第四章 立体测图原理与方法
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第4章 双像立体测图原理与立体测图
o a
1
1
n
1
B
W
A
n
2 2
o a 2 S
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n
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B
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S1
W
A
A
通过像底点的核面，称为垂核面。因为左右像片的底点与摄影 基线B位于同一铅垂面内，所以一个像对只有一个垂核面。垂
核面与像片面的交线称为垂核线。
§4-2立体像对与立体测图原理
B
的。
②两眼各看一张像片，即必须分像。 ③必须使同名像点的连线与眼基线平 行，以保证两视线 内。 在同一个视平面
P1 OL BL C L AL a1 c 1
C
b1 c2
a2 OR
b2 P2
④比例尺基本一致（比例尺的差异小
于比例尺的16%）
BR
CR AR
§4-1双像立体测图原理与立体测图
三、立体观察与立体量测 直接对像对进行目视观察时，立体观察条件中， 最难满足的是？ 1.立体观察方法
ZT
A
YT
OT
XT
从方程个数 来讲，必须 要至少3个 方程。
复 习 Review
z S
y
x
y
a o
x
ZT
A
YT
从方程个数 来讲，有4 个方程，可 以解算
OT
XT
§4-2立体像对与立体测图原理
航向重叠60％
§4-2立体像对与立体测图原理
1、立体像对的定义（Stereo Pair）
由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。
第四章 双向立体测图基础与立体测图
立体摄影测量（双向立体测图）是利用一个立体像片对，在恢复它们内外方位元素后，重建与地面相似的几何模型，并对该模型进行测量的一种摄影测量方法。
几何模型：根据摄影过程的几何反转原理，恢复了立体像对的内方位和相对方位后，所有同名光线成对相交，由无数同名光线相交交点构成的与实地相似的几何表面。
重建立体模型的过程：1恢复像片对的内方位元素。2恢复像片对的外方位元素。（1找出两张像片位置的数据，称这些数据为像片对的相对定向元素，形成几何模型；2找出恢复该模型大小与空间方位的的数据，即绝对定向元素。）
立体观察方法：1立体镜观察法2双目镜观测光法立体观察。
立体摄影测量也称双像测图，是由两个相邻摄站所摄取的具有一定重叠度的一对像片对为量测单元。立体相对的特殊点线面：两摄影中心连线称摄影基线，地面上任一点在左右像片上的构像称同名像点，通过摄影基线与地面上任一点所做的平面称为该点的核面，若同名射线都在核面内，则同名射线必然对对相交。过像底点的核面称为垂核面。核面与像片面的交线称为核线。基线的延长线与左右像片的交点成为核点。
在不改变两投影中心位置的情况下，通过两个光束旋转来确定相对方位，适用于单独像对的作业，因此又称为单独像对系统。以基线坐标系为基础，将摄影基线固定水平（5个）
基线坐标系： 左摄站为原点，摄影基线为X0轴，左主核面为X0Z0面， Z0轴向上为正，Y0轴按右手法则来确定的坐标系
绝对方位元素确定几何模型的比例尺和它在地面坐标系中空间方位的元素
立体像对基本知识
空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的相片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉，这样的立体感觉称人造立体视觉，所看到的立体模型称立体视模型。
立体观察条件①两张像片必须是从不同摄影站摄取的。②两眼各看一张像片，即必须分像。③必须使同名像点的连线与眼基线平行，以保证两视线 在同一个视平面内。④比例尺基本一致（比例尺的差异小于比例尺的15%）
几何模型：根据摄影过程的几何反转原理，恢复了立体像对的内方位和相对方位后，所有同名光线成对相交，由无数同名光线相交交点构成的与实地相似的几何表面。
重建立体模型的过程：1恢复像片对的内方位元素。2恢复像片对的外方位元素。（1找出两张像片位置的数据，称这些数据为像片对的相对定向元素，形成几何模型；2找出恢复该模型大小与空间方位的的数据，即绝对定向元素。）
立体观察方法：1立体镜观察法2双目镜观测光法立体观察。
立体摄影测量也称双像测图，是由两个相邻摄站所摄取的具有一定重叠度的一对像片对为量测单元。立体相对的特殊点线面：两摄影中心连线称摄影基线，地面上任一点在左右像片上的构像称同名像点，通过摄影基线与地面上任一点所做的平面称为该点的核面，若同名射线都在核面内，则同名射线必然对对相交。过像底点的核面称为垂核面。核面与像片面的交线称为核线。基线的延长线与左右像片的交点成为核点。
在不改变两投影中心位置的情况下，通过两个光束旋转来确定相对方位，适用于单独像对的作业，因此又称为单独像对系统。以基线坐标系为基础，将摄影基线固定水平（5个）
基线坐标系： 左摄站为原点，摄影基线为X0轴，左主核面为X0Z0面， Z0轴向上为正，Y0轴按右手法则来确定的坐标系
绝对方位元素确定几何模型的比例尺和它在地面坐标系中空间方位的元素
立体像对基本知识
空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的相片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉，这样的立体感觉称人造立体视觉，所看到的立体模型称立体视模型。
立体观察条件①两张像片必须是从不同摄影站摄取的。②两眼各看一张像片，即必须分像。③必须使同名像点的连线与眼基线平行，以保证两视线 在同一个视平面内。④比例尺基本一致（比例尺的差异小于比例尺的15%）
《摄影测量》模拟法立体测图
型的平移、旋转和缩放将立体模型纳入地面测量坐
标系。
N1
N2
1、准备工作
将像对范围内的四个地面控制点，按测图比
例尺按其坐标展绘在图纸上，制成图底。
N3
N4
§ 4-3模拟法立体测图
1、定向过程
（1）. 模型平移
将图底安放在承影面上，移动图底，是其中一个控 制点与相应模型点投影重合------解决了 X , Y
左右视差：P
上下视差：Q X
§ 4-3模拟法立体测图
左右视差是承影面与模型点的空间位置不吻合造成 的，可以通过升降承影面，改变高度加以消除；
上下视差是由于两像片相对位置没有恢复到摄影时的 相对位置所导致的------上下视差是衡量同名光线是 否相交的标志（相对定向是否完成的标志）。
通过运动投影器，同名点的上下视差随着发生变 化，当诸多同名点的上下视差为零，相对定向即 告完成。通过微动投影器的定向螺旋，消除承影面上同名
（4）. 安置高程
任取一点为高程起点，调整高程起始读数，使该点 的高程读数等于实测高程------解求 Z
§ 4-3模拟法立体测图
（5.） 模型置平
用测标分别立体切准模型点 N2, N3 ，读出相应的高 tan h'12 h12
程读数，计算出相对于N1的高差 h12 , h13
求出地面点实测的高差
绝对定向的实质-------利用一定数量的地面控制 点反求7个绝对定向元素（？？？）（解析法）。控 制点数？？？？
§ 4-3模拟法立体测图
（三）、绝对定向模拟立体测图仪完成这一工作
是根据展有一定数量的控制点的图底与所建模型上
对应点在承影面上正射投影位置的差异，即控制点
实地高差与相应模型点间高差的不符情况，通过模
第四章 双像立体测图基础与立体测图
我们知道，一个像对的两张像片有十二个外方位元素， 相对定向求得五个元素后，要恢复像对的绝对位置，还 要解求七个绝对定向元素，包括模型的旋转、平移和缩 放。它需要地面控制点来解求，这种坐标变换，在数学 上为一个不同原点的三维空问相似变换，其公式为：
X tp Y tp Z tp a1 = λ b1 c1 a2 b2 c2 a3 X P ∆X b3 Y P + ∆ Y c3 Z P ∆ Z , (a )
1 连续像对相对定向元素 连续像对相对定向是以左方像片为基准，求出右方像 片相对于左方像片的相对方位元素、选定像空间辅助 坐标系S1—X1Y1 Z1使得左像片在S1—X1Y1 Z1中的 相对方位元素均为已知值。为简便讨论，以左像片的 像空间坐标系作为像空间辅助坐标系．如下图。此时， 左、右像片的相对方位元素为： 左像片： X = 0 , Y = 0 , Z = 0 , ϕ = 0 , ω = 0 , k = 0 右像片： X = b , Y = b , Z = b , ϕ , ω , k 由于 b 只影响相对定向后建立的模型大小，而不影 响模型的建立，因此，相对定向需要解求的元素只有 5个，即 b , b , ϕ , ω , k 称为连续像对相对定向元素。
第二节 立体像对与双像立体测图
一 双像解析摄影测量的概念 摄影测量的最终目的是在已知像片上像点坐标的前提 下，推导出像点所对应实际地物点的坐标。 那么，利用单张像片的像点坐标能不能推导出实际地 物点的坐标？ 看中心投影的构像条件方程：
即使已知了单张像片的内外所有方位元素，也仍然无 法确定地物点的空间坐标，因为只有两个方程却需要 解三个未知数。
1 根据像片的放置方式可以产生三种立体效应分别是 正立体、反立体和零立体效应。 2 像片的立体观察需要借助于专门的仪器。 有两种：立体镜观测，叠映影像的立体观察：液晶闪 闭法 3 像对的立体量测 像对的立体量测量测的是像点在像平面坐标系中的 坐标，实际上就是内方位元素。早期量测像点坐标 有专门仪器叫做立体坐标量测仪。量测的成果有的 是左右像点各自的坐标值，有的是左像点的坐标值， 和同名像点的左右视差p和上下视差q。
第04章 双像立体测图基础与立体测图
2.恢复像对外方位元素，重建立体模型 X s ,Ys , Z s
, ,
途径二：相对定向 + 绝对定向
生理视差是产生天然立 体感觉的基本原因
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
人造立体视觉
人 造 立 体 视 觉 的 产 生
人造立体视觉
①两张像片必须是从不同摄 影站摄取的。 ②两眼各看一张像片，即必 须分像。 ③必须使同名像点的连线与 眼基线平行，以保证两视线 在同一个视平面内。 ④比例尺基本一致（比例尺 的差异小于比例尺的15%）
a3 f c3 f
S
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Ys
(Z
Zs)
b1x
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y
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f
c1x c2 y c3 f
x
y oax
恢复摄影时摄影基线、
同名光线、同名像点
ZT YT
A
与地面点之间的几何
关系，实现摄影过程 OT
XT
的几何反转
双像立体测图概述
定义: 根据摄影过程的 几何反转原理，恢复 了立体像对的内方位 和相对方位后，所有 同名光线对对相交。 由无数同名光线相交 交点构成的与实地相 似的几何表面。
量测的内容：像点坐标量测、左右视差量测、左右视差较 量测、上下视差量测。借助于有测量标志的量测工具或仪器进行。
测标
测标的作用 测标的种类
§4-2 立体像对与双像立体测图
➢ 立体像对的基本概念 ➢ 双像立体测图概述
立体像对的基本概念
航向重叠60％
立体像对的基本概念
由不同摄站获取的，具有一定影像 重叠的两张像片。
影像构成立体
相对，她是立
体摄影测量的
基本单位
, ,
途径二：相对定向 + 绝对定向
生理视差是产生天然立 体感觉的基本原因
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
双眼观察的天然立体视觉
人造立体视觉
人 造 立 体 视 觉 的 产 生
人造立体视觉
①两张像片必须是从不同摄 影站摄取的。 ②两眼各看一张像片，即必 须分像。 ③必须使同名像点的连线与 眼基线平行，以保证两视线 在同一个视平面内。 ④比例尺基本一致（比例尺 的差异小于比例尺的15%）
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恢复摄影时摄影基线、
同名光线、同名像点
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与地面点之间的几何
关系，实现摄影过程 OT
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的几何反转
双像立体测图概述
定义: 根据摄影过程的 几何反转原理，恢复 了立体像对的内方位 和相对方位后，所有 同名光线对对相交。 由无数同名光线相交 交点构成的与实地相 似的几何表面。
量测的内容：像点坐标量测、左右视差量测、左右视差较 量测、上下视差量测。借助于有测量标志的量测工具或仪器进行。
测标
测标的作用 测标的种类
§4-2 立体像对与双像立体测图
➢ 立体像对的基本概念 ➢ 双像立体测图概述
立体像对的基本概念
航向重叠60％
立体像对的基本概念
由不同摄站获取的，具有一定影像 重叠的两张像片。
影像构成立体
相对，她是立
体摄影测量的
基本单位
4-双向立体测图基础与立体测图精编版
恢复像片对的外方位元素
– 两张像片相对位置（相对定向元素） 立体模型建立 – 确定模型大小与空间方位（绝对定位元素）
双像立体测图方法
模拟法立体测图 解析法立体测图 数字立体测图
（a）模拟法立体测图
采用光学像片 通过投影器的运动来模拟相对定向 通过机械螺旋的运动来模拟绝对定向 通过机械导杆来模拟同名光束 通过人眼来识别同名点，进行量测 成果一般为模拟的线划图
Δp a1b1 a2b2
A
B
左右视差较是产生立体的关键！
当人用双眼观察景物时，
可判断其远近，得到景物 的立体效应，这种现象称 为人眼的立体视觉。
人造立体视觉
假如在人的眼睛处用两 个摄影机，对景物分别 拍摄两张影像p1、p2， 然后放置在双眼前，人 们的双眼分别观察左、 右影像，此时人们就无 需直接观测景物，但是 能获得天然立体视觉完 全一样的感觉。
模拟摄影测量仪器
观测系统
金属导杆 像片盘
A
Y
X
Z
两根交于一空间点（A）的金属导杆，代替两条摄影光线；
人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片， 观测同名点； 作业员通过手轮X、Y、脚盘 Z 驱动金属导杆的交点A 进行测图
HCZ-1型立体坐标量测仪
量测系统
量测系统
像片盘
模拟摄影测量的基本原理
单眼的分辨率
单眼能够判别最小物体的能力即单眼分 辨率
– 单只眼睛能够观察到的两个点之间的最小距 离，称之为第一分辨率 – 如果我们用单只眼睛去观察两条平行的线， 离我们多远的位置刚好不是合二为一的，获 得最小距离的能力就是第二分辨率
人眼分辨率
第一分辨率（点状）：
第四章_双像立体测图基础与立体测图
§4-1
人眼的立体视觉与立体观测
三、立体观测与立体量测
1、立体观测方法
立体观测要求两眼各看一张像片，这与我们平时观看物体 的本能违背，必须借助于立体观测的不同仪器进行立体观察， 这样就有不同的立体观察方法
(1)立体镜观察法
(2)双目镜观测光路的立体观察
(3)互补色法立体观察
(4)同步闪闭法立体观察 (5)偏振光法立体观察
§4-1 人眼的立体视觉与立体观测
综上所述，人造立体效能必须符合自然界立体观 察的四个条件： 1、两张像片必须是在两个不同位置对同一景物 摄取的立体像对； 2、每只眼睛必须分别观察像对的一张像片。 3、两像片上相同景物（同名像点）的连线与 眼睛基线应大致平行 4、两像片的比例尺相近（差别小于15%）， 否则需要调节。
绝对方位元素的确定
X tp a1 a 2 a3 X X Ytp b1 b 2 b3 Y Y Z c1 c 2 c3 Z Z tp
§4-1
人眼的立体视觉与立体观测
立体镜观察法设备
袖珍立体镜
反光立体镜
§4-1
人眼的立体视觉与立体观测
互补色法立体观察设备
§4-1
人眼的立体视觉与立体观测
同步闪闭法立体观察设备
§4-1
人眼的立体视觉与立体观测
偏振光法立体观察设备
§4-1
人眼的立体视觉与立体观测
在数字摄影测量工作站中，需要在计算机屏 幕前安装偏振光屏，当计算机屏幕上分别交替显 示左右影像时，屏幕前的偏振光屏就会产生不同 的偏振方向，观测者只要戴一副偏振光眼镜，就 能获得立体影像。 目前，在数字摄影测量工作站中，常用的是 同步闪闭法及偏振光法。
第4章双像立体测图基础与立体测图
1、相对定向
zy
就是在立体像对中，
确定两像空系之间
方位关系所需的问元
素。
题
S
x
y
a
ox
提
A
出
确定两像空系之间方
位关系需有几个元素？
都哪些元素？
比例尺任意（基线长度任意）
确定基线的方向
第4章双像立体测图基础与立体测 图
一、立体像对的相对定向与相对定向元素
2、三种相对方位元素系统
• 以左像空系为基础的相对方位元素系统 =连续像对的相对定向 • 以基线坐标系为基础的相对方位元素系统 =单独像对相对定向
三、双像立体测图概述
双像立体测图实质：重建摄区立体模型，在 立体模型上进行量测
1、如何重建模型？ 也就是恢复像对的内、外方位元素=也就恢复了B、 同名光线、同名像点与地面点的几何关系。
即：
分别恢复两像片的内、外方位元素
像对的相对定向和绝对定向
第4章双像立体测图基础与立体测 图
2、双像立体测图步骤 内定向：恢复像片的内方位元素，建立与摄影光束
第4章双像立体测图基础与立体测 图
相对定向只能确定两张像片的相对位置
几何模型与实际地表之间关系?
相似关系：比例尺、方位不确定 第4章双像立体测图基础与立体测 图
立体像对
外方位元素
实际地面
相对方位元素
绝对方位元素
几何模型
相似模型 比例尺任意，方位任意
第4章双像立体测图基础与立体测 图
一、立体像对的相对定向与相对定向元素
dLbrdL2dL2
2 br
br f
第4章双像立体测图基础与立体测 图
提高双眼分辨远近能力的方法：
dLbrdL2dL2
第四章立体观察和立体量测4
三、解析测图仪的原理：（ 解析测图仪的原理：（Principle of ：（ Analytical Stereoplotter） ） ●解析测图仪是用计算机进行解算，但输入坐 解析测图仪是用计算机进行解算， 解析测图仪是用计算机进行解算 标的方式有两种：一是输入物方坐标， 标的方式有两种：一是输入物方坐标，用计算 机解算相应的像点坐标， 机解算相应的像点坐标，并驱使像片盘达到像 点的位置。二是用坐标仪输入像点坐标， 点的位置。二是用坐标仪输入像点坐标，计算 机求出相应物点的坐标。实践证明， 机求出相应物点的坐标。实践证明，输入物方 坐标更加灵活实用， 坐标更加灵活实用，所以大多数解析测图仪都 属于这一类。 属于这一类。图8——17为输入模型坐标计算 为输入模型坐标计算 像点坐标的解析测图仪工作原理。 像点坐标的解析测图仪工作原理。 像片放在像片盘上后， 像片放在像片盘上后，由观测者在键盘上把摄 影机主距、物镜畸变差、大气折光差、 影机主距、物镜畸变差、大气折光差、地球曲 率等必要的数据输入， 率等必要的数据输入，并输入像片四个框标的 理论值。单像观测每个像片的四个框标， 理论值。单像观测每个像片的四个框标，计算 机即可进行内定向，确定像主点位置， 机即可进行内定向，确定像主点位置，进行像 片坐标与仪器架坐标之间的换算， 片坐标与仪器架坐标之间的换算，以及底片变 形参数的计算。 形参数的计算。解析
2、反立体效应 把左方摄站摄得的像片P1放在右方，用右眼观 察；右方摄站摄得的像片P2放在左方用左眼观察， 如图（b）。这种立体效应称为反立体。 或是在组成正立体效应后，将左右像片各旋转 180°，如图（c），同样可得到一个反立体效应。
3、零立体效应 将正立体情况下的两张像片，在各自 的平面内按同一方向旋转90°，使像片 上纵横坐标互换了方向。像片上原来的 纵坐标y轴转到与基线平行，此时生理视 差变为像片的y方向的视差，因而失去了 立体感觉成为一个平面图像。 这种立体视觉，称为零立体效应。
第四章 立体测图
3、影像数字化立体测图 、
是目前正在发展的一种方法。 是目前正在发展的一种方法。所用的仪器 称为数字摄影测量系统，由数字化仪、计算机、 称为数字摄影测量系统，由数字化仪、计算机、 输出设备及摄影测量软件等组成。 输出设备及摄影测量软件等组成。利用数字相 关技术代替人眼观察， 关技术代替人眼观察，自动寻找同名像点并量 测坐标；采用解析计算方法建立数字立体模型， 测坐标；采用解析计算方法建立数字立体模型， 由此建立数字高程模型，自动绘制等高线， 由此建立数字高程模型，自动绘制等高线，制 作正射影像图。 作正射影像图。 特点：整个过程除少量人机交互外， 特点：整个过程除少量人机交互外，全部 自动化。
（3）双目镜观测光路的立体观察 ） 用两条分开的观测光路将来自左右像片 的光线分别传送到观测者的左右眼睛中， 的光线分别传送到观测者的左右眼睛中， 每条观测光路由物镜、 每条观测光路由物镜、目镜和其他光学 装置组成。 装置组成。
2、立体量测 、 摄影测量中，不仅需要建立立体模型， 摄影测量中，不仅需要建立立体模型，还要对 立体模型进行量测。一般用一个可以在立体表 立体模型进行量测。 测标来进行量测 点状或 面游动的测标来进行量测，测标一般为点状 面游动的测标来进行量测，测标一般为点状或 线状，目的是可以更准确地判断测标是否切准 线状，目的是可以更准确地判断测标是否切准 立体模型表面。 立体模型表面。 立体量测时，大多采用双测标法。双测标法是 立体量测时，大多采用双测标法。 双测标法 利用放入光路中的两个单独的实测标分别切准 立体像对上的同名像点进行立体量测。 同名像点进行立体量测 立体像对上的同名像点进行立体量测。
人用双眼观察景物可判断其远近，得到景物的立体 效应，这种现象称为人眼的天然立体视觉。 生理视差是产生天然立体 感觉的根本原因。
第4章 立体测图
（1）相对定向
两相邻像片任意放置在投影器上．恢复内方位 元素以后，光线经投影物镜投影到承影面上成 像。这时，同名光线不相交，即与承影面的两 个交点不重合，这个不重合其实就是存在左右 视差和上下视差，当升降测绘台时，左右视差 可以消除，只存在上下视差，因此，上下视差 是衡量同名光线是否相交的标志，或者说．若 同名像点上存在上下视差，就说明没有恢复两 张像片的相对关系，即没有完成相对定向，根 据这一原则，我们可以通过运动投影器，消除 同名点上的上下视差，达到相对定向的目的。
连续像对相对定向元素
连续像对相对定向元素
连续像对相对定向元素
左片
右片
连续像对相对定向元素
在这样的坐标系下：
BY 连续像对相对定向元素：
BZ 2 2 2
注意：
①这里的 BX BY BZ 2 2 2 并不是真正的外方位角 元素。 ②BX与两像片相关位置无关,只决定模型大小。 因此纳入到绝对定向元素中。 ③与单独像对不同的是：五个元素中有两个直 线元素BYBZ。
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
一、目的：为了建立两张像片的相关位置，达到 同名光线对对相交，建立与实地相似的立体 模型。 二、仪器上表现： ⒈左右视差P
不影响相对定向，只影 响交点（模型点）高低。
⒉上下视差Q
只有当Q＝0时，两条同名光线相交。
因此，相对定向完成与否的标志是Q＝0。
单独像对相对定向元素
注意：
⒈实际操作时，无需计算，就观察同名像点 上的上下视差。 ⒉步骤中的⑴与⑵、⑶与⑷可以对调。 ⒊3/4点可与5/6点对调。 ⒋过度改正倍数一般为1.5倍（经验）。 （相对定向是在像空间辅助坐标系下进行的， 模型大小没定，也可能左歪或右歪）
4-4 绝对定向
摄影测量学课件—双像立体测图基础与立体测图
来自物体的光刺激视网膜的杆状和锥状细胞（物理过 程）使其感光（生理过程），通过视神经纤维传至后 大脑视觉中心，经记忆加入已有的概念与经验（心理 过程），从而形成感知
人眼观察目标时，会本能地转动眼球，使 视轴交会于该物体上，同时眼睛的水晶体 自动调焦得到清晰的影像，这种本能称为 人眼的凝视。
交会角
接口设备：电子计算机与立体坐标量测仪及数控 绘图桌连接与信息沟通。
包括
编码器：进行模/数转换（A/D），使仪器的 机械位移量转化为计算机能接受的数字量。
伺服系统：进行数/模转换（D/A），将计算 机给出的数字信息转化成仪器的机械位移量，驱 动部件至应有的位置。
像点坐标量测
在摄影测量中，一个立体像对的同 名像点在各自的像平面坐标系的 x,y坐标之差分别称为左右视差p及 上下视差q,即
是指利用一个立体像对重建地面立体几 何模型，并对该几何模型进行量测，直接 给出符合规定比例尺的地形图，获取地理 基础信息。
4.1 人眼的立体视觉原理
一、人眼的基本结构
视网膜上大约有108个杆状细胞，直径2μm； 6.5×106个锥状细胞，直径2~8μm
二、人眼光学感觉过程
一个物理、生理、心理共同作用的过程。
叠的地物 。（考虑：两张相对重叠100%行不行？） 2、每只眼睛只能观察像对中的一张像片，这一
条件称之为分像条件。 3、两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼
基线应大致平行，并且两同名点的距离与眼 基线尽量相等。 4、两像片的比例尺相近，不能差别太大（差别 <15%）
五、立体效应
1、正立体效应 2、反立体效应
三、双像立体测图概述
立体像对上对应的同名像点、摄影基线、同名射线与地面 点存在固定的几何关系，如果能够恢复像片对的内外方位元素， 就能恢复他们之间固有的几何关系，重建立体模型。
人眼观察目标时，会本能地转动眼球，使 视轴交会于该物体上，同时眼睛的水晶体 自动调焦得到清晰的影像，这种本能称为 人眼的凝视。
交会角
接口设备：电子计算机与立体坐标量测仪及数控 绘图桌连接与信息沟通。
包括
编码器：进行模/数转换（A/D），使仪器的 机械位移量转化为计算机能接受的数字量。
伺服系统：进行数/模转换（D/A），将计算 机给出的数字信息转化成仪器的机械位移量，驱 动部件至应有的位置。
像点坐标量测
在摄影测量中，一个立体像对的同 名像点在各自的像平面坐标系的 x,y坐标之差分别称为左右视差p及 上下视差q,即
是指利用一个立体像对重建地面立体几 何模型，并对该几何模型进行量测，直接 给出符合规定比例尺的地形图，获取地理 基础信息。
4.1 人眼的立体视觉原理
一、人眼的基本结构
视网膜上大约有108个杆状细胞，直径2μm； 6.5×106个锥状细胞，直径2~8μm
二、人眼光学感觉过程
一个物理、生理、心理共同作用的过程。
叠的地物 。（考虑：两张相对重叠100%行不行？） 2、每只眼睛只能观察像对中的一张像片，这一
条件称之为分像条件。 3、两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼
基线应大致平行，并且两同名点的距离与眼 基线尽量相等。 4、两像片的比例尺相近，不能差别太大（差别 <15%）
五、立体效应
1、正立体效应 2、反立体效应
三、双像立体测图概述
立体像对上对应的同名像点、摄影基线、同名射线与地面 点存在固定的几何关系，如果能够恢复像片对的内外方位元素， 就能恢复他们之间固有的几何关系，重建立体模型。
第四章立体观察与像点坐标量测（可编辑）
第四章立体观察与像点坐标量测第四章立体观察与像点坐标量测摄影测量教研室赵双明摄影测量教研室smzhao2000@sohu主要内容一、立体视觉原理一、立体视觉原理二、像对的立体观察二、像对的立体观察三、像点坐标量测三、像点坐标量测四、像片系统误差四、像片系统误差§4.1 立体视觉原理单眼观察景物,不能正确判断景物的远近;只有双眼观察景物,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。
′′σ =aba b交会角 r眼基线 br视距 L生理视差σ人造立体视觉人造立体视觉摄影测量中,利用相邻像片组成像对,左眼看左片,右眼看右片,可获得地面的立体模型,进行量测。
AB’PPab a’b’左眼右眼立体观察条件立体观察条件立体像对分像条件两像片上相同景物(同名像点)的连线与眼基线应大致平行左右像片比例尺应相近(差别15%)立体效应立体效应反立体正立体S SS SSSSS 2 2SS 2 2111111SS22ba aabb22b b 2b a b aa 2 11 a 11aa aa1 21 112 22 bb b1 b1 22112P 2P PP12 1222PPPP2211PP11ABB AA AAABBBB立体模型与实物相反立体模型与实物相同左右像片位置对调、或各旋转180 °起伏的视模型变平左右像片旋转90 °零立体§4.2 像对的立体观察光线照射透明的左右像片立体像对,光线照射透明的左右像片立体像对,使影像叠映在同一个投影面上,通过某使影像叠映在同一个投影面上,通过某种方式使得观察者左右眼睛分别看左右种方式使得观察者左右眼睛分别看左右两张影像,从而产生立体效应两张影像,从而产生立体效应§4.2 像对的立体观察立体镜观察叠影式的立体观察互补色法互补色法光闸法光闸法偏振光法偏振光法液晶闪闭法液晶闪闭法双目镜立体观察-立体坐标量测仪§4.2 像对的立体观察立体镜观察桥式立体镜在一个桥架上安置两个相同的简单透镜透镜光轴平行, 间距约为眼基距,高度等于透镜主距§4.2 像对的立体观察立体镜观察反光立体镜扩大眼基距,可对大像幅进行立体观察§4.2 像对的立体观察叠影式的立体观察互补色法在投影器中插入互补色滤光片(品红色、蓝绿色)。
第4章立体测图的原理与方法ppt课件
S1S2：摄影中心 S1′S2′：投影中心
B：摄影基线
b：投影基线
摄影时关键（条件）：恢复测绘时投影光束的方位，使 其与摄影时的方位相同，从而建立立体模型进行测图
S1a1A S2a2A B 三个矢量要共面 模拟时也要三线共面即保证所有同名光线对对相交。
实质：确定一张像片的空间位置要知道它的内、外方位 元素。
④动bx使（N4）与N4垂直方向重合（即 使N1(N4)=N1N4）【解决了λ】
2.模型置平：
①航向置平：取去底图，用测绘台测 标升（降）切准模型上的（N1）点， 读高程读数Z(N1)扭动读数盘，使 Z(N1)=ZN1=H1/M【解决了Zs】
再用测标切准（N2）升降Φ螺丝，直 至Z(N2)=ZN2＝H2/M【解决了Φ 】
Q＝Y2-Y1
y1
y2
x
方法
1. 单独像对相对定向 2. 连续像对相对定向
单独像对相对定向元素
取垂直于X轴方向
单独像对相对定向元素
单独像对相对定向元素
单独像对相对定向元素
在这样的坐标系下： 单独像对相对定向元素：1 2 1 2 2
注意：
①这里的 与外方位角元素不同。 ②b只确定模型大小。与两像片相关位置无
在像对的四个角各选一个已知
地面平高点）。将已知地面点
按坐标依成图比例尺展绘出来
②将图底置于仪器承影面（桌面）上， 用测标使（N1）垂直对准N1（可以拖 动图纸）说明x、y已经对准，（N1） 与N1的起点一致。【解决了XS、YS】
③测标对准（N4）垂直下来，图底上垂 足落在N1N4的连线（或延长线）上 （转动图纸）（以N1点为圆心，解决 了整个模型的转动）【解决了K】
关。（纳入到绝对定向元素） ③这样坐标系对于某像对是独立的，与其他
第四章 立体测图原理与方法
9、几种典型的解析测图仪 （3）、 ANAGRAF型解析测图仪
1、开机 •自检校 •LOOP启动 2、参数输入 •主距、框标参数、内 定向方式、基线分量、 作业员、成图比例尺等 •地面控制点
3、内定向 4、相对定向
5、绝对定向 6、图版定向 •纸质图 •拼接 7、联机测图
•注意成果的 保存
Topocart
1、解析测图仪概述
2、解析测图仪定义 以摄影测量的数学模型为基础，由立体坐 标量测仪、电子计算机、接口和驱动装置、数 控绘图桌以及相应软件组成的立体测图仪器。 计 算 机 绘 图 桌
左像
右像
终端
3、解析测图仪分类 输入物方坐标的物方型解析测图仪
输入物方坐标的方法： 通过改变物方坐标找到要量测的点并记录物方坐标
计 算 机
左像
右像
绘 图 桌
终端
X、Y、Z
7、解析测图仪主要计算过程 （1）、输入模型坐标的方案 1、从模型坐标变换为地面坐标
2、从模型坐标变换为图面坐标
3、地球曲率改正 4、从模型坐标变换为像片坐标 5、畸变差的改正 6、从像片坐标变换为像片架坐标
7、解析测图仪主要计算过程 （2）、输入地面坐标的方案 1、手轮和脚盘增量到地面坐标的变换 2、地面坐标到模型坐标的变换 3、地球曲率改正 4、建立以摄站为原点的局部空间直角坐标系 5、大气折光差的改正 6、从模型坐标变换为像片坐标 7、畸变差的改正 8、从像片坐标变换为像片架坐标 9、从地面坐标变换为图面坐标
输入物方空间坐标 型的解析测图仪使用方 便、灵活性强，可以很 方便地输入大地坐标， 有的还可以输入地理坐 标，可以沿着指定的地 面坐标方向进行断面测 量。 绘 图 桌
计 算 机
第四章双像立体测图基础与立体测图
2
单独法相对定向元素： 1 ， 1 ，2，2，2
二、
绝对定向元素
Zt O
Xt
Z0
Y0 X0
Yt
绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ，， ，
三、三维空间相似变换原理
X tp Ytp Ztp
R
Xp Yp Zp
X0 Y0 Z0
Ztp M
XY0tpY0 Z0 Xtp
相似变换参数： ，X0 ， Y0 ， Z0 ，， ，
一、相对定向元素
像片外方位元素：
Xs1，Ys1，Zs1，1，1，1 Xs2，Ys2，Zs2，2，2，2
z1
y1 x1
S1
Z
a1(x1,y1)
z2
y2
S2 a2(x2,y2)
x2
A(X,Y,Z) Y
X
描述立体像对中两张像片相对位置和姿态关系的参数
连续法相对定向元素
Z1
Y1
B
Bx
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS1
X1
y1
Z2 Y2
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
S1
核面与左右像 片面的交线
同名像点
同名光线在左右 像片上的构像
同名光线
同一地面点发出 的两条光线
核面
A
摄影基线与某一地面 点组成的平面
P1
P2
P1
P2
立
S1
S2
S1
S2
P2
P1
S1
S2
体
E
像 理想像对
正直像对
E
E
竖直像对
对 相邻两像
单独法相对定向元素： 1 ， 1 ，2，2，2
二、
绝对定向元素
Zt O
Xt
Z0
Y0 X0
Yt
绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ，， ，
三、三维空间相似变换原理
X tp Ytp Ztp
R
Xp Yp Zp
X0 Y0 Z0
Ztp M
XY0tpY0 Z0 Xtp
相似变换参数： ，X0 ， Y0 ， Z0 ，， ，
一、相对定向元素
像片外方位元素：
Xs1，Ys1，Zs1，1，1，1 Xs2，Ys2，Zs2，2，2，2
z1
y1 x1
S1
Z
a1(x1,y1)
z2
y2
S2 a2(x2,y2)
x2
A(X,Y,Z) Y
X
描述立体像对中两张像片相对位置和姿态关系的参数
连续法相对定向元素
Z1
Y1
B
Bx
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS1
X1
y1
Z2 Y2
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
S1
核面与左右像 片面的交线
同名像点
同名光线在左右 像片上的构像
同名光线
同一地面点发出 的两条光线
核面
A
摄影基线与某一地面 点组成的平面
P1
P2
P1
P2
立
S1
S2
S1
S2
P2
P1
S1
S2
体
E
像 理想像对
正直像对
E
E
竖直像对
对 相邻两像
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1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器
特点： •直观 •结构复杂 •主距限制 •可补偿畸变差
多倍仪
1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器 多倍仪的基本结构 投影器 座架
测绘器
绘图桌 附件
1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器 多倍仪的基本结构 投影器
1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器
多倍仪的基本结构
计 算 机
左像
右像
绘 图 桌
终端
X、Y、Z
7、解析测图仪主要计算过程 （1）、输入模型坐标的方案 1、从模型坐标变换为地面坐标
2、从模型坐标变换为图面坐标
3、地球曲率改正 4、从模型坐标变换为像片坐标 5、畸变差的改正 6、从像片坐标变换为像片架坐标
7、解析测图仪主要计算过程 （2）、输入地面坐标的方案 1、手轮和脚盘增量到地面坐标的变换 2、地面坐标到模型坐标的变换 3、地球曲率改正 4、建立以摄站为原点的局部空间直角坐标系 5、大气折光差的改正 6、从模型坐标变换为像片坐标 7、畸变差的改正 8、从像片坐标变换为像片架坐标 9、从地面坐标变换为图面坐标
内 •模拟立体测图仪简介 容 •解析测图仪概述 •解析测图仪工作原理 •几种代表性解析测图仪
安
排
1、立体测图仪 （1）概述 按投影方式分类 光学投影的仪器 光学机械投影的仪器 机械投影的仪器 按光束形状分类 相似光束的立体测图仪 改变光束的立体测图仪 按性能和精度分类
能利用立体像对建立 摄影的相似光束或仿 射变形光束，构建所 摄地面的相似模型或 仿射变形模型，进行 三维量测和记录的仪 器。
座架
1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器 多倍仪的基本结构
测绘器
1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器 多倍仪的作业方法 缩小片的制作 装片、归心
相对定向
绝对定向 测图
1、立体测图仪 （2）光学投影的仪器 多倍仪的作业方法 缩小片的制作 装片、归心
相对定向
绝对定向 测图
1、立体测图仪 （3）机械投影的仪器 特点： •机械导杆体 现投影光线 •灵活性强 •结构复杂 •适应范围广 •可补偿畸变 差 B8S
q x1 y 2 f
1
x 2 y1 f
2 ( f
y1 y 2 f
) x 1 1 x 2
0
0 2
计 算 机
y1 x1 y2 x2
Δ x2 Δ y2 左像 右像
绘 图 桌
x1、y1 Δx、 Δ y
终端
4、解析测图仪特点
与模拟测图仪器相比
精度高
功能强
机助程度高
便于实现数字测图和摄影测 量自动化
输入物方空间坐标 型的解析测图仪使用方 便、灵活性强，可以很 方便地输入大地坐标， 有的还可以输入地理坐 标，可以沿着指定的地 面坐标方向进行断面测 量。 绘 图 桌
计 算 机
左像
右像
终端
Байду номын сангаас
X、Y、Z
6、解析测图仪输入、输出与控制方案 像方型解析测图仪特点：
输入像片坐标型的 解析测图仪的灵活性要 差一些，但它的优点是 在4个像片架坐标中只 有2个需要安置伺服系 统，而且移动量小，因 此，所需要的硬件设备 简单，造价也相应低一 些。
5、解析测图仪硬件
5、解析测图仪硬件
绘 图 桌
计 算 机
左像
右像
终端
5、解析测图仪硬件 立体坐标量测仪 接口设备 电子计算机 数控绘图桌
计 算 机
左像 右像 绘 图 桌
终端
6、解析测图仪输入、输出与控制方案 输入与输出内容 地面坐标 （地理坐标、直角坐标） 模型坐标 像片车架坐标 绘图桌坐标
Topocart
1、解析测图仪概述
2、解析测图仪定义 以摄影测量的数学模型为基础，由立体坐 标量测仪、电子计算机、接口和驱动装置、数 控绘图桌以及相应软件组成的立体测图仪器。 计 算 机 绘 图 桌
左像
右像
终端
3、解析测图仪分类 输入物方坐标的物方型解析测图仪
输入物方坐标的方法： 通过改变物方坐标找到要量测的点并记录物方坐标
9、几种典型的解析测图仪 （3）、 ANAGRAF型解析测图仪
1、开机 •自检校 •LOOP启动 2、参数输入 •主距、框标参数、内 定向方式、基线分量、 作业员、成图比例尺等 •地面控制点
3、内定向 4、相对定向
5、绝对定向 6、图版定向 •纸质图 •拼接 7、联机测图
•注意成果的 保存
输入模型坐标 输入地面坐标 输入地理坐标 输入像方坐标的像方型解析测图仪
3、解析测图仪分类
物方型解析测图仪的方法： 通过改变物方坐标找到要量测的点并记录物方 坐标
计 算 机 x2 y2 y1 左像 右像 x1 绘 图 桌
终端
X、Y、Z
3、解析测图仪分类 像方型解析测图仪的方法：
通过改变像方坐标找到要量测的点并记录像方坐标
7、解析测图仪主要计算过程 （3）、输入像片坐标的方案 1、从像坐标变换为摄测坐标； 2、计算y2； 3、模型点坐标的计算； 4、地面点坐标的计算。
8、解析测图仪主要软件 （1）计算机操作系统
（2）摄影测量软件
1、时实程序
2、应用程序
9、几种典型的解析测图仪 （1）、APS
9、几种典型的解析测图仪 （2）、BC-2型解析测图仪
计 算 机
y1
x1
Δ x2 Δ y2 左像 右像
y2
x2
绘 图 桌
x1、y1 Δx、 Δ y
终端
7、解析测图仪主要计算过程 （1）、输入模型坐标的方案
模型坐标
X m Y m Zm
X m Ym Zm
dX m dY m dZ m
6、解析测图仪输入、输出与控制方案 控制方案
控制方案1
计 算 机
x2 y2 y1 左像 右像 x1
绘 图 桌
终端
X、Y、Z
6、解析测图仪输入、输出与控制方案 控制方案
控制方案2
计 算 机
y1
x1 y2
x2
Δ x2 Δ y2 左像 右像
绘 图 桌
x1、y1 Δx、 Δ y 终端
6、解析测图仪输入、输出与控制方案 物方型解析测图仪特点：