第二章 摄影测量基础(二)改

1、第二章第二章 摄影测量解析基础摄影测量解析基础第二部分第二部分 双像解析双像解析一、立体观察和像点坐标量测一、立体观察和像点坐标量测n人眼的立体视觉人眼的立体视觉n人造立体视觉人造立体视觉n像对的立体观察像对的立体观察 n像对的立体量测像对的立体量测n像点坐标量测仪器像点坐标量测仪器人眼的立体视觉人眼的立体视觉一、人眼观察物体的远近一、人眼观察物体的远近 人眼是一个天然的光学系统，结构复杂。人眼是一个天然的光学系统，结构复杂。人人 眼眼 基基 本本 构构 造造人眼的立体视觉人眼的立体视觉n人眼感知过程人眼感知过程来自物体的光刺激视网膜的杆状和锥状来自物体的光刺激视网膜的杆状和锥状细胞（细胞（物

2、理过程物理过程）使其感光（）使其感光（生理过程生理过程）通过视神经纤维传至后大脑视觉中心，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和经验（经记忆加入已有的概念和经验（心理过心理过程程），从而形成感知。），从而形成感知。人眼的立体视觉人眼的立体视觉n人眼的分辨率人眼的分辨率单眼能够分辨最小物体的能力称为单眼能够分辨最小物体的能力称为单眼分辨率；单眼分辨率；用单眼所能观察出两点间的最小的距离为第一用单眼所能观察出两点间的最小的距离为第一分辨率；分辨率；用单眼所能观察出两平行线间的最小距离为第用单眼所能观察出两平行线间的最小距离为第二分辨率；二分辨率；第一分辨率第一分辨率=45 第二分

3、辨率第二分辨率=20双眼观察精度比单眼提高双眼观察精度比单眼提高 倍倍2人眼的立体视觉人眼的立体视觉n人的双眼为什么能观察景物的远近呢？人的双眼为什么能观察景物的远近呢？n由于两点在眼中构像存在着生理视差由于两点在眼中构像存在着生理视差，此种由，此种由交会角交会角不同而引起的生理不同而引起的生理视差，通过人的大脑就能作出物体远视差，通过人的大脑就能作出物体远近的判断。近的判断。n人用双眼观察景物可以判断其远近，人用双眼观察景物可以判断其远近，得到景物的立体效应，这种现象称为得到景物的立体效应，这种现象称为人眼的立体视觉人眼的立体视觉人眼的立体视觉人眼的立体视觉n摄影测量中，正是根据人眼的立体视

4、觉，对同一摄影测量中，正是根据人眼的立体视觉，对同一个地区要在两个不同摄站点上拍摄两张像片，构个地区要在两个不同摄站点上拍摄两张像片，构成一个立体像对，进行立体观察与量测。成一个立体像对，进行立体观察与量测。生理视差生理视差=a1b1-a2b2人眼的观察能力人眼的观察能力n人眼要分辨出物体人眼要分辨出物体两点的远近，就要两点的远近，就要使交会角的差异能使交会角的差异能在人眼辨别：在人眼辨别：n交会角：交会角：rn生理视差：生理视差： n眼基线：眼基线：brn眼主距：眼主距：frn视距：视距：LrrrfbLbrLL22人造立体视觉人造立体视觉一、人造立体视觉的产生一、人造立体视觉的产生 自然界中

5、，当用两自然界中，当用两眼同时观察空间远近眼同时观察空间远近不同的不同的A A与与B B两个物点两个物点时，如图，由于远近时，如图，由于远近不同而形成的交会角不同而形成的交会角的差异，便在人的两的差异，便在人的两眼中产生了生理视差，眼中产生了生理视差，得到一个立体视觉，得到一个立体视觉，能分辨出物体远近。能分辨出物体远近。 根据这一原理，在根据这一原理，在P P1 1与与P P2 2两个位置上，两个位置上，用摄影机摄得同一景物的两张像片，这用摄影机摄得同一景物的两张像片，这两张像片称为两张像片称为立体像对立体像对。 这种观察立体像对得到地面景物立这种观察立体像对得到地面景物立体影像的立体感觉称

6、为体影像的立体感觉称为人造立体视觉人造立体视觉。 按照立体视觉原理，我们只要在一按照立体视觉原理，我们只要在一基线的两端用摄影机获取同一地物的一基线的两端用摄影机获取同一地物的一个像对，观察中就能重现物体的空间景个像对，观察中就能重现物体的空间景观，测绘物体的三维坐标。这是观，测绘物体的三维坐标。这是摄影测摄影测量进行三维坐标测量的理论基础量进行三维坐标测量的理论基础。观察人造立体的条件观察人造立体的条件摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成人造立体视觉的条件。归纳如下：人造立体视觉的条件。归纳如下：1 1、由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立、由两个不同

7、摄站点摄取同一景物的一个立体像对。体像对。2 2、一只眼睛只能观察像对中的一张像片。、一只眼睛只能观察像对中的一张像片。（分像条件）（分像条件）3 3、两眼各自观察同一景物的左、右影像点的、两眼各自观察同一景物的左、右影像点的连线应与眼基线近似平行。连线应与眼基线近似平行。4 4、像片间的距离应与双眼的交会角相适应。、像片间的距离应与双眼的交会角相适应。立体效应的转换立体效应的转换n满足条件的基础上，两张像满足条件的基础上，两张像片有三种不同放置方式，因片有三种不同放置方式，因而产生了三种立体效应：而产生了三种立体效应：正正立体、反立体立体、反立体和和零立体零立体效应。效应。n正立体效应正立体

8、效应n 如图（如图（a a），把左方摄影站摄得），把左方摄影站摄得的像片的像片P P1 1放在左方，用左眼观察；放在左方，用左眼观察；右摄影站摄得的像片右摄影站摄得的像片P P2 2放在右方，放在右方，用右眼观察，就得到一个与实物用右眼观察，就得到一个与实物相似的立体效果，称为相似的立体效果，称为正立体正立体。立体效应的转换立体效应的转换2 2、反立体效应、反立体效应 把左方摄站摄得的像片把左方摄站摄得的像片P P1 1放在右方，用右眼观察；右方摄放在右方，用右眼观察；右方摄站摄得的像片站摄得的像片P P2 2放在左方用左眼观察，如图（放在左方用左眼观察，如图（b b）。这种立体）。这种立体效

9、应称为效应称为反立体反立体。或在组成正立体效应后，将左右像片各旋。或在组成正立体效应后，将左右像片各旋转转180180，如图（，如图（c c），同样可得反立体效应。），同样可得反立体效应。立体效应的转换立体效应的转换n3 3、零立体效应、零立体效应 将正立体情况下的两张像片，在各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自的平面内按同一方向旋转9090，使，使像片上纵横坐标互换了方向。像片上像片上纵横坐标互换了方向。像片上原来的纵坐标原来的纵坐标y y轴转到与基线平行，此轴转到与基线平行，此时生理视差变为像片的时生理视差变为像片的y y方向的视差，方向的视差，因而失去了立体感觉成为

10、一个平面图因而失去了立体感觉成为一个平面图像。像。 这种立体视觉，称为这种立体视觉，称为零立体效应零立体效应。像对的立体观察像对的立体观察n建立人造立体视觉时，要求观察立体建立人造立体视觉时，要求观察立体像对的双眼分别只能观察其中的一张像对的双眼分别只能观察其中的一张像片，俗称像片，俗称分像分像。n观察时，一种是直接观察两张像片，观察时，一种是直接观察两张像片，构成立体视觉，是借用立体镜来达到构成立体视觉，是借用立体镜来达到分像。另一种是通过光学投影，将两分像。另一种是通过光学投影，将两张像片的影像重叠投影在一起，称为张像片的影像重叠投影在一起，称为分像法的立体观察。分像法的立体观察。像对的立

11、体观察像对的立体观察n（一）立体镜观察（一）立体镜观察立体镜的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一立体镜的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一张像片的影像。（透镜主光轴平行，间距约为张像片的影像。（透镜主光轴平行，间距约为眼基线距离，高度等于透镜主距）眼基线距离，高度等于透镜主距）最简单的立体镜是桥式立体镜，如下图所示：最简单的立体镜是桥式立体镜，如下图所示：像对的立体观察像对的立体观察n 航摄像片像幅较大，为了便于航摄像片对的立体航摄像片像幅较大，为了便于航摄像片对的立体观察，而设计的一种立体观察工具称为反光立体观察，而设计的一种立体观察工具称为反光立体镜，如下图：镜，如下图：n用立体镜观察立体时，

12、看到的立体模型与实物不用立体镜观察立体时，看到的立体模型与实物不一样，主要是在竖直方向夸大了，这种变形有利一样，主要是在竖直方向夸大了，这种变形有利于高程的量测，但由于量测像点坐标没有变化，于高程的量测，但由于量测像点坐标没有变化，所以不会影响量测结果。所以不会影响量测结果。像对的立体观察像对的立体观察n（二）（二）重叠影式重叠影式（叠影影像）观察（叠影影像）观察立体立体 互补色法互补色法n在投影器中插入互在投影器中插入互补色滤光片（品补色滤光片（品红红色色 蓝蓝绿色绿色）n观测者双眼分别带观测者双眼分别带上同色镜片上同色镜片像对的立体观察像对的立体观察n（二）（二）重叠影式重叠影式（叠影影像

13、）观察（叠影影像）观察立体立体光闸法光闸法n在两投影光路中各在两投影光路中各安装一个光闸（一安装一个光闸（一个个打开打开一个一个关闭关闭）n观测者两眼分别带观测者两眼分别带上与投影器光闸的上与投影器光闸的光闸眼镜。光闸眼镜。n光闸启闭频率光闸启闭频率10Hz像对的立体观察像对的立体观察n（二）（二）重叠影式重叠影式（叠影影像）观察（叠影影像）观察立体立体偏光振法偏光振法n在两投影光路中安在两投影光路中安装两块偏振平面互装两块偏振平面互成成90的起偏镜；的起偏镜；n观测者带上一副检观测者带上一副检偏镜片与起偏镜相偏镜片与起偏镜相同左右偏振平面相同左右偏振平面相互垂直。互垂直。2 2、光闸法、光闸

14、法 优点优点：投影光线的亮度很少损失：投影光线的亮度很少损失 缺点缺点：振动与噪音不利于工作：振动与噪音不利于工作3 3、偏振光法、偏振光法 在两张影像的投影光路中，放置在两张影像的投影光路中，放置两个偏振平面相互垂直的偏振器，两个偏振平面相互垂直的偏振器，在承影面上就能得到光波波动方向在承影面上就能得到光波波动方向相互垂直的两组偏振光影像。相互垂直的两组偏振光影像。 偏振光可用于彩色影像的立体观偏振光可用于彩色影像的立体观察，获得彩色的立体模型。察，获得彩色的立体模型。像对的立体观察像对的立体观察n叠映影像立体观察：叠映影像立体观察：液晶闪闭法液晶闪闭法：广泛用于现代的数字摄影测量系：广泛用

15、于现代的数字摄影测量系统中，主要由液晶眼镜和红外发射器组成，使统中，主要由液晶眼镜和红外发射器组成，使用时，红外发射器一端和显卡相联，图像显示用时，红外发射器一端和显卡相联，图像显示软件按照一定的频率交替地显示左右图像，红软件按照一定的频率交替地显示左右图像，红外发射器则同步地发射红外线，控制液晶眼睛外发射器则同步地发射红外线，控制液晶眼睛的左右镜片交替闪闭，从而达到左右眼睛各看的左右镜片交替闪闭，从而达到左右眼睛各看一张像片的目的。一张像片的目的。像对的立体量测像对的立体量测一、双测标量测法一、双测标量测法 是用两个刻有量测标记的测是用两个刻有量测标记的测标放在两张像片上，或放置在标放在两张

16、像片上，或放置在左右像片的观察光路中，当立左右像片的观察光路中，当立体观测像片对时，左右两个测体观测像片对时，左右两个测标构成一个空间测标，当左、标构成一个空间测标，当左、右测标分别在左右像片的同名右测标分别在左右像片的同名地物点上时，就构成测标与该地物点上时，就构成测标与该地物点相贴。此时，移动像片地物点相贴。此时，移动像片或观测系统的手轮可直接读出或观测系统的手轮可直接读出该点量测坐标系中的坐标该点量测坐标系中的坐标x x1 1、y y1 1与与x x2 2、y y2 2。或者以测标切到。或者以测标切到某一高程，用左右手轮运动，某一高程，用左右手轮运动，保证测标沿立体模型表明紧贴保证测标沿

17、立体模型表明紧贴移动，即可带动测图设备绘出移动，即可带动测图设备绘出等高线。等高线。单测标量测法单测标量测法单测标法单测标法是用一个真实测标去量测立是用一个真实测标去量测立体模型，如图：体模型，如图：像点坐标量测仪器像点坐标量测仪器 用解析方法处理摄影的像片时，都要首先量用解析方法处理摄影的像片时，都要首先量测出像点的坐标测出像点的坐标x x，y y。量测这些数据的专用一。量测这些数据的专用一起，称为起，称为立体坐标量测仪立体坐标量测仪。蔡司（耶拿）蔡司（耶拿）Stecometer CStecometer C型立体坐标量型立体坐标量测仪测仪蔡司（上科恩）蔡司（上科恩）PSKPSK型立体坐标量测

18、仪型立体坐标量测仪HCZ-1HCZ-1型型立体坐标量测仪立体坐标量测仪思考题：思考题：1 1、人眼为什么可分辨物体的远近？、人眼为什么可分辨物体的远近？2 2、单眼观察与双眼观察的分辨率为什、单眼观察与双眼观察的分辨率为什么不同？双眼观察可提高多少？么不同？双眼观察可提高多少？3 3、什么叫人造立体视觉？有哪些条件？什么叫人造立体视觉？有哪些条件？摄影测量中如何利用这一原理？摄影测量中如何利用这一原理？4 4、什么叫正立体、反立体、零立体？什么叫正立体、反立体、零立体？5 5、摄影测量中用哪两种测标来观测立、摄影测量中用哪两种测标来观测立体模型？体模型？6 6、量测像点坐标的仪器有哪些？、量测

19、像点坐标的仪器有哪些？二、双像解析摄影测量原理与方法二、双像解析摄影测量原理与方法学习目的学习目的n什么是双像解析摄影测量？什么是双像解析摄影测量？n双像解析摄影测量与单张航摄像片解双像解析摄影测量与单张航摄像片解析的区别？析的区别？n双像解析摄影测量的方法有哪些？双像解析摄影测量的方法有哪些？双像解析摄影测量双像解析摄影测量n双像解析摄影测量的方法双像解析摄影测量的方法；n立体像对的空间前方交会相关知识立体像对的空间前方交会相关知识；n空间后方交会与前方交会求解地面点空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法坐标的计算方法；n解析相对定向及模型坐标计算；解析相对定向及模型坐标计算；n单模

20、型光束法整体解求；单模型光束法整体解求；n解析相对定向及模型坐标计算；解析相对定向及模型坐标计算；双像解析摄影测量基础双像解析摄影测量基础n双像解析摄影测量定义：双像解析摄影测量定义：根据根据中心投影的构像方程（共线方程）中心投影的构像方程（共线方程）可知道，在一可知道，在一张像片上一个像点只能组成两个方程。要确定物点的张像片上一个像点只能组成两个方程。要确定物点的三维空间坐标三维空间坐标，必须要构成不同摄站对同一物体摄影，必须要构成不同摄站对同一物体摄影，获得具有一定获得具有一定重叠的像片对重叠的像片对，通过计算求解相应物点，通过计算求解相应物点的的三维空间坐标三维空间坐标。n立体模型立体模

21、型的建立是的建立是双像解析摄影测量的理双像解析摄影测量的理论基础论基础，它是解决由影像的几何信息到用，它是解决由影像的几何信息到用数学方式建立数学模型，从而得到被数学方式建立数学模型，从而得到被摄物摄物体的三维空间坐标体的三维空间坐标，为用户提供是，为用户提供是数字化数字化的模型的模型。双像解析摄影测量基础双像解析摄影测量基础n立体像对的定义：立体像对的定义：在在不同摄站对同一地区不同摄站对同一地区摄取具有重叠的连续摄取具有重叠的连续的两张像片；的两张像片；n摄影基线：相邻两摄影基线：相邻两摄站的连线；摄站的连线；n同名光线：同一地面同名光线：同一地面点发出的两条光线；点发出的两条光线；n同名

22、像点：同名光线同名像点：同名光线在左右像片上的构像；在左右像片上的构像；双像解析摄影测量基础双像解析摄影测量基础n核面：摄影基线与某一地面点组成核面：摄影基线与某一地面点组成的平面；的平面；n同名核线：核面与左右像片面的交同名核线：核面与左右像片面的交线；线；n主核面：通过像主点的核面（左、主核面：通过像主点的核面（左、右主核面）右主核面）n垂核面：包含左右像底点的核面；垂核面：包含左右像底点的核面；双像解析摄影测量方法双像解析摄影测量方法 根据摄得的立体像对的内在几何特性，按物点、根据摄得的立体像对的内在几何特性，按物点、摄站点与像点构成的几何关系，用数字计算方式求摄站点与像点构成的几何关系

23、，用数字计算方式求解物点的三维空间坐标的方法有三种：解物点的三维空间坐标的方法有三种：用单张像片的空间后方交会方式和双像空间用单张像片的空间后方交会方式和双像空间前方交会公式求解物点的三维空间坐标。前方交会公式求解物点的三维空间坐标。用相对定向和绝对定向方法求解地面点的三用相对定向和绝对定向方法求解地面点的三维空间坐标。维空间坐标。采用光束法求解地面点三维坐标。采用光束法求解地面点三维坐标。空间前方交会方法空间前方交会方法n原理：原理：使用立体像对上的使用立体像对上的同名像点，就能得同名像点，就能得到两条同名射线在到两条同名射线在空间的方向，这两空间的方向，这两条射线在空间一定条射线在空间一定

24、相交，其相交处必相交，其相交处必然是该地面点的空然是该地面点的空间位置间位置;PABP右abba左空间前方交会方法空间前方交会方法n原理：原理：n设空中设空中S1和和S2两个摄站点对地面摄影，两个摄站点对地面摄影，获得一个立体像对。任一地面点获得一个立体像对。任一地面点A在该在该像对的左右像片上构像为像对的左右像片上构像为al和和a2。显然。显然同名射线同名射线S1al与与S2a2必然交于地面点必然交于地面点A。 若若已知两张像片的内、外方位元素和已知两张像片的内、外方位元素和像点坐标像点坐标, 由由共线方程联立共线方程联立即可即可确定相确定相应地面点的地面坐标。应地面点的地面坐标。空间前方交

25、会方法空间前方交会方法n定义：由立体定义：由立体像对中两张像像对中两张像片的内、外方片的内、外方位元素和同名位元素和同名像点坐标来确像点坐标来确定相应地面点定相应地面点在物方空间坐在物方空间坐标系中坐标的标系中坐标的方法。（方法。（P32）XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2空间前方交会方法空间前方交会方法n推导过程：推导过程：X1Y1Z1MZtpYtpXtpX2Y2Z2Xs1Ys1Zs1Aa1s1Y1X1Z1a2s2空间前方交会方法空间前方交会方法n一、点投影系数法：一、点投影系数法：n过左右摄站过左右摄站S1、S2分别分别做的像空间辅助

26、坐标系做的像空间辅助坐标系为：为：S1-X1Y1Z1和和S2-X2Y2Z2，左右摄站左右摄站S1、S2在地面坐标系下的坐在地面坐标系下的坐标分别为（标分别为（XS1，YS1，ZS1）和（）和（XS2，YS2，ZS2）111111XxYyZfR222222XxYyZfR空间前方交会方法空间前方交会方法点投影系数法点投影系数法n点投影系数定义点投影系数定义111111 1111AsAsAsXXYYZZSANSaXYZ2222222222NZZZYYYXXXaSASsAsAsAAa1s1Y1X1Z1YA-Ys1XA-Xs1ZA-Zs1a2s2A1AsAsAsXYZXXYYZZ点投影系数点投影系数是地

27、面点在左右像片构像的点投影系数是地面点在左右像片构像的航高与该点的像空间辅助坐标航高与该点的像空间辅助坐标Z Z的比值，的比值，一般情况下，不同点有不同点投影系数一般情况下，不同点有不同点投影系数空间前方交会方法空间前方交会方法点投影系数法点投影系数法n点投影系数方法计算点投影系数方法计算11122211 1222111222AssAssAssXXN XXN XYYN YYN YZZN ZZN ZBBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2212121XssYssZssBXXBYYBZZ点投影法前方交会222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXss

28、AssAssA211122211 12 2211 122XssYssZssBXXN XN XBYYNYNYBZZNZN Z12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZXn获取已知数据获取已知数据x0 , y0 , f , XS1, YS1, ZS1, 1, 1, 1 , XS2, YS2, ZS2 , 2, 2, 2n量测像点坐标量测像点坐标 x1,y1 , x2,y2n由外方位线元素计算基线分量由外方位线元素计算基线分量 BX, BY, BZn由外方位角元素计算像空间辅助坐标由外方位角元素计算像空间辅助坐标 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2n计算点投影

29、系数计算点投影系数 N1 , N2n计算地面坐标计算地面坐标 XA, YA, ZA 前交法前交法计算过程空间前方交会方法空间前方交会方法严密解法严密解法n已知值已知值 x0 , y0 , f , m , Xs, Ys, Zs, , , n观测值观测值 x,yn未知数未知数 X, Y, Zn泰勒级数展开泰勒级数展开00 xyxxxvXYZxxXYZyyyvXYZyyXYZ共线条件方程共线条件方程ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssss

30、ssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX1333222111R误差方程误差方程yyZaYaXavxxZaYaXavyx02322210131211垂直摄影情况下，可取垂直摄影情况下，可取 0，保留，保留 ，则，则HxaHfaHfa131211sincosHyaHfaHfa131221cossin空间后交法与前交法求解地面点的步骤空间后交法与前交法求解地面点的步骤n这种方法首先由这种方法首先由单片后方交会求出左、右像片的单片后方交会求出左、右像片的外方外方 位元素位元素，再用，再用空间前方交会公式求出待定点空间前方交会公式求出待定点坐标坐标，主要步骤如下：，主要步骤如下：野外像片控制

31、测量：要求重叠部分至少有四个野外像片控制测量：要求重叠部分至少有四个已知地面控制点；已知地面控制点； 用立体坐标量测仪量测像点坐标；用立体坐标量测仪量测像点坐标；空间后方交会法计算像片外方位元素：利用控空间后方交会法计算像片外方位元素：利用控制点分别计算每个像片的六个外方位元素，包制点分别计算每个像片的六个外方位元素，包括括XsXs1 1, Ys, Ys1 1, Zs, Zs1 1, , 1 1, , 1 1, , 1 1 和和XsXs2 2, Ys, Ys2 2, , ZsZs2 2, , 2 2, , 2 2, , 2 2； 空间前方交会法计算未知点地面坐标；空间前方交会法计算未知点地面坐

32、标；空间后交法与前交法求解地面点的步骤空间后交法与前交法求解地面点的步骤空间前方交会法计算未知点地面坐标空间前方交会法计算未知点地面坐标n 利用各自的像片的角元素，计算出左、右利用各自的像片的角元素，计算出左、右像片的方向余弦，组成旋转矩阵像片的方向余弦，组成旋转矩阵R1,R2；n根据左、右像片的外方位元素计算摄影基根据左、右像片的外方位元素计算摄影基线分量线分量BXBYBZn逐点计算像点的像空间辅助坐标；逐点计算像点的像空间辅助坐标；n计算点投影系数；计算点投影系数；n计算未知点的地面摄影测量坐标；计算未知点的地面摄影测量坐标；思考题思考题n1.什么是空间前方交会？它能解决什什么是空间前方交

33、会？它能解决什么问题？么问题？n2.在平坦地区能否用单像空间后方交在平坦地区能否用单像空间后方交会同时求解影像内、外方位元素未知会同时求解影像内、外方位元素未知数？为什么？在一般地区呢？数？为什么？在一般地区呢？解析相对定向解析相对定向n有关概念：有关概念：解析相对定向解析相对定向： 利用利用立体像对立体像对中摄影时存中摄影时存在的同名光线对应相交的几何关系，通过量在的同名光线对应相交的几何关系，通过量测的像点坐标，以解析计算的方法，求解两测的像点坐标，以解析计算的方法，求解两像片的相对方位元素值的过程。像片的相对方位元素值的过程。解析相对定向解析相对定向：恢复摄影时相邻两影像摄影恢复摄影时相

34、邻两影像摄影光束的相互关系，从而使同名光线对对相交。光束的相互关系，从而使同名光线对对相交。解析相对定向解析相对定向n有关概念：有关概念：相对定向元素：相对定向元素：确定相邻两像片的确定相邻两像片的相对位置和姿态相对位置和姿态的要素，称之为相的要素，称之为相对定向元素。（对定向元素。（5个）个）相对定向的目的是建立一个与被摄相对定向的目的是建立一个与被摄物体相似的几何模型，以物体相似的几何模型，以确定模型确定模型点点的的三维坐标三维坐标。解析相对定向解析相对定向n描述立体像对描述立体像对中两像片的中两像片的相相对位置和姿态对位置和姿态的参数的参数a2(x2,y2)z2y2x2S2XYZa1(x

35、1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)解析相对定向解析相对定向n知识回顾：知识回顾：确定一个立体像片对需要确定一个立体像片对需要？个外方位元素个外方位元素一类为一类为相对方位相对方位元素，另一类为元素，另一类为绝对方位绝对方位元素。元素。相对方位元素相对方位元素用来确定两相邻像片的相对用来确定两相邻像片的相对位置和姿态；位置和姿态；绝对方位元素绝对方位元素是确定立体像是确定立体像对在规定坐标系中的位置和姿态。对在规定坐标系中的位置和姿态。12解析相对定向元素计算方法解析相对定向元素计算方法n相对方位元素根据选取的相对方位元素根据选取的空间辅助坐标系空间辅助坐标系的不同，其相对定向元素也有所

36、不同，分的不同，其相对定向元素也有所不同，分为：为：连续法相对定向：连续法相对定向：像空辅坐标系的原点：立像空辅坐标系的原点：立体像对中左片的摄站点上；坐标轴方向：与立体像对中左片的摄站点上；坐标轴方向：与立体像对中左片的像空辅坐标系重合体像对中左片的像空辅坐标系重合单独法相对定向：单独法相对定向：在以左摄影中心为原点、在以左摄影中心为原点、左主核面为左主核面为XZ 平面、摄影基线为平面、摄影基线为X 轴的右手轴的右手空间直角坐标系中，左右像片的相对方位元素空间直角坐标系中，左右像片的相对方位元素连续法相对定向连续法相对定向n左片相对于像空辅的外方位元素为零，两左片相对于像空辅的外方位元素为零

37、，两像片外方位元素相对差为：像片外方位元素相对差为： BX=XS2-XS1 BY=YS2-YS1 BZ=ZS2-ZS1= 2-1=2-1 =2 -1n其中其中BY、BZ 、 、 就是五个相就是五个相对方位元素对方位元素 (BX影像模型的大小影像模型的大小)BX影像模型的大小影像模型的大小BBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2S2BY变换的情况变换的情况BBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2S2BZ变换的情况变换的情况BBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2S2以左像空间以左像空间坐标系为基坐标系为基础，右像片础，右像片相对于左像相对于左像片的相对方

38、片的相对方位元素称位元素称X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy连续法相对定向元素连续法相对定向元素： By ， Bz ，连续法连续法相对定向元素相对定向元素二、解析相对定向原理二、解析相对定向原理共面方程：同名光线共面方程：同名光线对对相交对对相交于核面内于核面内XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S20)(221121aSaSSS1、连续法、连续法解析相对定向原理解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxByAa1(X1 ,Y1 ,Z1)a2(X2 ,Y2 ,Z2)1112221112

39、220 xyzxyzxyzBBBXYZXBYBZBBBBXYZXYZ连续法连续法解析相对定向原理解析相对定向原理0222111ZYXZYXBBBzyx222222XxYyZfRxxzxxyBBBBBBtgcostgBs1s2BzByBx注意：注意：航空摄影测量规范规定，相邻摄航空摄影测量规范规定，相邻摄站的高差必须小于站的高差必须小于1/4航高，故航高，故、是是很小的值很小的值111111XxYRyZf连续法连续法解析相对定向原理解析相对定向原理11122210XFBXYZXYZ00FFFFFF单独法单独法相对定向元素相对定向元素2单独法相对定向元素单独法相对定向元素： 1 ， 1 ，2，2，

40、21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B在以左摄影中心在以左摄影中心为原点、左主核为原点、左主核面为面为XZ平面、平面、摄影基线为摄影基线为X轴轴的右手空间直角的右手空间直角坐标系中，左右坐标系中，左右像片的相对方位像片的相对方位元素称元素称2211=0解析法相对定向解析法相对定向单独法相对定向元素单独法相对定向元素： 1 ， 1 ， 2， 2， 2单独法单独法相对定向原理相对定向原理11220YZFBYZ011221122220FFFFFF相对定向元素计算相对定向元素计算n获取已知数据获取已知数据x0, y0, f, x1, y1, x2, y2n假定摄影基线假定摄影基线Bx=

41、 x1-x2n设定相对定向元素的初值设定相对定向元素的初值?0n由相对定向元素计算像空间辅助坐标由相对定向元素计算像空间辅助坐标X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2n逐点计算误差方程式的系数和常数项并法化逐点计算误差方程式的系数和常数项并法化n解法方程，求相对定向元素改正数解法方程，求相对定向元素改正数n求相对定向元素的新值求相对定向元素的新值n判断迭代是否收敛（限差判断迭代是否收敛（限差0.01=3105）一、绝对定向与绝对定向元素一、绝对定向与绝对定向元素二、解析绝对定向原理二、解析绝对定向原理三、绝对定向元素计算三、绝对定向元素计算四、地面坐标计算四、地面坐标计算绝对定向元素绝对

42、定向元素二绝对定向理论2、空间相似变换 ZXY TTTZYX2、空间相似变换二绝对定向理论 ZXY123123123aaabbbccc TTTZYX2、空间相似变换二绝对定向理论 TTTZYX ZXY123123123aaabbbccc2、空间相似变换二绝对定向理论 TTTZYX ZXY 000ZXY2、空间相似变换二绝对定向理论123123123aaabbbccc2、空间相似变换012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYccc绝对定向方程二绝对定向理论1、已知：地面控制点坐标（ ）和相应的模型点坐标（ ），求绝对方位元素。2、已知：模型点坐标（ ）和绝对方位元素，求所对应地

43、面点在地辅坐标系中的坐标（ ）。2、空间相似变换012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYccc空间相似变换公式的应用：TTTZ,Y,XZY,X,ZY,X,TTTZ,Y,X二绝对定向理论 ?2、空间相似变换012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYccca、绝对定向方程是非线性的，如何答解 7个绝对方位元素？b、控制点的数量、分布如何？二绝对定向理论3、绝对方位元素解算012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYcccdZdZdZdZdZZZZZdYdYdYdYdYYYYYdXdXdXdXdXXXXXTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

44、000000000二绝对定向理论3、绝对方位元素解算000000010000100001TTTTTTZZYYXXdddddZdYdXXtrYtrZtrXtrZtrYtrYtrZtrXtrddZYXMZtrYtrXtr1;00二绝对定向理论绝对定向绝对定向n这种变换数学上表示为，不同原点的三维空间坐这种变换数学上表示为，不同原点的三维空间坐标的空间相似变换：标的空间相似变换：n（Xtp， Ytp ， Ztp ）为地面控制点的地面摄影测量）为地面控制点的地面摄影测量坐标，坐标， （Xp， Yp ， Zp ）为模型点的摄影测量坐标，）为模型点的摄影测量坐标，为比例因子，为比例因子，R R为旋转矩阵，

45、为旋转矩阵， （X0， Y0 ， Z0 ）模型坐标原点在地面摄影测量坐标系下坐标模型坐标原点在地面摄影测量坐标系下坐标000tpptpptppXXXYYYZZZRX1Y1Z1PZpYpXpX2Y2Z2Aa1s1a2s2MZtpYtpXtpX0Y0Z0绝对定向元素绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ，绝对定向元素绝对定向元素绝对定向元素绝对定向元素n未知数个数未知数个数7个，分别为个，分别为 ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ， ， ，需要七个方程需要七个方程n已知：一个地面控制点可以提供三个坐标，可列三个方已知：一个地面控制点可以提供三个坐标，可列三个方程，所以。需要提供程，所以。需

46、要提供两个平高控制点和一个高程控制点两个平高控制点和一个高程控制点或者或者两个平面控制点和三个高程控制点，且三个高程点两个平面控制点和三个高程控制点，且三个高程点不在一直线不在一直线；n生产中一般在模型四角布生产中一般在模型四角布四四个点个点000ZYXZYXZYXppptptptpRMZtpYtpXtpX0Y0Z0绝对定向公式绝对定向公式PYpXpAZp000ZYXZYXZYXppptptptpR绝对定向元素绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ，问题问题提出提出如何求解模型点的坐标？如何求解地面点的坐标？模型点坐标的计算模型点坐标的计算n相对定向完之后，建立的模型叫相对定向完之后

47、，建立的模型叫立体立体模型，模型，立体模型上的点称为立体模型上的点称为模型点。模型点。n在求解相对定向元素时，模型基线在求解相对定向元素时，模型基线B是任意选取的，故模型的比例尺也是是任意选取的，故模型的比例尺也是任意的。任意的。n求解模型点的方法：求解模型点的方法：点投影系数前方点投影系数前方交会法交会法点投影法前方交会222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXssAssAssA211122211 12 2211 122XssYssZssBXXN XN XBYYNYNYBZZNZN Z12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZX

48、模型点坐标的计算模型点坐标的计算n点投影系数公式：点投影系数公式：22112211121221XZXZBZBXNX ZXZBZBXNX ZXZ222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXssAssAssA模型点坐标的计算模型点坐标的计算n单独法相对定向时：单独法相对定向时：BY=BZ=0,因此其点投因此其点投影系数分别为：影系数分别为：n模型内各模型点的坐标模型内各模型点的坐标 分别为：分别为：n左摄站点坐标：左摄站点坐标： XS1=0 YS1=0 ZS1=0211221121221BZNX ZX ZBZNX ZX Z模型点坐标的计算模型点坐标的计算n右摄站点坐标：右摄站点坐标： XS2=XS1+BX YS2=YS1+BY ZS2=ZS1+BZn一般模型点坐标：一般模型点坐标： Xm=XS1+N1X1 Ym=YS1+N1Y1=YS2+N