第4章 立体测图

连续像对相对定向元素
两个直线元素BYBZ也可以表达为角元素
BY tg BX BZ tg BX
S1
S2

BZ
BX

BY
所以连续像对的相对定向元素也可以表达为：
2 2 2
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
三、模拟测图仪上的主要部件
安片框：安放像片 基线架：安放bx by bz。（使投影基线与 野外BX BY BZ成比例） 投影器：把光线投下来。每个投影器上 面有六个螺丝（自由度）。
模拟法立体测图原理 地面点反射出的光线，通过摄影物镜记录在感光材料上， 经摄影处理得到摄影底片。地面点A, M, C, D等发出的 光线，通过相邻两摄影机物镜S1和S2，分别构像在左右 像片上重叠范围内，成为两个摄影光束。两摄影站S1和 S2的距离是空间摄影基线B。光线AS1和AS2， CS1和CS2 等都是相应的同名光线。且同名光线对对相交。根据摄 影过程的可逆性，将底片P1与P2装回到与摄影机相同的 两个投影镜箱内，保持两投影机的方位与摄影时方位相 同；但物镜间的距离缩小；此时投影基线为SS’ ＝b。在 投影器上，用聚光灯照明，则两投影器光束中所有同名 光线仍对对相交，构成空间的交点，所有这些交点的集 合，构成与地面相似的光学立体模型这个过程称为摄影 过程的几何反转。这就是模拟法立体测图的原理。
（2）相对定向 解析法立体测图系统能自动依次驱动车架 到达通常的六个标准点位，作业员每次只需消 除观察点处的上下视差，用按钮将它们记入计 算机。全部点位观测完毕后，计算机就用最小 二乘法解算定向方程，并显示出定向参数和点 位的余差，由作业员判定是否需要重测。 （3）绝对定向 用户预先输入地面控制点坐标值。操作过 程中立体切准控制点，记入控制点观测的模型 坐标，然后按最小二乘法解算定向方程，输出 定向参数和余差。
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
⒉连续像对 步骤：⑴用dby消除2点Q2＝0 ⑵用dК 2消除1点Q1＝0 ⑶用dbz消除4点Q4＝0 ⑷用dφ 2消除3点Q3＝0 ⑸用dω 2在6点上作过度改正 再重复至Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6=0（用5点 作检查）
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
1
x0 ZS
y0



左片： X S
YS1
YS2
ZS1
ZS2
1 1 1
2 2 2
右片： X S2
4－1 概述
立体测图仪上的定向（三个定向） 在立体测图仪上建立起一个与实地完全 相似的立体模型的过程。 一、内定向 1. 恢复两像片的内方位元素（恢复光线 束） 2. 像片坐标与仪器坐标一致。
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。
（2）绝对定向
绝对定向的目的在于解求七个参数。
（1）将控制点根据其平面坐标按图比例尺展绘在图纸上，制 成图底。 （2）利用图纸的平移、旋转使其中一个控制点在承影面上的 投影与图纸上的同名控制点重合，并使高程读数与其实际 高程值相等，这就相当于解求了三个偏移参数。 （3）以该点为中心旋转图底，使其与另一控制点的连线与图 纸上同名连线相重合，这就意味着解求了一个旋转角参数。 （4）比较图底上两控制点间的长度与相应模型点投影间的长 度，两者若不相等，则沿投影基线方向移动其中一个投影 器改变投影基线的长度，直到两模型点的投影正好与图底 上相应控制点重合。这一操作相当于解求比例尺因子。 （5）最后将模型置平，这就解求了另外两个旋转角参数。
x
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
五、仪器上实际操作：移动投影器自由度 （螺丝）消除同名点上的上下视差，如果 五对定向点上的Q＝0，说明整片各点上的 Q＝0，即相对定向完成。 原则：①在定向点上某自由度影响最大。 ②动后一自由度时，对前一个影响 最小（破坏性小）。
4-3 立体测图仪上像对的相对定向

4－1 概述
二、相对定向
目的：恢复两像片的相关位置，达到同名光线 对对相交，建立立体模型。 三、绝对定向 目的：确定两像片经相对定向建立的立体模型 的绝对位置，即将立体模型纳入到地面摄影测 量坐标系内。 作用：直接量测与地面完全相似的立体模型， 测绘地物地貌，代替野外实地量测。
4－2 立体像对的相对定向
4－1 概述
S1S2：摄影中心 B：摄影基线
S1′S2′：投影中心 b：投影基线
4－1 概述
摄影时关键（条件）： 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。

每片 XS
f YS
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
实质：把相对定向建立起来的立体模型（像空辅内）
绝对定向元素：

XS
YS
ZS
：模型角元素。
步骤： ⒈模型比例尺缩放 ①准备工作，制作图底（通常 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】 ④动bx使（N4）与N4垂直方向重合（即 使N1(N4)=N1N4）【解决了λ 】
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
四、相对定向的定向点： 1. 个数：至少五个（五对同名点）一般选 六个或以上。 2. 性质：只要是同名像点，与地面坐标无 关。（无需已知地面点） 3. 标准点：（影响最大）
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
y1 y2
①x1=0 x2=-b y1=y2=0 ②x1=b x2=0 y1=y2=0 ③x1=0 x2=-b y1=y2=y ④ x1=b x2=0 y1=y2=y ⑤ x1=0 x2=-b y1=y2=-y ⑥ x1=b x2=0 y1=y2=-y (第6个点做检查) 实际点：在标准点附近选取横向线状地物影像同 名点。

方法
1.
2.
单独像对相对定向 连续像对相对定向
模拟法立体测图过程 模拟立体测图仍是通过相对定向和绝对定向 两个步骤来恢复投影光束的方位，恢复像片 的内方位元素之后，利用投影器的运动使同 名光线对对相交，完成相对定向，建立相对 立体模型。然后仍借助机械螺旋的运动．将 相对立体模型进行平移、旋转、缩放，纳入 到地面测量坐标系中，并规划为规定的比例 尺，这就是绝对定向。
步骤：
⒈单独像对时 ⑴在1点上动dК 2即用 dК 2消除1点上的Q1 ⑵在2点上动dК1，消除Q2 ⑶在3点上动dφ2,消除Q3 ⑷在4点上动dφ1,消除Q4 ⑸在6点上动dω2,过度改正(加快定向的完成速度) ⑹重复⑴～ ⑸如果Q6还不为0，则再过度改正。 ⑺用5点做检查（5、6点可互换）直至 Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6=0相对定向完成。 说明两张像片上所有同名像点都对对相交。
纳入到地面摄影坐标系内。 x 坐标变换通式： X
XS Y R y Y S Z z ZS
现： X tp Ytp R Z tp
X wk.baidu.comXS Y Y S Z ZS
4-4 绝对定向
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 】 ②旁向置平：用测标切准（N3），升 (降)Ω螺丝直至Z(N3)=ZN3=H3/M 【解决了Ω 】 这时就相当于把野外实景搬到了屋内， 根据建立的几何模型测绘地形图。
4-3解析法立体测图 解析测图仪是由一台精密立体坐标量测仪、一台电子计 算机、数控绘图桌、相应的接口设备以及软件系统组 成的测图系统。其基本组成部分如图1所示。接口设 备有编码器和伺服系统。
解析法立体测图的几个主要步骤
（1）内定向 在解析测图仪上像片是任意安放在像片架上 的。像片坐标与像片架坐标间的关系依靠内定 向软件来建立，通过量测四个（或8个）框标 点的像片架坐标，其像片坐标认为是理论值。 用最小二乘法解算就可求出内定向元素。
4）模型存贮与恢复 可将每个所确定的立体模型的各个参数以及有关 数据存储起来，以后需要时，可再精确恢复原 来的模型，对于解析空中三角测量而言，这个 可以省去再一次相对定向和绝对定向的操作。 5）模型点观察 在输入了像片坐标或者地面坐标后，能自动 驱动到指定的观察点位。 6）数字地面模型（DTM） 7）空中三角测量
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
《摄影测量学》 第4章
立体测图原理与方法
模拟法立体测图 这是用立体型的航测仪器，模拟摄影过程的反转， 所以称为模拟摄影测量。 70年代后，由于电子技术的发展，这类仪器已被 解析测图仪代替。 这种仪器测绘的地形图都是线划产品，用于建立 地理基础信息库时，还需将地图进行数字化，增加了 工作量。因此，目前这类仪器都在进行技术改造，增 加计算机与接口设备，用计算机辅助测图，提高测图 效率，并使产品具有线划与数字两种形式。可直接进 入地理信息库。
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：
1 2 1 2 2 单独像对相对定向元素：
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 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 像对无法简单连接。
4-3 立体测图仪上像对的相对定向
投影器的各种微小运动引起承影面上投影点变
化的规律：(P116) dbx：X方向动一动，Y方向没动。 dby：Y方向动一动， X方向没动。 dbz：升高、降低。H：投影高度（投影中心 到桌面的距离） dκ：整张像片绕中心转，中间不动。 dφ ：投影器绕y轴倾斜。 dω ：投影器绕x轴倾斜。
（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。