第五章摄影测量解析基础

(x) f a10 ( X X s0 ) b10 (Y Ys0 ) c10 (Z Zs0 ) a30 ( X X s0 ) b30 (Y Ys0 ) c30 (Z Zs0 )
( y) f a20 ( X X s0 ) b20 (Y Ys0 ) c20 (Z Zs0 )
x1 X X 0
x2 x1 (P 0，Y0，P0，Q0是仪器零位置读数
Y手轮
左片像点坐标( x1, y1) 右片像点坐标( x2 , y2 )
x1 X X 0
x2 x1 (P P0 )
y1 Y Y0
y2 y1 (Q Q0 )
交线称为核线，对于同一核面的左右像片上的核 线，如k1a1，k2a2称为同名核线。像片上诸核线
均会聚于核点。通过像主点的核面称为主核面。
一般情况下，通过左右像片主点的两个主核面不 重合，分别称为左主核面和右主核面。
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。
?
(x, y)
( X、Y、Z )
第五章 摄影测量解析基础(双像解析摄影测量)
§5－0 引题：通过像片坐标求地物坐标的方法概述 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（上节课的第三个问 题）？
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
常用的仪器：steko 1818、HCT-1（ 20 m ）
PSK2（ 1 m ）等
§5-2 单像空间后方交会
获取六个外方位元素的方法? ✓雷达、GPS、INS、星象相机 ✓地面控制点反算（单像空间后方交会）
下面我们按照课本的章节顺序，分别介绍以上方 法。
§5－1 像点坐标量测
像点坐标量测
量测前，首先要使仪器各读数归零，然后再进行： 归心：框标连线交点与旋转中心重合 定向：像平面坐标轴系平行于坐标仪坐标轴系
上下视 差读数
左右视差读数 左右视差手轮
X读数
上下视差手轮
X手轮
Y读数
左片像点坐标( x1, y1) 右片像点坐标( x2 , y2 )
c3 (由外方位角元素
非线性函数模型，线性化
像片的外方位元 素
线性化：按泰勒公式展开，取小值一次项
x
(x)
x X s
dX s
x Ys
dYs
x Zs
dZs
x
d
x
d
x
d
y
( y)
y X s
dX s
y Ys
dYs
y Zs
dZs
y
d
y
d
y
d
(x)，( y) 像点坐标近似值，将外方位元素的初始值代入共线条件方程的计算值
P1和右像片P2的投影中心。两投影中心的连线B称为 摄影基线，o1和o2为左、右像片的像主点，a1和a2是 地面上任一点A在左、右像片上的构像，称为同名像 点，射线AS1a1, AS2a2称为同名射线。
摄影基线B延长线与左、右像片的交点k1,k2 称为核点。通过摄影基线S1S2与任一地面点A所 作的平面WA，称为点A的核面。核面与像片的
利用立体相对中两张像片的内、外方位元素和 像点坐标来确定地面点的地面坐标的方法称之 为空间前方交会。
空间前方交会是我们下节课的内容。下面我们 讲空间后方交会的解算过程。
二、基本关系式 共线条件方程式
x f a1( X X s ) b1(Y Ys ) c1(Z Zs ) a3 ( X X s ) b3(Y Ys ) c3(Z Zs )
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。
人有了两只眼睛，才能看三维立体景观，故而，
如立体视觉的原理一样，只有从不同摄站对同一物体 摄影，获得具有一定重叠度的像片对，按照构像方程 分别对各像片的同名像点组成条件组，通过解析计算 才能求出相应物点的三维空间坐标。
引申：单张像片不足以确定物点的空间坐标，但是立 体相对却可以，因为，若再能获得图1中的AS2a2，由 于AS1a1和AS2a2是同名光线，它们二者的交点即是A 点。可得到A点的空间坐标。
因为，三个未知数，存在了四个方程。
什么是空间前方交会? 答：通俗地说就是同名光线相交于地面点的这 一几何概念。具体概念就是：
y f a2 ( X X s ) b2 (Y Ys ) c2 (Z Zs ) a3 ( X X s ) b3(Y Ys ) c3(Z Zs )
已知值 ： x0 , y0 , f , m, X, Y, Z（控制点）
观测值： x，y
待求：Xs, Ys, Zs, a1a2a3 , , 确定）
一、单像空间后方交会的定义 利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程式，解求像片 外方位元素的过程。
z
y
x s(Xs, Ys, Zs)
Z a
bc
Y
A
C
B
X
后方交会
摄影测量的后方交会 像片的外方位元
对比理解：从整体上了解第一种方法的全貌
立体相对的前方交会
思考：空间后方交会得出的是什么？
答案：空间后方交会得出的是图1的AS1a1，此时并不 能确定A点的空间坐标，因为三个未知数，却只有两 个方程。
我们把这种按照立体像对与被摄物体的几何关系，
以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空 间坐标，称之为双像解析摄影测量，它主要研究的内 容是：研究立体像对与被摄物体之间的数学关系，以 及如何计算被摄物体的三维空间位置。
图1
二 、立体像对特殊的点、线、面（复习） 上图表示一个像对的相关位置，S1和S2是左像片
三 、处理立体相对的常用方法 根据摄得的立体相对的内在几何特性，按照物 点、摄站点与像点构成的几何关系，用数学的 方法求解物点的三维空间坐标的方法有以下三 种：
1：用单张像片的空间后方交会与立体相对的前 方交会公式求解物点的三维空间坐标。
2：用相对定向和绝对定向求解地面点的三维空 间坐标。
3：采用光束法求解地面点的三维空间坐标。