像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
摄影测量后方交会
单张相片后方交会目录●作业任务 (3)●解算原理 (3)●具体过程 (4)●算法描述及程序流程 (4)●计算结果 (7)●结果分析 (8)●心得体会及建议 (8)●参考文献 (9)一，作业任务已知摄影机主距f=153.24mm，四对点的像点坐标与相应地面坐标列入下表：表1-1计算近似垂直摄影情况下后方交会解。
二，解算原理【关键词1】中心投影构像方程在摄影测量学中，最重要的方程就是中心投影构像方程（图2-1）。
这个方程将地面点在地面摄影测量坐标系中的坐标（物方坐标）和地面点对应像点的像平面坐标联系起来。
在解析摄影测量与数字摄影测量中是极其有用的。
在以后将要学习到的双像摄影测量光束法、解析测图仪原理及数字影像纠正等都要用到该式。
图2-1在上述公式中：x和y分别为以像主点为原点的像点坐标，相应地面点坐标为X,Y,Z，相片主距f以及外方位元素Xs，Ys，Zs，ψ，ω，κ。
而在此次作业中，就是已知四个地面控制点的坐标以及其对应的像点坐标，通过间接平差原理来求解此张航片的外方位元素。
【关键词2】间接平差在一个平差问题中，当所选的独立参数X的个数等于必要观测值t时，可将每个观测值表达成这t个参数的函数，组成观测方程，然后依据最小二乘原理求解，这种以观测方程为函数模型的平差方法，就是间接平差方法间接平差的函数模型为：随机模型为：平差准则为：VtPV=min【关键词3】单像空间后方交会利用至少三个已知地面控制点的坐标A（Xa，Ya，Za）、B（Xb，Yb，Zb）、Z（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），根据共线方程，反求该像点的外方位元素Xs，Ys，Zs，ψ，ω，κ。
这种解算方法是以单张像片为基础，亦称单像空间后方交会。
在此次作业中，就是已知四个控制点在地面摄影测量坐标系中的坐标和对应的像点坐标。
由此可以列出8个误差方程，存在两个多余观测数，则n=2。
摄影考试重点题目与答案
名词解释1。
摄影测量学:利用光学摄影机摄影的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学技术2。
像点位移:当地面起伏、像片倾斜时,地面点在像片上的构像相对理想情况时产生的位置差异。
3．摄影比例尺：摄影像片当作水像片，地面取平均高程时，这时像片上的一段的水平距L 之比为摄影比例尺.4。
数字影像相关：利用计算机对数字影像进行数字计算的方式完成影像的相关，识别出两幅（或多幅）影像的同名像点。
5．解析空中三角测量：以像点坐标为依据，采用一定的数学模型，用少量控制点作为平差条件，解求加密点物方坐标的理论方法或作业过程。
6．摄影基线：相邻两摄站点之间的连线7．航线弯曲度：偏离航线两端像片主点间的直线最远的像主点到该直线的距离与该直线距离之比。
8．立体像对：在航空摄影时，同一条航线相邻摄站拍摄的两张像片具有60％左右的重叠度，这两张像片成为立体像对。
9．相对定向：确定一个立体像对中两张像片相对位置的参数10。
绝对定向：确定相对定向所建立的几何模型的比例尺和模型空间方位。
11。
中心投影:投影光线相互平行的投影12.影像内定向：将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平面坐标系中坐标的过程13.摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点间的空间距离14。
航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度15。
像片的外方位元素：确定摄影瞬间像片在空间坐标系中位置和姿态的参数。
或称为表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数.16。
内方位元素：确定投影中心(物镜后节点)相对于像平面位置关系的参数17。
核线相关:沿核线寻找同名像点18.DEM：数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型19。
影像数字化:将透明正片或负片放在影像数字化器上，把像片上像点的灰度值用数字形式记录下来，此过程为影像数字化20。
模型绝对定向：用已知的地面控制点求解相对定向所建立的几何模型的比例尺和模型空间方位元素21。
同名核线：同一核面与左右影像相交形成的两条核线，其中核面指物方点与摄影基线所确定的平面22.同名像点：同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心在左右像片上构成的像点称为同名像点。
摄影测量坐标系
原点：投影中心S x、y轴：分别平行于o-xy的坐标轴 z轴：主光轴方向（os方向为正）
a（x,y,-f）
像
zy x
空
s
间
直
y ox
角
a
坐
标
系
a(x,y,-f)
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第三章 摄影测量基础知识
§3-4 摄影测量常用的坐标系统
三、像空间辅助坐标系（ S-XYZ ）
S
一
像
yf
片 内
o y0
x
p x0
方
位 元
内方位元素（x0,y0,f）可恢复摄影光束
确定摄影瞬间像片在地面坐标系中空间位置和姿态的参数
1、外方位线元素：描述
二 摄影中心在地面空间直角 s
像 坐标系中的位置(Xs、Ys、 Zs)
片
外
Z
方
Zs
Y
位
元 素
Xs
Ys
D
o
2、外方位角元 素：描述像片在 摄影瞬间的空间
arctg ( b 3 ) c3
arcsin( a 3 ) arctg ( a 2 )
a1
3、以Z 轴为主轴的A--v系统的坐标变换
X
x x
Y
RAR
Rv
y
Ry
Z
z z
R RARRv
cosA sinA 0 1 0
0 cosv sinv 0
sinA cosA 00 cos sinsinv cosv 0
arctg ( a 3 ) c3
arcsin( b 3 ) arctg ( b 1 )
b2
2、以X 轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换
摄影测量基本原理
摄影测量是利用摄影手段获取被测物体的影像数据，经过处理和分析，确定被测物体的形状、大小、位置和其他几何特征的技术。
其基本原理包括以下几个方面：
1. 透视投影原理：相机通过透镜将三维空间中的物体映射到二维影像平面上，这个过程遵循透视投影原理。
根据透视投影原理，可以确定物体在影像中的坐标和尺寸关系。
2. 共线方程：共线方程是摄影测量中的基本关系式，它描述了像点、摄影中心和物点之间的几何关系。
通过共线方程，可以根据像点的坐标和已知的摄影参数，计算出物点的坐标。
3. 光束法平差：光束法平差是摄影测量中的一种重要数据处理方法。
它通过最小二乘法对观测数据进行平差计算，同时考虑相机的内方位元素和物点的坐标，以提高测量的精度和可靠性。
4. 立体视觉原理：通过在不同位置拍摄同一物体的两张或多张影像，可以利用人眼或计算机的立体视觉原理，重建物体的三维形状和空间位置。
5. 地面控制点：为了提高摄影测量的精度，通常需要在实地测量一些地面控制点的坐标，并将其与摄影测量获得的坐标进行联合解算，以修正测量误差。
6. 数字摄影测量：现代摄影测量技术通常采用数字摄影设备获取影像数据，并利用计算机和相关软件进行处理和分析，实现自动化测量和数据处理。
总之，摄影测量的基本原理是利用相机拍摄的影像数据，结合透视投影原理、共线方程、光束法平差和立体视觉原理等，计算出被测物体的空间位置和几何特征。
摄影测量技术中的相对定向与绝对定向方法
摄影测量技术中的相对定向与绝对定向方法摄影测量技术是一种利用相机和其他测量设备获取地理空间信息的方法。
其中，相对定向和绝对定向是摄影测量技术中两个重要的步骤。
相对定向是指通过观测影像中的物体在不同视角下的位置关系来确定相机的内外参数，从而实现影像的三维重建和测量；绝对定向则是通过与地面控制点的测量，将影像与地面坐标系统进行联系。
相对定向是摄影测量中的第一个步骤，其目的是确定相机在观测过程中的内外参数。
内参数包括相机的焦距、主点位置等参数，它们决定了相机成像的几何关系。
外参数则包括相机的姿态（即相机在空间中的位置和方向）以及相对于地面的高度。
通过观测同一物体在不同视角下的位置关系，可以解算出这些参数，并实现影像的三维重建和测量。
相对定向的方法有多种，其中最常用的是基于影像块的解算方法。
通过选择多张具有重叠部分的影像，建立它们之间的对应关系，可以实现相机参数的解算。
这一方法的优势在于可以使用标准的相机校准方法来获取相机的内参数，并通过解算得到相机的外参数。
这样可以大大简化相对定向的过程，并提高定向的精度。
另一种相对定向方法是使用控制点进行解算。
这种方法需要人工标记控制点，并测量其在影像中的位置。
然后通过观测控制点在不同视角下的位置关系，解算出相机的内外参数。
这种方法的优势在于可以很好地利用现有的地面控制点，提高定向的精度。
但是它也有一定的局限性，需要大量的人工标记和测量工作，对操作人员的要求较高。
相对定向的结果可以用来实现影像的三维重建和测量。
通过将影像的像点与其在地面上的空间位置进行联系，可以实现影像的测量和定位。
这一过程称为绝对定向。
绝对定向需要借助地面控制点的测量结果，将影像的像点与地面坐标系统进行联系。
这样就可以通过影像中的像点确定其在地面上的位置，实现测量和定位的功能。
绝对定向的方法也有多种，其中最常用的是直接法和间接法。
直接法是通过影像中的控制点来直接解算出影像的绝对定向结果。
这种方法优点在于简单直接，但对控制点的要求较高。
测绘技术中的地面摄影测量
测绘技术中的地面摄影测量地面摄影测量是测绘技术中常用的一种方法，通过利用摄影机对地面进行拍摄，结合地面控制点的测量数据，来获取和分析地面的形状和特征。
地面摄影测量广泛应用于地图制作、土地规划、城市建设、遥感监测等领域，具有重要的意义和应用价值。
首先，地面摄影测量的原理是基于相对定向和绝对定向的方法。
相对定向是指利用摄影机与地面之间的相对角度关系，通过计算图像上的像点坐标与摄影机在空间坐标系中的位置关系，来确定像点的地面坐标。
绝对定向是指利用地面控制点的地面坐标和分析图像上的相对尺度、相对方位关系，来确定整个图像的地面坐标。
这两种方法相互补充，可以消除图像上的畸变，提高测量精度。
其次，地面摄影测量中的摄影机和控制点的选择非常重要。
摄影机的参数包括焦距、感光元件大小和位姿等，选择合适的摄影机参数有助于提高图像质量和测量精度。
控制点的选择需要考虑地面覆盖范围、地理位置和分布密度等因素，选取足够数量的控制点有助于提高地面摄影测量的精度和可靠性。
地面摄影测量中的数据处理也是非常重要的一步。
数据处理主要包括图像预处理、相对定向、绝对定向和三维坐标计算等过程。
图像预处理包括图像去畸变、增强和配准等，通过这些步骤可以提高图像的质量和准确性。
相对定向是确定每个像点的地面坐标，通常采用像对法或像控法来计算像点的三维坐标。
绝对定向是将相对坐标转化为绝对坐标，通过控制点的地面坐标和图像的相对尺度和相对方位关系来实现。
最后，根据相对坐标和绝对坐标，可以计算出三维坐标，生成地面模型和地图。
地面摄影测量的应用非常广泛。
在地图制作中，地面摄影测量可以获取地理位置、地形和地貌等信息，生成不同尺度的地图产品，用于城市规划、水资源管理等领域。
在土地规划中，地面摄影测量可以分析地块的大小、形状和位置关系，为土地的开发和利用提供决策支持。
在城市建设中，地面模型和地图可以为道路、桥梁和建筑物的设计和施工提供参考。
在遥感监测中，地面摄影测量可以获取大范围地表的信息，用于环境保护、农业生产等领域。
测量常用的五种坐标系
测量常用的五种坐标系
1)像平面坐标系以像主点O为原点建立起来的右手直角坐标
系O-XY
2)像空间坐标系:以摄影中心S为坐标原点,平面坐标坐标
X,Y与像平面坐标系中X,Y轴平行,Z轴与摄影光束轴重合,建立的
空间右手直角坐标系S-xyz
3)像空间辅助坐标系:由于每张像片的像空间坐标系都不同,
所以需要建立一个统一的坐标系,用S-XYZ表示,坐标原点仍然取
摄影中心S,有下列三种情况:(1)取X,Y,Z平行于地面摄影测量坐标
系D-XYZ,这样同一像点a在像空间坐标系中坐标是X,Y,Z=-f,在
像空间辅助坐标系中坐标是X,Y,Z(2)以每条航带的第一张像片的像
空间坐标系作为像空间辅助坐标系(3)是以每个像片对的左像片摄影中心为坐标原点,摄影基线为X轴,以X轴和摄影光束形成的XZ平面,过原点作垂直于XZ平面(左核面)的Y轴构成右手直角坐标系.
4)地面测量坐标系:指高斯克吕6和3带投影下的平面直角坐标系和定义在某一高程基准面的高程,形成的空间左手直角坐标系
T-X t Y T Z T。
5)地面摄影测量坐标系:坐标原点在测区的某一地面点上,X
轴大致与航向一致的水平方向,Y轴垂直于X轴,Z轴沿铅垂方向,构成右手直角坐标系D-XYZ。
摄影测量学 10像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
镜头畸变
大气折光
地球曲率
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变换）
X p sin Y p cos b a Z p Z t
a
cos X t sin Y t
逆变换（由摄影测量坐标系1 b Yt a Zt 1
a X p Y p b
Z
p
三、物空间坐标近似坐标变换 (高程)
• 地球曲率引起的高程差
Z R
A O
2
A O 2R
r
r
x y
r
r
二、像片系统误差预改正（大气折光差改正）
• 大气折光引起像点在径向的变形
r ( f
其中， r f r
2
f
)r f r f
a a’ s
n0 n H n0 n H
•
大气折光引起像点在坐标向的变形
dx dy x r y r
r r
A
二、像片系统误差预改正（地球曲率）
《摄影测量学》（上）第六章
像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
武汉大学
遥感信息工程学院 摄影测量教研室
主要内容
一、解析内定向 二、像片系统误差预改正
1、摄影材料变形改正 2、摄影机物镜畸变差改正 3、大气折光差改正 4、地球曲率改正
三、物空间坐标近似坐标变换
1、平面坐标变换 2、高程改正
影像框标点
光学框标
• 地球曲率引起像点在径向的变形
H 2 Rf
2
r
3
A
o
摄影测量复习总结
第一章1.摄影测量学的定义：摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
2.摄影测量与遥感是对.非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。
3.摄影测量分类：按距离远近：航天摄影测量，航空摄影测量，近景摄影测量，显微摄影测量 按用途：地形摄影测量，非地形摄影测量按处理手段：模拟摄影测量，解析摄影测量，数字摄影测量 4.摄影测量特点：无需接触物体本身获得被摄物体信息二维影像（平面）重建三维目标（三维空间） 同时提取物体的几何与物理特性5.摄影测量学的发展：模拟摄影测量，解析摄影测量，数字摄影测量第二章1.航空摄影：沿航向方向相邻两张像片应有60%左右的航向重叠，相邻航线间的像片应有30%左右的旁向重叠，航摄仪在曝光瞬间物镜主光轴保持垂直地面。
2.像片倾角：摄影机主光轴与地面铅垂线之间的夹角。
3.像片主距：物镜后节点到像平面的距离，投影中心至像底片面垂直距离-f4.视场角：焦平面中央成像清晰地范围5.摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离-B6.摄影比例尺：航摄像片上的一线段与地面上相应线段L 之比Hf L l m 1== 7.航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，称为航线弯曲。
8.像片旋角：一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角，要求像片旋角小于6°。
9.航摄像片：投影射线汇聚于一点的投影称为中心投影。
地形图：投影射线与投影平面正交称为正射投影。
摄影测量的主要任务就是把按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射投影地形图。
10.像点位移：当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构象相对于理想情况下的构象所产生的的位置差异称为像点位移。
11.透视变换：将空间点、线作中心投影，在投影平面P 上得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一对应投影关系称为透视变换。
摄影测量的5个坐标系
摄影测量的5个坐标系
1、像平面直角坐标系：a(x,y)。
描述像片上各点的位置。
2、像空间直角坐标系：a(x,y,-f)--------其中S为摄影中心，f为焦距。
原点为S
3、地面测量坐标系：A(Xt,Yt,Zt)-----地面测量坐标为国家统一坐标系，平面坐标为高斯-克吕格3度带或6度带投影（1980西安坐标系），高程为1985黄海高程系
4、像空间辅助坐标系：a(X,Y,Z)------原点为摄影中心
5、地面摄影测量坐标系：原点为地面某一控制点，Ztp轴与地面测量坐标系的Zt轴平行，Xtp轴与航线一致
最终要的结果是地面测量坐标，但关键问题是将a(x,y,-f)转化为a(X,Y,Z)，即将像空间直角坐标转化为像空间辅助坐标系。
可以发现从
a(X,Y,Z)转化到A(Xt,Yt,Zt)只是简单的平移变换。
那么由立体像对生成DEM就会涉及到像片的内、外方位元素，坐标转换，影像匹配，后方交会和前方交会或者相对定向绝对定向。
这些知识只掌握了基础，还需系统学习，熟练掌握呢。
双向解析摄影测量的三种方法
双向解析摄影测量的三种方法
摄影测量是一种测绘技术，利用像片的几何形状和相对位置，可以测量出地面
上的各种要素。
而双向解析摄影测量是一种高精度的摄影测量方法，能够更准确地测量出地面要素的位置和形状。
在双向解析摄影测量中，常用到以下三种方法：
1. 点法
点法是一种常用的双向解析摄影测量方法，其基本原理是通过在像片上测量地
面点的像点坐标，再通过像空间的几何关系计算出地面上这些点的坐标。
该方法适用于地面要素简单、形状规则的场景，如建筑物等。
2. 线法
线法是双向解析摄影测量的另一种常用方法，其原理是通过在像片上测量地面
上的线段的像线长度和角度，利用像空间的几何关系计算出地面上这些线段的实际长度和方位角。
线法适用于地面要素较为复杂、形状不规则的场景，如道路、河流等。
3. 建模法
建模法是双向解析摄影测量中的一种高级方法，它通过在像片上测量地面上要
素的像素信息，然后利用影像处理和数学建模技术，建立地面要素的三维模型。
建模法适用于地面要素复杂、形状变化多样的场景，如山地、植被等。
需要注意的是，双向解析摄影测量方法在实际应用中需考虑多个因素，如相机
的标定、影像的校正、数据的处理等。
同时，不同的方法适用于不同的场景和要素，选择合适的方法可以提高测量的精度和效率。
总之，双向解析摄影测量是一种重要的测绘技术，可以广泛应用于土地规划、
城市建设等领域。
掌握不同的解析摄影测量方法，能够更准确地测量和分析地面要素，为工程设计和决策提供科学依据。
《遥感数字图像处理》习题与答案
《遥感数字图像处理》习题与答案第一部分1.什么是图像？并说明遥感图像与遥感数字图像的区别。
答：图像（image）是对客观对象的一种相似性的描述或写真。
图像包含了这个客观对象的信息。
是人们最主要的信息源。
按图像的明暗程度和空间坐标的连续性划分，图像可分为模拟图像和数字图像。
模拟图像（又称光学图像）是指空间坐标和明暗程度都连续变化的、计算机无法直接处理的图像，它属于可见图像。
数字图像是指被计算机储存，处理和使用的图像，是一种空间坐标和灰度都不连续的、用离散数字表示的图像，它属于不可见图像。
2.怎样获取遥感图像？答：遥感图像的获取是通过遥感平台搭载的传感器成像来获取的。
根据传感器基本构造和成像原理不同。
大致可分为摄影成像、扫描成像和雷达成像三类。
m=3.说明遥感模拟图像数字化的过程。
灰度等级一般都取2m（m是正整数），说明8时的灰度情况。
答：遥感模拟图像数字化包括采样和量化两个过程。
①采样：将空间上连续的图像变换成离散点的操作称为采样。
空间采样可以将模拟图像具有的连续灰度（或色彩）信息转换成为每行有N个像元、每列有M个像元的数字图像。
②量化：遥感模拟图像经离散采样后，可得到有M×N个像元点组合表示的图像，但其灰度（或色彩）仍是连续的，不能用计算机处理。
应进一步离散、归并到各个区间，分别用有限个整数来表示，称为量化。
m=时，则得256个灰度级。
若一幅遥感数字图像的量化灰度级数g=256级，则灰当8度级别有256个。
用0—255的整数表示。
这里0表示黑，255表示白，其他值居中渐变。
由于8bit就能表示灰度图像像元的灰度值，因此称8bit量化。
彩色图像可采用24bit量化，分别给红，绿，蓝三原色8bit，每个颜色层面数据为0—255级。
4.什么是遥感数字图像处理？它包括那些内容？答：利用计算机对遥感数字图像进行一系列的操作，以求达到预期结果的技术，称作遥感数字图像处理。
其内容有：①图像转换。
包括模数（A/D）转换和数模（D/A）转换。
摄影测量坐标系..
c1 c2 c3 a3 b3 c3 0 0 1
a1 b 1 c1a1 a2 a3 1 0 0 R TR a2 b2 c2 b 1 b2 b3 0 1 0
a3 b3 c3 c1 c2 c3 0 0 1
原点：投影中心S X、Y、Z轴：分别平行于地面摄影坐标系的坐标轴
a（Xa,Ya,Za）
S-XYZ也可根据需要设置（过渡性坐标系统）
Z
像
Y
空
间
s
X
辅
y
助
ox
坐
a
标
系
a(X,Y,Z)
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第三章 摄影量基础知测识
§3-4 摄影测量常用的坐标系统
四、地面摄影测量坐标系（D-X,Y,Z）
原点：测区地面某点D X 轴：大致平行航线方向 Z 轴：铅垂向上
二 、像空间坐标系（ S-xyz ）
原点：投影中心S x、y轴：分别平行于o-xy的坐标轴 z轴：主光轴方向（os方向为正）
a（x,y,-f）
像
zy x
空
s
间
直
y ox
角
a
坐
标
系
a(x,y,-f)
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第三章 摄影测量基础知识
§3-4 摄影测量常用的坐标系统
三、像空间辅助坐标系（ S-XYZ ）
y p轴：旁像框标连线方向
§3.1 摄影测量常用坐标系
像
平
a(x,y)
yy
面
直
a
o
xx
角
p
坐
标
系
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摄影测量基本公式
摄影测量基本公式1) 空间直角坐标变换用像片上的点坐标解求相应地面点坐标时，在建立起各种空间直角坐标系的基础上，需要在两两不同的坐标系中进行坐标变换，由高等数学可知，空间直角坐标的变换是正交变换，一个坐标系按三个角元素顺次旋转即可变换为另一个同原点的坐标系。
设像点a 在像空间坐标系中的坐标为(x ，y ，-f )，而在像空间辅助坐标系中的坐标为(X ，Y ，Z )，两者之间的正交变换关系可以用下式表示：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡f y x c c c b b b a a a f y x R Z Y X 321321321 R 是一个3⨯3的正交矩阵，由九个方向余弦组成。
1) 2) 像点与相应地面点之间的坐标关系如图（8-7）O-XYZ 为选定的地面右手坐标系，地面点A 与投影中心S 在此坐标系中的坐标分别为X, Y, Z 和X S , Y S , Z S ；A 在像片的构像a ，在像空间坐标系与像空间辅助坐标系中的坐标分别为(x, y, -f )和(X ’, Y ’, Z ’)，其中像空间辅助坐标系s-xyz 与地面坐标系O-XYZ 的相应坐标轴分别平行，由于s, a, A 三点位于一直线上，由图中各相似三角形关系可得λ1'''=-=-=-s s s Z Z Z Y Y Y X X X以矩阵表示为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---'''Z Y X Z Z Y Y X X s s s λ 有由～式可得像点的像空间坐标系与像空间辅助坐标系的关系为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---f y x c c c b b ba a a Z Z Y Y X X s s s 321321321λ 上式的逆变换为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--s s s s s s Z Z Y Y X X c c c b b ba a a Z Z Y Y X X R f y x 321321321111λλ 整理可得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-+-+--+-+--=-+-+--+-+--=)()()()()()()()()()()()(333222333111S A S A S A S A S A S A S A S A S A S A S A S A Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a f y Z Z c Y Y b X X a Z Z c Y Y b X X a f x上式即为像点与物点中心投影构像方程。
摄影测量
摄影测量复习总结第一章1.摄影测量学的定义：摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
2.摄影测量与遥感是对.非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。
3.摄影测量分类：按距离远近：航天摄影测量，航空摄影测量，近景摄影测量，显微摄影测量按用途：地形摄影测量，非地形摄影测量按处理手段：模拟摄影测量，解析摄影测量，数字摄影测量4.摄影测量特点：无需接触物体本身获得被摄物体信息二维影像（平面）重建三维目标（三维空间）同时提取物体的几何与物理特性5.摄影测量学的发展：模拟摄影测量，解析摄影测量，数字摄影测量第二章1.航空摄影：沿航向方向相邻两张像片应有60%左右的航向重叠，相邻航线间的像片应有30%左右的旁向重叠，航摄仪在曝光瞬间物镜主光轴保持垂直地面。
2.像片倾角：摄影机主光轴与地面铅垂线之间的夹角。
3.像片主距：物镜后节点到像平面的距离，投影中心至像底片面垂直距离-f4.视场角：焦平面中央成像清晰地范围5.摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离-B6.摄影比例尺：航摄像片上的一线段与地面上相应线段L 之比 Hf L l m 1== 7.航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，称为航线弯曲。
8.像片旋角：一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角，要求像片旋角小于6°。
9.航摄像片：投影射线汇聚于一点的投影称为中心投影。
地形图：投影射线与投影平面正交称为正射投影。
摄影测量的主要任务就是把按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射投影地形图。
10.像点位移：当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构象相对于理想情况下的构象所产生的的位置差异称为像点位移。
11.透视变换：将空间点、线作中心投影，在投影平面P上得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一对应投影关系称为透视变换。
摄影测量学重点复习
摄影测量基础
航带法区域网平差
误差方程式的建立（以X坐标为例）
控制点： vX A0 A1 X A2Y A3 X 2 A4 XY ( X tp X ),
p 1
公共点：
(vX vX ) A0 A1 X A2Y A3 X 2 A4 XY ( A0 A1X A2Y A3 X 2 A4 X Y ) ( X X tpgi1 X X tpgi ),
❖ 单片解析
第2节
地面点和像点的关系（投影） 坐标系统 中心投影的共线方程 共线条件方程的应用
武汉大学
摄影测量基础
投影
地面点和像点的关系
投影 中心投影、平行投影、正射投影
基于中心投影的三点共线关系
共线条件方程 三维空间的共线条件方程？
坐标系统
为了将像点坐标和地面点坐标都纳入到统一的坐标系中 大地测量坐标系（左手系）->地面摄影测量坐标系（右手系） 平移
By Y1 Y2 By
Bx By Bz X1 Y1 Z1
X 2 Y2 Z2
0
Bz Z1 Z2 Bz
共面条件方程
武汉大学
摄影测量基础
共面条件方程的应用：
空间前方交会（外方位元素已知）
点投影系数法，光束法
相对定向（外方位元素未知）
连续像对定向模型，独立法像对定向， 带模型连接条件的像对定向
共面条件方程
光束法平差
带宽：主对角线到任意一行最远处的非零元素间所包含
的未知数个数
循环分块解法： 先法化后消元 边法化边消元
武汉大学
摄影测量基础
自检校光束法区域网平差
在共线条件方程中，利用若干附加参数来描述系统 误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数 ，以自动测定和消除系统误差
摄影测量学 地质大学考试题库及答案
摄影测量学(专升本)单选题1.航向重叠度一般规定为。
(4分)(A) 30%(B) 53%(C) 75% .(D) 60%参考答案：D2.航带的弯曲度要求小于。
(4分)(A) 15%(B) 30%(C) 3% .(D) 6%参考答案：C3.是过航摄机镜头后节点垂直于底片面的一条直线。
(4分)(A)入射光线(B)摄影方向线(C)主光轴(D)铅垂线参考答案：C4.同一航线内各摄影站的航高差不得超过米。
(4分)(A) 50(B) 20(C) 100(D) 30参考答案：A5.确定影像获取瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数。
(4分)(A)像片的外方位元素(B)像片的内方位元素(C)绝对方位元素(D)相对方位元素参考答案：A6.摄影中心到像片平面的垂直距离称为。
(4分)(A)像距(B)主距(C)物距(D)焦距参考答案：B多选题7.摄影测量按照用途可分为。
(4分)(A)地形摄影测量(B)航空摄影测量(C)地面摄影测量(D)非地形摄影测量参考答案：A,D8.投影方式包括。
(4分)(A)平行投影(B)斜平行投影(C)正射投影(D)中心投影.参考答案：A,D9.航摄像片的内方位元素包括。
(4分)(A)直：(B) 丁。
(C) --(D) /参考答案：A,B,C,D10.表示航摄像片的外方位角元素可以采用系统。
(4分)(A) ：(B)、一： (C)"上•(D) ：、一参考答案：A,B,C11.航摄像片的像幅有几种规格。
(4分)(A) 18cm*18cm(B) 20cm*20cm(C) 23cm*23cm(D) 30cm*30cm参考答案：A,C,D12.摄影测量常用的坐标系有。
(4分)(A)像平面坐标系(B)像空间坐标系(C)像空间辅助坐标系(D)摄影测量坐标系(E)大地坐标系参考答案：A,B,C,D,E判断题13.请问，摄影测量的主要特点是否是在像片上进行量测和解译而无需接触被摄物体本身？(4分)参考答案：正确14.请问，地形摄影测量的研究对象是否涵盖了工业、建筑、考古、军事、生物、医学等服务领域？(4分)答案：错误15.请问，数字航摄相机中，CCD传感器的作用是否相当于框幅式光学航摄相机中的胶片？(4分)参考答案：正确16.请问，相片倾斜角是否最大不超过6°？(4分)参考答案：错误17.请问，主遁点是否是主纵线和基本方向线的交点？(4分)参考答案：正确18.请问，同一航线上航摄像片的摄影比例尺是否一致？(4分)参考答案：错误填空题19.用光学摄影机获取像片，通过像片来研究被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术称为__(1)__。
摄影测量坐标转换实验报告
摄影测量坐标转换实验报告实验一、坐标转换一、实验背景：解析摄影测量学通过坐标系统旋转和共线方程建立了像点坐标与对应物点坐标的严密关系。
数字影像像素坐标系不同于像平面坐标系，需要通过内定向建立像素坐标系与像平面坐标系的关系，故此次实验的本质即数字影像内定向。
二、实验原理：1.内定向通过对影像框标的量测来解决，影像内定向的实质是确定像平面坐标系。
2.进行解算的时候我们希望得到的是一个点的像平面坐标，而根据扫描所得到的相片我们只能得到其像素坐标，它们之间存在一个转换的关系，即仿射变换：数学模型：,,012,,012x a a x a y y b b x b y =++=++其中x’y’分别为像素点在像素坐标值，x y为对应点像平面坐标值。
根据上式我们可以通过部分控制点求得仿射变换中的系数，然后就可以根据一个像素点的像素坐标而求得其所对应的像平面坐标。
注：当量测分别位于影像四边中央和四角的8个框标，也可采用双线性变换公式进行像点坐标改正。
三、实验工具：MATLAB，Photoshop四、实验步骤：1.量测像框标的像素坐标。
通过PS打开量测其8个框标的像素坐标。
框标分布图：具体方法：将范围拖动至框标所在处，放大框标，鼠标瞄准十字丝中心，显示出X,Y坐标。
量测完8个框标的像素坐标，同理对中的8个框标点进行量测。
2.找出两张相片上控制点所对应的像素坐标。
由找出下图中左图6个控制点像素坐标。
再由找出下图中右图6个控制点像素坐标。
具体方法：比如要找到6157的像素坐标，我们先找到其大致范围，然后放大，再与周围环境比对，利用放大的图综合比较，找到控制点根据以上三图可找到：红圈处即为像素点分别依次找到两张相片上的6个控制点的像素坐标。
注：这一步骤容易出错，需仔细比对或者重复量测。
3.将量测的框标坐标以及控制点像素坐标写入一个记事本中，以.txt格式保存。
其中第一排是8个框标的像平面坐标，第二排是8个框标的量测坐标即像素坐标，第三排是控制点的量测坐标。
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x r x r
y r y r
二、像片系统误差预改正（大气折光差改正）
• 大气折光引起像点在径向的变形
r
(
f
r2 f
)rf
其中，
rf
n0 nH n0 nH
r f
• 大气折光引起像点在坐标向的变形
dx x r r
X
2 t
Yt2
a2 b2
X
2 p
Y
2 p
X
2 t
Yt2
Xp Yt
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换）
X t
Yt
1
b
Yp
三、物空间坐标近似坐标变换 (高程)
• 地球曲率引起的高程差
ZR AO
x a0 a1xa2y y b0 b1xb2y
• 四个框标位于像片的中央时可用 比例缩放
x x Lx lx
y x Ly ly
二、像片系统误差预改正（摄影机物镜畸变差）
• 摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数
xx(k0 k1r2 k2r4) yy(k0 k1r2 k2r4)
• 摄影机鉴定时提供各向径物镜畸变差值
AO 2R
AO2D2ZR 2D2
Z R
D2 2R
D Ao
Z R
2R
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，郑肇葆 编著，《解析摄影测量学》，测绘出版社
像点坐标与地面摄影测量坐标的获取
主要内容
一、解析内定向
二、像片系统误差预改正
1、摄影材料变形改正 2、摄影机物镜畸变差改正 3、大气折光差改正 4、地球曲率改正
三、物空间坐标近似坐标变换
1、平面坐标变换 2、高程改正
二、像片系统误差预改正（摄影材料变形）
• 四个框标位于像片的四个角隅时 可用仿射变换
A
dy y r r
a a’ s
二、像片系统误差预改正（地球曲率）
• 地球曲率引起像点在径向的变形
H r3 2 Rf 2
Ao
• 地球曲率引起像点在坐标向的变形
x x r
y y r
二、像片系统误差预改正
• 内定向并经系统误差预改正后的像点坐标
xxxdxx yyydyy
内定向
镜头畸变
大气折光
地球曲率
三、物空间坐标近似坐标变换 (平面)
正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变换）
X
Y
p p
sin cos
cos X t
sin
Yt
b a
a Xt
b
Yt
Z p Zt
Yp Xt 1
a X p Yt Y p X t
X
2 t
Yt2
b
X
p X t Y p Yt