量坐标及在左右像⽚中的像平⾯坐标。
此四对坐标运⽤最⼩⼆乘法求解左右像⽚的外⽅位元素，即完成了空间后⽅的过程。
另外还给出了5对地⾯点在左右像⽚中的像平⾯坐标和左右像⽚的内⽅位元素。
实验数据如下：内⽅位元素：f=152.000mm，x0=0，y0=0四．实验框图此过程完成空间后⽅交会求解像⽚的外⽅位元素，其中改正数⼩于限差（0.00003，相当于0.1’的⾓度值）为⽌。
在这个过程中采⽤迭代的⽅法，是外⽅位元素逐渐收敛于理论值，每次迭代所得的改正数都应加到上⼀次的初始值之中。
确定Xs，Ys，Zs的初始值时，对于左⽚可取地⾯左边两个GCP的坐标的平均值作为左⽚Xs 和Ys的初始值，取右边两个GCP 的坐标平均值作为右⽚Xs 和Ys的初始值。
Zs可取地⾯所有GCP的Z坐标的平均值再加上航⾼。
空间前⽅交会的数学模型为：五．实验源代码function Main_KJQHFJH()global R g1 g2 m G a c b1 b2;m=10000;a=5;c=4;feval(@shuru); %调⽤shuru（）shurujcp（）函数完成像点及feval(@shurujcp); %CCP有关数据的输⼊XYZ=feval(@MQZqianfangjh); %调⽤MQZqianfangjh（）函数完成空间前⽅、%%%%%% 单位权中误差%%%% %后⽅交会计算解得外⽅位元素global V1 V2; %由于以上三个函数定义在外部⽂件中故需VV=[]; %⽤feval（）完成调⽤过程for i=1:2*cVV(i)=V1(i);VV(2*i+1)=V2(i);endm0=sqrt(VV*(VV')/(2*c-6));输⼊GCP像点坐标及地⾯摄影测量坐标系坐标的函数和输⼊所求点像点坐标函数：function shurujcp()global c m;m=input('摄影⽐例尺：'); %输⼊GCP像点坐标数据函数并分别将其c=input('GCP的总数='); % 存⼊到不同的矩阵之中disp('GCP左⽚像框标坐标：');global g1;g1=zeros(c,2);i=1;while i<=cm=input('x=');n=input('y=');g1(i,1)=m;g1(i,2)=n;i=i+1;enddisp('GCP右⽚像框标坐标：');global g2;g2=zeros(c,2);i=1;while i<=cm=input('x=');n=input('y=');g2(i,1)=m;g2(i,2)=n;i=i+1;end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function shuru()global a;a=input('计算总像对点数='); %完成想计算所需的像平⾯坐标global b1; %坐标输⼊，存⼊不同的矩阵中b1=zeros(a,2); disp('左⽚像点坐标：')i=1;while i<=am=input('x=');n=input('y=');b1(i,1)=m;b1(i,2)=n;i=i+1;end%%b2=zeros(a,2);disp('右⽚像点坐标：')i=1;while i<=am=input('x=');n=input('y=');b2(i,1)=m;b2(i,2)=n;i=i+1;end%%global c;c=input('GCP的总数=');disp('GCP摄影测量系坐标：')global G;G=zeros(3,c);i=1;while i<=cm=input('X=');n=input('Y=');v=input('Z=');G(i,1)=m;G(i,2)=n;G(i,3)=v;i=i+1;end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%空间前⽅交会和后⽅交会函数：function XYZ=MQZqianfangjh()global R1 R2 a f b1 b2 Ra Rb;global X1 X2;R1=Ra;R2=Rb;R1=zeros(3,3);R2=zeros(3,3);global g1 g2 G V1 V2 V WF c QXX QXX1 QXX2;xs0=(G(1,1)+G(3,1))/2;ys0=(G(1,2)+G(3,2))/2;[Xs1,Ys1,Zs1,q1,w1,k1 R]=houfangjh(g1,xs0,ys0); %对左⽚调⽤后⽅交会函数R1=R;V1=V;WF1=WF;save '左⽚外⽅位元素为.txt' WF -ascii %将计算所得的外⽅位元素存⼊到.txt% ⽂件中for i=1:cg1(i,1)=g1(i,1)+V1(2*i-1);g1(i,2)=g1(i,2)+V1(2*i);endsave '左⽚像点坐标.txt' g1 -asciixs0=(G(2,1)+G(4,1))/2;ys0=(G(2,2)+G(4,2))/2;[Xs2,Ys2,Zs2,q2,w2,k2 R]=houfangjh(g2,xs0,ys0); %对右⽚调⽤后⽅交会函数R2=R; V2=V;WF2=WF;QXX2=QXX;save '右⽚外⽅位元素为.txt' WF –ascii %将计算所得的外⽅位元素存⼊到.txt% ⽂件中for i=1:cg2(i,1)=g2(i,1)+V2(2*i-1);g2(i,2)=g2(i,2)+V2(2*i);endsave '右⽚像点坐标.txt' g2 -asciiX1=zeros(a,3);X2=zeros(a,3);xx=zeros(3,1);xxx=zeros(3,1);for i=1:ass=[b1(i,1);b1(i,2);-f];dd=[b2(i,1);b2(i,2);-f];xx=R1*ss;X1(i,:)=xx';xxx=R2*dd;X2(i,:)=xxx';endglobal Xs1 Xs2 Ys1 Ys2 Zs1 Zs2;BX=Xs2-Xs1;BY=Ys2-Ys1;BZ=Zs2-Zs1;global N1 N2;N1=zeros(1,a);N2=zeros(1,a);for i=1:aN1(1,i)=(BX*X2(i,3)-BZ*X2(i,1))/(X1(i,1)*X2(i,3)-X2(i,1)*X1(i,3));N2(1,i)=(BX*X1(i,3)-BZ*X1(i,1))/(X1(i,1)*X2(i,3)-X2(i,1)*X1(i,3));end %计算投影系数，并计算五点的三维坐标global XYZ;XYZ=zeros(a,3);for i=1:aXYZ(i,1)=Xs1+N1(1,i)*X1(i,1);XYZ(i,2)=((Ys1+N1(1,i)*X1(i,2))+(Ys2+N2(1,i)*X2(i,2)))/2;enddisp('左⽚外⽅位元素为:Xs Ys Zs ψωκ');disp(WF1);disp('左⽚外⽅位元素协因素阵为：');disp(QXX1);disp('左⽚像点坐标为：')disp(g1)disp('右⽚外⽅位元素为:Xs Ys Zs ψωκ');disp(WF2);disp('右⽚外⽅位元素协因素阵为：')disp(QXX2)disp('右⽚像点坐标为：')disp(g2)disp('计算所得点摄影测量坐标（X,Y,Z）为：');disp(XYZ);save 'XYZ.txt' XYZ -ascii %将计算所得结果保存到XYZ.txt⽂件中%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [Xs,Ys,Zs,q,w,k R]=houfangjh(g1,Xs0,Ys0) %计算像⽚外⽅位元素%%%%%%%%%%global f G m c b1 b2;f=0.152;Xs=Xs0;Ys=Ys0;Zs=m*f+G(1,3);q=0;w=0;k=0;while 1 %实现⼀个永真循环，是改正数⼩于限差以后跳出循环a1=cos(q)*cos(k)-sin(q)*sin(w)*sin(k);a2=-cos(q)*sin(k)-sin(q)*sin(w)*cos(k);a3=-sin(q)*cos(w);b1_=cos(w)*sin(k);b2_=cos(w)*cos(k);b3=-sin(w);c1=sin(q)*cos(k)+cos(q)*sin(w)*sin(k);c2=-sin(q)*sin(k)+cos(q)*sin(w)*cos(k);c3=cos(q)*cos(w);R=[a1,a2,a3;b1_,b2_,b3;c1,c2,c3];for i=1:caX(i)=a1*(G(i,1)-Xs)+b1_*(G(i,2)-Ys)+c1*(G(i,3)-Zs);aY(i)=a2*(G(i,1)-Xs)+b2_*(G(i,2)-Ys)+c2*(G(i,3)-Zs);aZ(i)=a3*(G(i,1)-Xs)+b3*(G(i,2)-Ys)+c3*(G(i,3)-Zs);endxj=[];yj=[];for i=1:cxj(i)=-f*aX(i)/aZ(i);yj(i)=-f*aY(i)/aZ(i);enda11=[];a12=[];a13=[];a14=[];a15=[];a16=[];a21=[];a22=[];a23=[];a24=[];a25=[];a26=[];for i=1:ca11(i)=(a1*f+a3*g1(i,1))/aZ(i);a12(i)=(b1_*f+b3*g1(i,1))/aZ(i);a13(i)=(c1*f+c3*g1(i,1) )/aZ(i);a21(i)=(a2*f+a3*g1(i,2))/aZ(i);a22(i)=(b2_*f+b3*g1(i,2))/aZ(i);a23(i)=(c2*f+c3*g1(i,2) )/aZ(i);a14(i)=g1(i,2)*sin(w)-(g1(i,1)*(g1(i,1)*cos(k)-g1(i,2)*sin(k))/f+f*cos(k))*cos(w);a15(i)=-f*sin(k)-g1(i,1)*(g1(i,1)*sin(k)+g1(i,2)*cos(k))/f;a16(i)=g1(i,2);a24(i)=-g1(i,1)*sin(w)-(g1(i,2)*(g1(i,1)*cos(k)-g1(i,2)*sin(k))/f-f*sin(k))*cos(w);a25(i)=-f*cos(k)-g1(i,2)*(g1(i,1)*sin(k)+g1(i,2)*cos(k))/f;a26(i)=-g1(i,1);endlx=[];ly=[];for i=1:clx(i)=g1(i,1)-xj(i);ly(i)=g1(i,2)-yj(i);endA=zeros(2*c,6);for i=1:cA(2*i-1,1)=a11(i);A(2*i-1,2)=a12(i);A(2*i-1,3)=a13(i);A(2*i-1,4)=a14(i);A(2*i-1,5)=a15 (i);A(2*i-1,6)=a16(i); A(2*i,1)=a21(i); A(2*i,2)=a22(i); A(2*i,3)=a23(i); A(2*i,4)=a24(i); A(2*i,5)=a25(i); A(2*i,6)=a26(i);endL=zeros(2*c,1);for i=1:cL(2*i-1,1)=lx(i);endX=inv((A')*A)*(A')*L;Xs=Xs+X(1,1);Ys=Ys+X(2,1);Zs=Zs+X(3,1);q=q+X(4,1);w=w+X(5,1);k=k+X(6,1);Xabs=abs(X);aaa=max(Xabs);if aaa<0.00003 %当改正数中绝对值最⼤的改正数⼩于限差0.00003 break; %后跳出循环，计算结果已经收敛endendglobal V;V=L';global WF QXX;WF(1)=Xs;WF(2)=Ys;WF(3)=Zs;WF(4)=q;WF(5)=w;WF(6)=k;QXX=A'*A;六．实验结果左⽚外⽅位元素Xs,Ys,Zs,ψ、ω、κ、为：5.0001950e+003 5.0007250e+003 2.0201583e+003 -7.2888190e-005 2.8193877e-002 9.5130388e-002左⽚外⽅位元素协因素阵为：4.0166895e-008 -3.7263703e-010 1.3218695e-008 7.0720033e-005 1.0001730e-007 -2.5748604e-006-3.7263703e-010 4.0032797e-008 2.6568407e-009 -2.1103715e-007 7.7772275e-005 1.9993587e-0051.3218695e-0082.6568407e-009 1.7931301e-0083.1008915e-005 6.6697659e-006 5.6403374e-0077.0720033e-005 -2.1103715e-007 3.1008915e-005 1.3087511e-001 1.0148977e-003 -1.9981396e-003 1.0001730e-007 7.7772275e-005 6.6697659e-006 1.0148977e-003 1.5539404e-001 3.0264331e-002-2.5748604e-006 1.9993587e-005 5.6403374e-007 -1.9981396e-003 3.0264331e-002 4.0721943e-002左⽚外⽅位元素Xs,Ys,Zs,ψ、ω、κ、为：5.8967023e+003 5.0687355e+003 2.0506347e+003 1.4337709e-002 4.6257617e-0021.1037952e-001右⽚外⽅位元素协因素阵为：3.9305329e-0084.9400147e-010 -1.0339207e-008 6.8065940e-005 -4.2504770e-007 1.8461496e-0064.9400147e-010 3.9051893e-008 3.3958896e-011 -3.9945442e-008 7.6312421e-005 -1.6453951e-005-1.0339207e-008 3.3958896e-011 1.5155886e-008 -2.3705097e-005 3.5940467e-007 -7.3527082e-007 6.8065940e-005 -3.9945442e-008 -2.3705097e-005 1.2229164e-001 -2.3449223e-003 4.8281474e-003-4.2504770e-007 7.6312421e-005 3.5940467e-007 -2.3449223e-003 1.5233230e-001 -2.5374659e-0022.5374659e-0023.6794789e-002GCP在左⽚和右⽚改正后的坐标（x，y）为：1.6019582e-002 7.9954660e-002 -7.3934212e-002 7.8699356e-0028.8559633e-002 8.1141190e-002 -5.2455612e-003 7.8187184e-0021.3352398e-002 -7.9378247e-002 -7.9125440e-002 -7.8877760e-0028.2242309e-002 -8.0017749e-002 -9.8858970e-003 -8.0086832e-002单位权中误差为：±1.515610577029578e-005所求地⾯点的三维坐标（X, Y, Z）为：5.4310348e+003 5.8851463e+003 5.4831646e+0025.1473645e+003 5.0555934e+003 4.8499600e+0025.4957931e+003 5.0826911e+003 5.0668967e+0025.8442434e+003 5.1098033e+003 5.3025650e+0025.5603279e+003 4.2870779e+003 4.6536459e+002七．⼼得体会经过三周的努⼒，这个当初看来艰巨的任务终于在我的不懈努⼒下圆满的完成了。
摄影测量学复习资料山东科技大学
基本概念像主点:由投影中心做像片平面的垂线，交像平面于点o像底点:由摄影中心做铅垂线，交像平面于点n合点（灭点）:即过投影中心并与空间平行直线相平行的投射线与承影面的交点。
核面:(主核面）：通过摄影基线与任一物方点所做平面。
核线:（主核线）:核面与像面的交线。
核点：基线的延长线与像面的交点。
像片比例尺:在航摄像片上某一线段影像的长度与地面上相应线段长度之比倾斜误差:像片倾斜引起的像点位移-投影误差:地形起伏引起的像点位移--航高:指摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的高度，从该水准面起算向上为正号。
内方位元素:投影中心对像片的相对位置叫做像片的内方位，确定内方位的独立参数外方位元素:确定摄影时像片连同其摄影中心在物方坐标系中位置和方向的元素，相对方位元素:相对定向元素描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数绝对方位元素:描述立体模型在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数内部定向:将影像架坐标变换为影像上像主点为原点的像坐标系中的坐标通常称该变换为影像内定向外部定向: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工作。
相对定向:恢复摄影时相邻两影像摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交。
绝对定向:借助于物空间坐标为已知的控制点来确定空间辅助坐标系与实际物空间坐标系之间的变换关系，称为立体模型的绝对定向共线条件方程:像点、投影中心、物点位于同一条直线上，我们将以三点共线为基础建立起来的描述这三点共线的数学表达式共面条件方程:一对同名光线与空间基线共面空间后方交会:利用地面控制点(GCP,Ground Control Point)及其在像片上的像点，根据共线条件方程确定像片外方位元素的方法。
空间前方交会:由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点在物方空间坐标（像空间辅助坐标系或地面测量坐标系）系中坐标的方法。
光束法区域网平差:以单张像片为平差单元的区域网平差的方法。
解析空中三角测量:用摄影测量解析的方法，依据像片上量测的像点坐标和少量的地面控制点，确定测区内所有影像的外方位元素和待定点的物空间坐标的方法。
摄影测量学5双向解析摄影测量
X 1 x1
Y
1
R1
y1
Z1 f
X 2 x2
Y
2
R
2
y2
Z 2 f
N1 N2
bXZ 2 bZX 2
X 1Z 2 bXZ 1
X 2Z1 bZX 1
X 1Z 2 X 2Z1
2021/4/21
29
四、模型坐标的计算
以左摄站为原点的模型坐标为
Xm N1X1
Ym N1Y 1 by N 2Y 2/ 2
一、立体像对的特别点线面
图中S1、S2为航摄时
两相邻摄站； S1、S2
的连线B称为摄影基线；
在S1、S2拍摄的具有
一定重叠度的两张像
片称为立体像对；
地面点Ａ在两张像片上
的构像a1、a2称为同名像点；构像光线AS1a1和AS2a2称为
同名光线；在摄影瞬间，地面任意一点的两条同名光线与
摄影基线（三线共面）位于同一平面内，称为核面；核面
2021/4/21
10
§3 立体像对的方位元素
利用立体像对摄影时同名光线成对相交 的几何关系，通过量测的像点坐标，解 求两像片的相对方位元素值的过程，称 为解析相对定向。确定相邻两像片相对 位置的参数，称为相对定向元素。相对 定向的目的是建立一个与被摄物体（地 面）相似的几何模型，解算相对定向元 素，以确定模型点的坐标。
2021/4/21
21
定向公式
F
F0
F
d
F
d
F
d
F
d
F
dk
0
偏导数的计算
0 10 F
bX X1 Y1 Z1 bX (Z1 X 2 Z2 X1)
摄影测量学06立体像对前方交会
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，周月琴 等编，《摄影测量与遥感概论》，测绘出版社 2、李德仁，郑肇葆 编著，《解析摄影测量学》，测绘出版社
x x x vx X Y Z x 0 x X Y Z y y y vy X Y Z y 0 y X Y Z
共线条件方程
a1 ( X X s ) b1 (Y Ys ) c1 ( Z Z s ) X x x0 f f a3 ( X X s ) b3 (Y Ys ) c3 ( Z Z s ) Z a2 ( X X s ) b2 (Y Ys ) c2 ( Z Z s ) Y y y0 f f a3 ( X X s ) b3 (Y Ys ) c3 ( Z Z s ) Z
《摄影测量学》(上)第五章
立体像对的前方交会
武汉大学
遥感信息工程学院 摄影测量教研室
主要内容
一、立体像对的重要点线面
二、立体像对前方交会定义 三、前方交会的基本公式
一、立体像对的重要点线面
摄影基线 相邻两摄站的连线
l1
p2
p1 S2
同名核线 核面与左右像 片面的交线
S1
同名像点 同名光线在左右 像片上的构像
X1
X1
Zs1 Y1
Ztp
Ytp Xs1 M
(XA, YA, ZA) Ys1 Xtp
摄影基线
s2
B
BZ= Zs2 –Zs1 BY= Ys2 –Ys1
s1
BX= Xs2 –Xs1
同名光线投影
s1
S1 A X A X s1 YA Ys1 Z A Z s1 N1 S1a1 X1 Y1 Z1
- 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)。
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（车架坐标系、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 a 0 a1I a 2 J y a3 a 2I a1J x a 0 a1I a 2 J y a3 a 2I a1J x a0 a1I a2 J a3IJ y b0 b1I b2 J b3IJ
S (XS、YS、ZS)
c b Z
a
C B
Y
A
X
2、空间后方交会基本关系式 ——共线方程式
a1 X X S b1 Y YS c1 Z Z S xf a3 X X S b3 Y YS c3 Z Z S
a2 X X S b2 Y YS c2 Z Z S yf a3 X X S b3 Y YS c3 Z Z S
0 h1 v1 ( X B dX B ) HA 0 0 h2 v 2 ( X B dX B ) ( X C dX C ) 0 ( X C dX C ) HA h3 v 3 h v 0 0 ( X C dX C ) ( X D dX D ) 4 4 0 h5 v 5 ( X D dX D ) H A
路线长度 Si / km
h1 A h3
B h2
1
2 3 4 5
5.835
3.782 9.640 7.384 2.270
3.5
2.7 4.0 3.0 2.5
C h5
Байду номын сангаасD h4
（1） 列误差方程
XB HA h1 v1 h v X X 2 B C 2 XC HA h3 v 3 h v XC X D 4 4 h5 v 5 XD HA
误差方程的矩阵形式：
v1 1 v 2 1 v 3 0 v 4 0 v 5 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 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 0 4.0
x a 0 a1I a 2 J a3IJ a 4I 2 y b0 b1I b2 J b3IJ b4 J 2
仿射变形公式
双线性变换公式
投影变换公式
(106.000,106.001)
(105.997,105.998)
x a 0 a1I a 2 J y b0 b1I b2 J
上的坐标，而以像主点为原点的像平面坐标系和扫描坐标系是不重
合的。
a1 ( X A X S ) b1 (Y A YS ) c1 ( Z A Z S ) x x0 f a3 ( X A X S ) b3 (Y A YS ) c3 ( Z A Z S ) y y0 f a2 ( X A X S ) b2 (Y A YS ) c2 ( Z A Z S ) a3 ( X A X S ) b3 (Y A YS ) c3 ( Z A Z S )
0 h1 v1 ( X B dX B ) HA 0 0 h2 v 2 ( X B dX B ) ( X C dX C ) 0 ( X C dX C ) HA h3 v 3 h v 0 0 ( X C dX C ) ( X D dX D ) 4 4 0 h5 v 5 ( X D dX D ) H A
一、内定向的概念和目的 影像内定向就是利用平
面相似变换,将像片车架坐标或
扫描坐标转化到以像主点为原点 的像平面直角坐标系中。
y
I
J x
J
y
o
x
在解析摄影测量和数字摄影
测量中，内定向是通过输入像片 主距和量测影像框标并进行相应
I
y'
的计算来完成的，其目的就是恢
复影像的内方位元素，确定其它 像平面坐标系与以像主点为原点 (x2,y2)
第五章：摄影测量解析基础
§5-1 §5-2 §5-3 §5-4 §5-5 §5-5 影像内定向 单张像片空间后方交会 立体像对的前方交会 立体像对的解析法相对定向 立体像对的解析法绝对定向 双像解析的光束法严密解
间接平差知识回顾:
间接平差法求平差值的步骤： A
1、根据平差问题的性质，选择t个量
作为参数； 2、将每一个观测量的平差值表达成所选参数的
v1 v 2 v 3 v 4 v 5
dX B dX C
0 ( H A h1 X B ) 0 0 ( X B X C h2 ) 0 ( H A h3 X C )
dX B dX C
0 0 dX C dX D ( X D h4 X C ) 0 dX D ( H A h5 X D )
法方程及解：
0 0 dX B 85.1 6.6 3.7 dX B 11.75 X B X B dX B 243.330 3.7 9.5 3.3 dX 38.9 0 dX 2.04 X X 0 dX 247.121 C C C C C 0 X D dX D 239.746 0 dX D 7.25 X D 3.3 7.3 dX D 46.2
0 0 X X 10 X 2 X n 0 n ,1
处展开得：
T
f f 0 0 X 1 X 10 Z f X 10 , X 2 , , X n X X 1 0 2
0 X2 X2 0
f X n
1
3
B 2
C 5
D
4
函数，若函数为非线性，则需线性化；
3、由误差方程系数A和常数项l组成法方程。法方程的个数等于观测值的个数。 V = A dX - l
4、解算法方程，计算参数的平差值X = X0 + dX
dX = (ATA) -1 (ATl) 5、由误差方程求出观测值的平差值。
水准 路线
观测高差 hi / m
•
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 X 1 , X 2 , , X n
设X有近似值X0 则按泰勒公式在点
(-106.001,-106.002)
(105.994,-105.995)
§5-2 单张像片空间后方交会
主
• 单像空间后方交会概述
要 内 容
• 共线方程的线性化（难点）
• 利用共线条件方程解算像片的外方位元
素（重点）
一、单像空间后方交会概述
问题的提出： 当知道每张像片的六个外方位元素时，就能恢复航摄像片与被摄 地面之间的相互关系，重建地面的立体模型，并利用该模型提取目 标的几何和物理信息。因此，如何获得像片的外方位元素，是摄影 测量一直探讨的问题。 第一种方法：利用雷达、全球定位系统（GPS）、惯性导航系统
(x1,y1)
的像平面坐标系之间的关系以及
影像可能存在的变形。
o
(x3,y3)
(x4,y4)
x'
航空数字影像
光学框标
机械框标
二、内定向的作业过程
内定向作业主要依赖影像的框 标坐标来进行。量测相机的结果 可以提供框标在以像主点为原点 的像平面坐标系的理论坐标，在 像点量测过程中，量测出框标在 量测坐标系（车架坐标系、扫描 坐标系）的坐标，就可以利用解 析计算方法确定量测坐标系与以 像主点为原点的像平面坐标系的 关系和像片可能存在的变形，从 而获得量测像点在以像主点为原 点的像平面坐标系的坐标。
其中:
y f
x x x x x x x x dX S dYS dZ S d d d X S YS Z S y y y y y y y y dX S dYS dZ S d d d X S YS Z S
（INS）以及星象摄影机来获取像片的外方位元素。
第二种方法：利用一定数量的地面控制点，根据共线方程，反求 像片的外方位元素，这种方法称为单张像片的空间后方交会。
一、单像空间后方交会概述
利用至少三个已知地面控制点的坐标A(XA,YA,ZA)、B(XB,YB,ZB)、 C(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)，地面控制点及其在像片上的像点，确定一张像片外方位元素的方 法。这种解算方法以单张像片为基础，亦称单像空间后方交会。
x f
a10 X X S 0 b10 Y YS 0 c10 Z Z S 0 a 0 X X S 0 b30 Y YS 0 c 0 Z Z S 0 3 3 a 0 X X S 0 b 20 Y YS 0 c 0 Z Z S 0 2 2 a 0 X X S 0 b30 Y YS 0 c 0 Z Z S 0 3 3