摄影测量学课件

摄影测量学 测绘工程系：测绘工程系：测绘工程系：测绘工程系：李李 浩浩1摄影测量学测绘工程系：李浩1河海大学 土木工程学院2003200320032003年年年年4 4 4 4月月月月2河海大学土木工程学院2003年4月2目目 录录 第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论1-1 1-1 1-1 1-1 摄影测量的定义和任务摄影测量的定义和任务摄影测量的定义和任务摄影测量的定义和任务1-2 1-2 1-2 1-2 影像信息科学的形成与内涵影像信息科学的形成与内涵影像信息科学的形成与内涵影像信息科学的形成与内涵1-3 1-3 1-3 1-3 影像信息科学的组成影像信息科学的组成影像信息科学的组成影像信息科学的组成第二章第二章第二章第二章 摄影的基本知识与影像误差处理摄影的基本知识与影像误差处理摄影的基本知识与影像误差处理摄影的基本知识与影像误差处理2-1 2-1 2-1 2-1 摄影原理与摄影机摄影原理与摄影机摄影原理与摄影机摄影原理与摄影机2-2 2-2 2-2 2-2 黑白感光材料黑白感光材料黑白感光材料黑白感光材料2-3 2-3 2-3 2-3 摄影处理与像片晒印摄影处理与像片晒印摄影处理与像片晒印摄影处理与像片晒印2-4 2-4 2-4 2-4 航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求2-5 2-5 2-5 2-5 像片影像的误差及其处理像片影像的误差及其处理像片影像的误差及其处理像片影像的误差及其处理3目录第一章绪论3第三章第三章第三章第三章 单张航摄像片解析单张航摄像片解析单张航摄像片解析单张航摄像片解析3-1 3-1 3-1 3-1 中心投影的基本知识中心投影的基本知识中心投影的基本知识中心投影的基本知识3-2 3-2 3-2 3-2 摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系3-3 3-3 3-3 3-3 像片的内外方位元素像片的内外方位元素像片的内外方位元素像片的内外方位元素3-4 3-4 3-4 3-4 像点在不同坐标系中的变换像点在不同坐标系中的变换像点在不同坐标系中的变换像点在不同坐标系中的变换3-5 3-5 3-5 3-5 中心投影的构像方程中心投影的构像方程中心投影的构像方程中心投影的构像方程(共线方程共线方程共线方程共线方程)3-6 3-6 3-6 3-6 像点位移像点位移像点位移像点位移3-7 3-7 3-7 3-7 单像空间后方交会单像空间后方交会单像空间后方交会单像空间后方交会目目 录录4第三章单张航摄像片解析目录4第四章第四章第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测立体观察和立体量测立体观察和立体量测4-1 4-1 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4-2 4-2 人造立体视觉人造立体视觉人造立体视觉人造立体视觉4-3 4-3 像对的立体观察像对的立体观察像对的立体观察像对的立体观察4-4 4-4 像对的立体量测像对的立体量测像对的立体量测像对的立体量测第五章第五章第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-15-1 双像解析摄影测量概念双像解析摄影测量概念双像解析摄影测量概念双像解析摄影测量概念5-2 5-2 双像空间前方交会双像空间前方交会双像空间前方交会双像空间前方交会5-35-3 单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程5-4 5-4 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5-5 5-5 模型绝对定向模型绝对定向模型绝对定向模型绝对定向5-65-6 解析相对定向及解析绝对定向作业流程解析相对定向及解析绝对定向作业流程解析相对定向及解析绝对定向作业流程解析相对定向及解析绝对定向作业流程5-75-7 单模型光束法单模型光束法单模型光束法单模型光束法(双像后方交会双像后方交会双像后方交会双像后方交会)目目 录录5第四章立体观察和立体量测目录5第六章第六章 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述 6-1 6-1 解析空中三角测量的分类解析空中三角测量的分类 6-2 6-2 单航带航带法空中三角测量概述单航带航带法空中三角测量概述 6-3 6-3 光束法空中三角测量概述光束法空中三角测量概述第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图作业解析立体测图仪及立体测图作业 7-1 7-1 解析立体测图仪的基本原理解析立体测图仪的基本原理 7-2 7-2 解析立体测图仪硬、软件构成解析立体测图仪硬、软件构成 7-3 7-3 解析立体测图仪上的立体测图内业过程解析立体测图仪上的立体测图内业过程 7-4 7-4 航测立体测图作业工序流程航测立体测图作业工序流程目目 录录6第六章解析空中三角测量概述目录6目目 录录第八章第八章第八章第八章 数字地面模型概述数字地面模型概述数字地面模型概述数字地面模型概述第九章第九章第九章第九章 像片纠正、正射投影技术及综合法测图像片纠正、正射投影技术及综合法测图像片纠正、正射投影技术及综合法测图像片纠正、正射投影技术及综合法测图 9-1 9-1 像片纠正的概念与分类像片纠正的概念与分类像片纠正的概念与分类像片纠正的概念与分类 9-2 9-2 透视投影变换纠正（常规纠正）透视投影变换纠正（常规纠正）透视投影变换纠正（常规纠正）透视投影变换纠正（常规纠正）9-3 9-3 数字纠正数字纠正数字纠正数字纠正 9-4 9-4 综合法测图综合法测图综合法测图综合法测图7目录第八章数字地面模型概述7第十章第十章第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识10-1 10-1 10-1 10-1 数字影像数字影像数字影像数字影像10-2 10-2 10-2 10-2 基于灰度的影像匹配基于灰度的影像匹配基于灰度的影像匹配基于灰度的影像匹配10-3 10-3 10-3 10-3 同名核线与一维匹配概念同名核线与一维匹配概念同名核线与一维匹配概念同名核线与一维匹配概念10-4 10-4 10-4 10-4 数字摄影测量系统及数字摄影测量生产数字摄影测量系统及数字摄影测量生产数字摄影测量系统及数字摄影测量生产数字摄影测量系统及数字摄影测量生产第十一章第十一章第十一章第十一章 摄影测量的外业摄影测量的外业摄影测量的外业摄影测量的外业11-1 11-1 11-1 11-1 像片控制点联测像片控制点联测像片控制点联测像片控制点联测11-2 11-2 11-2 11-2 像片调绘像片调绘像片调绘像片调绘 目目 录录 8第十章数字摄影测量基础知识目第四章 立体观察和立体量测人眼的立体视觉人眼的立体视觉 41 人眼的立体视觉返回目录返回目录9第四章立体观察和立体量测人眼的立体视觉41人眼的立 18331833年，惠斯通（英）证实，人眼的分辨远近的本年，惠斯通（英）证实，人眼的分辨远近的本 质是生理视差。质是生理视差。设远近不同的两点设远近不同的两点A A、B B在人眼视网膜上产生的生理在人眼视网膜上产生的生理 视差为视差为 第四章 立体观察和立体量测41 人眼的立体视觉返回目录返回目录101833年，惠斯通（英）证实，人眼的分辨远近的本第一、人造立体视觉的产生一、人造立体视觉的产生一、人造立体视觉的产生一、人造立体视觉的产生人造立体视觉：人造立体视觉：一定条件下，一定条件下，观察立体像对能获得与观察观察立体像对能获得与观察景物同样的生理视差，景物同样的生理视差，由此产生的立体感觉。由此产生的立体感觉。视模型：视模型：观察立体像对观察立体像对获得的景物立体景像。获得的景物立体景像。第四章 立体观察和立体量测42 人造立体视觉返回目录返回目录11一、人造立体视觉的产生第四章立体观察和立体量测42二、人造立体观察条件二、人造立体观察条件二、人造立体观察条件二、人造立体观察条件1.1.观察立体像对观察立体像对2.2.两眼分别观察一张像片上的同名像点两眼分别观察一张像片上的同名像点3.3.使同名像点连线与眼基线大致平行使同名像点连线与眼基线大致平行第四章 立体观察和立体量测42 人造立体视觉返回目录返回目录12二、人造立体观察条件第四章立体观察和立体量测42人一、立体镜方式观察立体一、立体镜方式观察立体一、立体镜方式观察立体一、立体镜方式观察立体 1 1、立体镜法、立体镜法 2 2、左右光路仪器的、左右光路仪器的立体观察系统立体观察系统 第四章 立体观察和立体量测43 像对的立体观察返回目录返回目录13一、立体镜方式观察立体第四章立体观察和立体量测43 二、重叠影像方式观察立体二、重叠影像方式观察立体二、重叠影像方式观察立体二、重叠影像方式观察立体 1 1、互补色法、互补色法 2 2、光闸法、光闸法(液晶闪闭式）液晶闪闭式）3 3、偏振光法、偏振光法第四章 立体观察和立体量测43 像对的立体观察返回目录返回目录14二、重叠影像方式观察立体第四章立体观察和立体量测43第四章 立体观察和立体量测 双测标立体量测原理双测标立体量测原理 量测时，量测时，可记录可记录 显然有显然有或记录或记录4-4 像对的立体量测返回目录返回目录 (像片的左右视差）像片的左右视差）（像片的上下视差）像片的上下视差）15第四章立体观察和立体量测双测标立体量测原理4-4像对4-5 立体坐标量测仪一、一、一、一、HCZ-1HCZ-1HCZ-1HCZ-1型立体坐标量测仪型立体坐标量测仪型立体坐标量测仪型立体坐标量测仪 （同（同（同（同Zeiss steko1818Zeiss steko1818Zeiss steko1818Zeiss steko1818型）型）型）型）结构示意图结构示意图第四章 立体观察和立体量测y y y yq q q qP P P Px x x x返回目录返回目录164-5立体坐标量测仪一、HCZ-1型立体坐标量测仪第四章4-5 立体坐标量测仪 1 1 1 1、仪器结构仪器结构仪器结构仪器结构 基座基座 观察系统观察系统 左右光路分别观察左右像片左右光路分别观察左右像片 测标为测标为0.06mm0.06mm黑点，设在光路中；光路放大黑点，设在光路中；光路放大88 x x车架车架 带动左右像片共同作带动左右像片共同作x x方向运动方向运动 带动带动x x读数装置（读数装置（0.020.02mmmm）y y车架车架 带动左右光路系统（连同测标）共同作带动左右光路系统（连同测标）共同作y y方向运动方向运动 带动带动y y读数装置（读数装置（0.020.02mmmm）第四章 立体观察和立体量测返回目录返回目录174-5立体坐标量测仪1、仪器结构第四章立体观察4-5 立体坐标量测仪 p p车架车架 带动右像片相对左像片作带动右像片相对左像片作x x方向运动（左片不动）方向运动（左片不动）带动带动p p读数装置（读数装置（0.010.01mmmm）q q车架车架 带动右光路相对左光路作带动右光路相对左光路作y y方向运动（左光路不动）方向运动（左光路不动）带动带动q q读数装置（读数装置（0.010.01mmmm）像片盘像片盘 18 18cm18cmcm18cm 或或2323cm23cmcm23cm第四章 立体观察和立体量测返回目录返回目录184-5立体坐标量测仪p车架第四章立体观第四章 立体观察和立体量测 照明设备照明设备 一般使用透明正片或负片一般使用透明正片或负片 4-5 立体坐标量测仪返回目录返回目录19第四章立体观察和立体量测照明设备4-5立体坐第四章 立体观察和立体量测2 2 2 2、立体坐标量测作业过程、立体坐标量测作业过程、立体坐标量测作业过程、立体坐标量测作业过程 像片归心像片归心 使像平面上坐标系使像平面上坐标系 （一般采用框标坐标系）（一般采用框标坐标系）原点与坐标仪原点重合原点与坐标仪原点重合 像片定向像片定向使像平面上坐标系使像平面上坐标系的轴系与坐标仪轴系重合的轴系与坐标仪轴系重合 4-5 立体坐标量测仪返回目录返回目录20第四章立体观察和立体量测2、立体坐标量测作业过程4-第四章 立体观察和立体量测测定仪器零位置测定仪器零位置 将将左左右右测测标标分分别别对对准准像像平平面面上上坐坐标标系系原原点点读读取取x.y.p.qx.y.p.q值值检校好的仪器标准零位置为检校好的仪器标准零位置为:立体量测立体量测 a.a.动动x.yx.y手轮使测标对准手轮使测标对准a a1 1 b.b.动动p.qp.q手轮使测标对准手轮使测标对准a a2 2 c.c.立体观察下立体观察下,动动x.y.p.qx.y.p.q 手轮使测标立体切准模型点手轮使测标立体切准模型点A A d.d.记录读数记录读数x.y.p.qx.y.p.q4-5 立体坐标量测仪返回目录返回目录21第四章立体观察和立体量测测定仪器零位置4-5立体坐标第四章 立体观察和立体量测 二、其它精密立体坐标量测仪器二、其它精密立体坐标量测仪器二、其它精密立体坐标量测仪器二、其它精密立体坐标量测仪器 1 1 1 1、专门的精密立体坐标量测仪专门的精密立体坐标量测仪专门的精密立体坐标量测仪专门的精密立体坐标量测仪 坐标量测精度达坐标量测精度达11m m 具有坐标自动记录功能具有坐标自动记录功能 2 2 2 2、解析立体测图仪（使用立体坐标量测功能）解析立体测图仪（使用立体坐标量测功能）解析立体测图仪（使用立体坐标量测功能）解析立体测图仪（使用立体坐标量测功能）坐标量测精度坐标量测精度1 133m m 具有坐标自动记录功能具有坐标自动记录功能 具有对像片坐标的后续处理功能具有对像片坐标的后续处理功能 4-5 立体坐标量测仪返回目录返回目录22第四章立体观察和立体量测二、其它精密立体坐标量测仪器4第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量：双像解析摄影测量：双像解析摄影测量：双像解析摄影测量：根据立体像对中的物像几何关系，用数学计算方法根据立体像对中的物像几何关系，用数学计算方法 解求被摄目标空间坐标的理论方法。解求被摄目标空间坐标的理论方法。常用的理论方法有：常用的理论方法有：1 1、单像空间后方交会、单像空间后方交会+双像空间前方交会双像空间前方交会 2 2、解析相对定向、解析相对定向+解析绝对定向解析绝对定向 3 3、光线束法空中三角测量、光线束法空中三角测量5-1 双像解析摄影测量概念返回目录返回目录23第五章双像解析摄影测量双像解析摄影测量：5-1双像解析立体摄影测量返回目录返回目录24立体摄影测量返回目录24双像空间前方交会：双像空间前方交会：双像空间前方交会：双像空间前方交会：在已知立体像对的两张像片的内、外在已知立体像对的两张像片的内、外 方位元素前提下，由同名光线交会确定物点空间坐标的计算过程。方位元素前提下，由同名光线交会确定物点空间坐标的计算过程。一、空间前方交会计算公式一、空间前方交会计算公式:式中式中式中式中 （X,Y,ZX,Y,Z）物点的物方坐标（通常为地面摄测坐标）物点的物方坐标（通常为地面摄测坐标）投影中心的物方坐标投影中心的物方坐标 像点的像空间辅助坐标像点的像空间辅助坐标 N N 投影系数投影系数投影系数的投影系数的投影系数的投影系数的计算式计算式计算式计算式:第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录25双像空间前方交会：在已知立体像对的两张像片的内、外第五章双双像空间前方交会返回目录返回目录26双像空间前方交会返回目录26 二、空间前方交会计算过程二、空间前方交会计算过程二、空间前方交会计算过程二、空间前方交会计算过程 输入已知数据输入已知数据();()i=1,2,3m;f 等等 计算计算 第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录27二、空间前方交会计算过程 计算计算 计算计算 ;计算计算 第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录28计算计算第五章双像解析摄影测量5-2双像空计算计算 计算其它点计算其它点？输出输出N N第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录29计算其它点？输出N第五章双像解析摄影测量5-2双像空像片控制测量获得像控点物方坐标像片控制测量获得像控点物方坐标像点坐标量测，得（像点坐标量测，得（x1,y1,x2,y2x1,y1,x2,y2）i;(x1,y1,x2,y2)j;i;(x1,y1,x2,y2)j;单像空间后方交会，分别得左右像片的外方位元素单像空间后方交会，分别得左右像片的外方位元素 双像空间前方交会得待定点物方坐标双像空间前方交会得待定点物方坐标（x,y,zx,y,z）j j第五章 双像解析摄影测量5-3 单像空间后交+双像空间前交作业流程返回目录返回目录30像片控制测量获得像控点物方坐标像点坐标量测，得（x1,y1,解析相对定向：解析相对定向：利用立体像对中存在的同名光线共面的利用立体像对中存在的同名光线共面的 几何关系，以解析计算方法解求两张像几何关系，以解析计算方法解求两张像 片的相对方位元素的过程。片的相对方位元素的过程。相对定向目的：相对定向目的：由立体影像建立被摄目标的几何模型由立体影像建立被摄目标的几何模型 （几何相似形态）。（几何相似形态）。一、立体像对的共面条件方程一、立体像对的共面条件方程一、立体像对的共面条件方程一、立体像对的共面条件方程 相对定向元素：相对定向元素：确定立体像对中两张像片相对方位的确定立体像对中两张像片相对方位的 参数。参数。第五章 双像解析摄影测量 5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录31解析相对定向：利用立体像对中存在的同名光线共面的第五章双像1 1 1 1、连续法相对定向系统、连续法相对定向系统、连续法相对定向系统、连续法相对定向系统 像对的像空间辅助坐标系像对的像空间辅助坐标系选择与选择与 重合重合 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录321、连续法相对定向系统第五章双像解析摄影测量5-4解析连续法相对定向系统返回目录返回目录33连续法相对定向系统返回目录33相对定向元素为：相对定向元素为：显然，在显然，在 中中,第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录34相对定向元素为：第五章双像解析摄影测量5-4解析相对为什么为什么B BX X不是相对定向元素不是相对定向元素?第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录35为什么BX不是相对定向元素?第五章双像解析摄影测量5-4 2 2 2 2、单独法相对定向系统、单独法相对定向系统、单独法相对定向系统、单独法相对定向系统 原为点原为点 像对的像空间辅助坐标系像对的像空间辅助坐标系 X X轴为轴为 连线方向连线方向 Z Z轴位于左主核面内轴位于左主核面内 (及及 所在平面所在平面)第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录36第五章双像解析摄影测量5-4解析相对定向及模型坐标计单独法相对定向系统返回目录返回目录37单独法相对定向系统返回目录37相对定向元素为相对定向元素为:显然显然,在在 中，中，第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录38相对定向元素为:第五章双像解析摄影测量5-4解析相对定 3 3 3 3、共面条件方程、共面条件方程、共面条件方程、共面条件方程 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录393、共面条件方程第五章双像解析摄影测量5-4解析相对 因摄影时同名光线与摄影基线共面因摄影时同名光线与摄影基线共面,故由影像重建几何故由影像重建几何模型时模型时,任何一对同名光线都应满足共面条件式任何一对同名光线都应满足共面条件式:当各向量坐标表达式为当各向量坐标表达式为:则则共面条件式共面条件式的行列式表达式为的行列式表达式为:第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录40因摄影时同名光线与摄影基线共面,故由影像重建几何第五二、连续法相对定向二、连续法相对定向二、连续法相对定向二、连续法相对定向 1 1 1 1、定向公式、定向公式、定向公式、定向公式 因因 所以所以 (式中对下标作简化式中对下标作简化,如如 即为即为 ）第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录41二、连续法相对定向第五章双像解析摄影测量5-4解析相对 将将F F按按泰勒级数泰勒级数展开展开,取至一次项取至一次项,得未知数得未知数(相对定向相对定向 元素元素)的线性方程式的线性方程式 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算偏导系数表达式示例:返回目录返回目录42将F按泰勒级数展开,取至一次项,得未知数(相对定向第五章对对F F展开式整理得展开式整理得:式中式中,Q Q为推导过程中引入符号为推导过程中引入符号,为为 Q Q的几何意义为的几何意义为模型点的上下视差。模型点的上下视差。第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录43对F展开式整理得:第五章双像解析摄影测量5-4解析相对模型点上的上下视差Q返回目录返回目录S S1 1a a1 1S S2 2a a2 244模型点上的上下视差Q返回目录S1a1S2a244 2 2 2 2、定向计算过程、定向计算过程、定向计算过程、定向计算过程 相对定向标准点位相对定向标准点位 将将Q Q视为观测值视为观测值 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录452、定向计算过程第五章双像解析摄影测量5-4解析相对计算流程计算流程 输入已知数据输入已知数据 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录46计算流程输入已知数据第五章双像解析摄影测量 确定相对定向元素初值确定相对定向元素初值 计算计算 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录47确定相对定向元素初值计算第五章双像解析摄影测计算计算 计算计算第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算 返回目录返回目录48计算第五章双像解析摄影测量5-4 计算误差方程系数计算误差方程系数 组成误差方程组成误差方程 组成法方程，并解组成法方程，并解 计算未知数新值计算未知数新值第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录49计算误差方程系数组成法方程，并解计算未d，d小于限差小于限差 计算模型点坐标计算模型点坐标 输出输出第五章 双像解析摄影测量5-4 5-4 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返回目录返回目录50d，d小于限差计算模型点坐标三、单独法相对定向三、单独法相对定向三、单独法相对定向三、单独法相对定向 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录51三、单独法相对定向第五章双像解析摄影测量5-4解析相对 四、模型坐标计算四、模型坐标计算四、模型坐标计算四、模型坐标计算 （连续法）连续法）连续法）连续法）第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录52四、模型坐标计算第五章双像解析摄影测量5-4解析相对式中，也可取式中，也可取 以消除相对定向残余上下视差的影响。以消除相对定向残余上下视差的影响。第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录返回目录53式中，也可取第五章双像解析摄影测量5-4解析相对定向模型坐标计算返回目录返回目录54模型坐标计算返回目录54解析绝对定向：解析绝对定向：解析绝对定向：解析绝对定向：利用物方控制点，以解析计算方法解求利用物方控制点，以解析计算方法解求（相对定向后建立的）自由模型的绝对定向元素的过程。（相对定向后建立的）自由模型的绝对定向元素的过程。绝对定向目的：绝对定向目的：绝对定向目的：绝对定向目的：将相对定向得到的自由模型经空间相似将相对定向得到的自由模型经空间相似变换纳入测图坐标系变换纳入测图坐标系。一、解析绝对定向的基本公式一、解析绝对定向的基本公式一、解析绝对定向的基本公式一、解析绝对定向的基本公式 空间相似变换空间相似变换 第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向返回目录返回目录55解析绝对定向：利用物方控制点，以解析计算方法解求第五章双像设设 线性化线性化第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向返回目录返回目录56设第五章双像解析摄影测量5-5模型绝对定向返回目录5二、二、二、二、定向计算过程定向计算过程定向计算过程定向计算过程 绝对定向的控制点绝对定向的控制点 第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向返回目录返回目录57二、定向计算过程第五章双像解析摄影测量5-5模型绝对定误差方程误差方程 至少需两个平高控制点和一个高程控制点，解求七个至少需两个平高控制点和一个高程控制点，解求七个绝对定向元素。绝对定向元素。第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向返回目录返回目录58第五章双像解析摄影测量5-5模型绝对定向返回目录58计算流程计算流程计算流程计算流程 输入已知数据输入已知数据 确定未知数初始值确定未知数初始值第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向返回目录返回目录59计算流程输入已知数据确定未知数初始值第五章第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向 计算计算 R R计算计算 组成误差方程组成误差方程返回目录返回目录60第五章双像解析摄影测量5-5模型绝对定向计 组成法方程并解组成法方程并解第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向返回目录返回目录61组成法方程并解第五章双像解析摄影测量5-5模第五章 双像解析摄影测量5-5 模型绝对定向 小于限差计算计算返回目录返回目录62第五章双像解析摄影测量5-5模型绝对定向返回目录62第五章 双像解析摄影测量5-6 解析相对定向+解析绝对定向作业流程 像片控制测量，获得像控点物方坐标像片控制测量，获得像控点物方坐标 像点坐标量测，像点坐标量测，解析相对定向，得（连续法）解析相对定向，得（连续法）返回目录返回目录63第五章双像解析摄影测量5-6解析相对定向+解析绝对定向第五章 双像解析摄影测量5-6 解析相对定向+解析绝对定向作业流程 解析绝对定向，得解析绝对定向，得计算模型点坐标计算模型点坐标 计算待定点物方坐标计算待定点物方坐标 返回目录返回目录64第五章双像解析摄影测量5-6解析相对定向+解析绝对定向单模型光束法：单模型光束法：单模型光束法：单模型光束法：以单个模型为单元，将两张像片的以单个模型为单元，将两张像片的 外方位元素及待定点物方坐标作为外方位元素及待定点物方坐标作为 未知数，在一未知数，在一个平差系统中整体个平差系统中整体 求解的算法。求解的算法。(理论严密，解求精度高理论严密，解求精度高 )第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录65第五章双像解析摄影测量5-7单模型光束法（双像后方交会 对共线方程对共线方程线性化线性化，有，有第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录66对共线方程线性化，有第五章双像解析摄影测量5-7误差方程形式为误差方程形式为 写成写成 第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录67误差方程形式为第五章双像解析摄影测量5-7单模型光束法显然，对一个控制点或一个待定点，显然，对一个控制点或一个待定点，可列出四个方程式可列出四个方程式。例如，设像对内有三个控制点和二个待定点例如，设像对内有三个控制点和二个待定点 （如图所示），则所列误差方程为（如图所示），则所列误差方程为:第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录68显然，对一个控制点或一个待定点，第五章双像解析摄影测量控制点控制点1 1控制点控制点2 2第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录69第五章双像解析摄影测量5-7单模型光束法（双像后方交会 控制点控制点3 3 待定点待定点4 4第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录70第五章双像解析摄影测量5-7单模型光束法（双像后方交会第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）待定点5返回目录返回目录71第五章双像解析摄影测量5-7单模型光束法（双像后方交会法方程形式为法方程形式为 第五章 双像解析摄影测量5-7 单模型光束法（双像后方交会）返回目录返回目录72法方程形式为 第五章双像解析摄影测量5-7单模型光 解析空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量：以像点坐标为依据以像点坐标为依据 ，采用一定，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。物方坐标的理论方法或作业过程。1 1.像控点的加密像控点的加密 解析空三的应用解析空三的应用 2 2.地籍界址点测量地籍界址点测量 3 3.大范围变形监测大范围变形监测 4.4.高精度近景测量高精度近景测量第六章 解析空中三角测量概述6-1 解析空中三角测量的分类返回目录返回目录73第六章解析空中三角测量概述6-1解析空中三角测量第六章 解析空中三角测量概述 单模型空三单模型空三 按平差计算范围大小分按平差计算范围大小分 单航带空三单航带空三 （加密区域）（加密区域）区域网空三区域网空三 航带法空三航带法空三 按平差计算中的数学模型分按平差计算中的数学模型分 独立模型法空三独立模型法空三 光束法空三光束法空三6-1 解析空中三角测量的分类返回目录返回目录74第六章解析空中三角测量概述第六章 解析空中三角测量概述 6-2 航带法单航带空三返回目录返回目录75第六章解析空中三角测量概述6-2航带法单航带空三返回目第六章 解析空中三角测量概述一、航带模型的建立一、航带模型的建立一、航带模型的建立一、航带模型的建立 1 1、像点坐标量测与系统误差改正、像点坐标量测与系统误差改正 得得 像控点、加密点的像平面坐标（像控点、加密点的像平面坐标（x,yx,y）2 2、连续法相对定向建立各单模型连续法相对定向建立各单模型 得得 像控点、加密点的模型坐标像控点、加密点的模型坐标 （在各个像对的空辅坐标系中）。（在各个像对的空辅坐标系中）。3 3、各单模型利用公共点连接，建立起航带模型、各单模型利用公共点连接，建立起航带模型 得得 像控点、加密点的在航带模型中的模型坐标像控点、加密点的在航带模型中的模型坐标 （在统一的航带空辅坐标系（在统一的航带空辅坐标系 中中,且具有统一的模型比例尺）。且具有统一的模型比例尺）。6-2 航带法单航带空三返回目录返回目录76第六章解析空中三角测量概述一、航带模型的建立6-2航带第六章 解析空中三角测量概述6-2 航带法单航带空三S S S Si-1i-1i-1i-1Z Z Z ZX X X XY Y Y YS S S Si i i ii i i ii-1i-1i-1i-1MiMiMiMiMi-1Mi-1Mi-1Mi-1S S S Si+1i+1i+1i+1返回目录返回目录77第六章解析空中三角测量概述6-2航带法单航带空三Si-第六章 解析空中三角测量概述二、航带模型的绝对定向二、航带模型的绝对定向二、航带模型的绝对定向二、航带模型的绝对定向 得得 像控点、加密点的地面摄测坐标像控点、加密点的地面摄测坐标 。（可能只进行概略绝对定向，并含有非线性变形误差）（可能只进行概略绝对定向，并含有非线性变形误差）三、航带模型的非线性变形改正三、航带模型的非线性变形改正三、航带模型的非线性变形改正三、航带模型的非线性变形改正 利用三次或二次多项式作改正式：利用三次或二次多项式作改正式：6-2 航带法单航带空三返回目录返回目录78第六章解析空中三角测量概述二、航带模型的绝对定向6-2第六章 解析空中三角测量概述 （利用一定数量控制点上的内外业坐标不符值，先（利用一定数量控制点上的内外业坐标不符值，先解出多项式系数）解出多项式系数）得加密点的地面摄测坐标得加密点的地面摄测坐标 。6-2 航带法单航带空三返回目录返回目录79第六章解析空中三角测量概述（利用一定数量控制点上第六章 解析空中三角测量概述光束法空三：光束法空三：光束法空三：光束法空三：根据共线方程，将全区域像片的外方位元素根据共线方程，将全区域像片的外方位元素 和所有加密点的物方坐标作为未知数，以少量控制点和所有加密点的物方坐标作为未知数，以少量控制点 为条件，在一个平差系统中整体解算的理论、方法。为条件，在一个平差系统中整体解算的理论、方法。由共线方程线性化后得到的误差方程形式为由共线方程线性化后得到的误差方程形式为 权权 （a a）式中式中 A=A=B B B B=6-3 光束法空中三角测量概述返回目录返回目录80第六章解析空中三角测量概述光束法空三：根据共线方程，将全区第六章 解析空中三角测量概述 对控制点，一般有对控制点，一般有t=0 ;t=0 ;若控制点物方坐标也参与平差，则将若控制点物方坐标也参与平差，则将物方坐标物方坐标当作当作观测值，构成一组控制点物方坐标误差方程：观测值，构成一组控制点物方坐标误差方程：即：即：权权 (b)(b)6-3 光束法空中三角测量概述返回目录返回目录81第六章解析空中三角测量概述对控制点，一般有t=0第六章 解析空中三角测量概述 平差时，将两类观测值的误差方程（平差时，将两类观测值的误差方程（a),(b)a),(b)整体解算。整体解算。误差方程一般形式仍可写成误差方程一般形式仍可写成 法方程形式为法方程形式为 或写成或写成 改化法方程式为改化法方程式为6-3 光束法空中三角测量概述返回目录返回目录82第六章解析空中三角测量概述平差时，将两类观测值的第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程一、解析测图仪的结构一、解析测图仪的结构一、解析测图仪的结构一、解析测图仪的结构 解析测图仪解析测图仪是由精密立体坐标量测仪（带伺服系统）、是由精密立体坐标量测仪（带伺服系统）、计算机、数控绘图仪、接口设备及相应软件组成的计算机、数控绘图仪、接口设备及相应软件组成的立体测图系统。立体测图系统。7-1 解析测图仪的基本原理立体坐标量测仪作业员计算机数控绘图仪返回目录返回目录83第七章解析立体测图仪及立体测图流程一、解析测图仪的结构第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程二、解析测图仪的优点二、解析测图仪的优点二、解析测图仪的优点二、解析测图仪的优点 （与模拟测图仪相比较）（与模拟测图仪相比较）1 1 1 1、精度高、精度高、精度高、精度高 光机部分简单、结构稳定。光机部分简单、结构稳定。改正系统误差、平差偶然误差改正系统误差、平差偶然误差 像点量测精度达像点量测精度达1 13 3mm 7-1 解析测图仪的基本原理返回目录返回目录84第七章解析立体测图仪及立体测图流程二、解析测图仪的优点第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程 2 2 2 2、功能强、功能强、功能强、功能强 作业不受摄影方式及仪器活动范围限制，作业不受摄影方式及仪器活动范围限制，可处理各类航片或卫片资料。可处理各类航片或卫片资料。可完成多种测绘工作可完成多种测绘工作 取得多种测绘成果取得多种测绘成果 3 3 3 3、效率高、效率高、效率高、效率高 解析定向解析定向 机助测图机助测图 4 4 4 4、可产生数字测绘产品，便于成果进入、可产生数字测绘产品，便于成果进入、可产生数字测绘产品，便于成果进入、可产生数字测绘产品，便于成果进入GISGISGISGIS管理应用管理应用管理应用管理应用 7-1 解析测图仪的基本原理返回目录返回目录85第七章解析立体测图仪及立体测图流程2、功能强7-1第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程三、解析测图仪工作原理三、解析测图仪工作原理三、解析测图仪工作原理三、解析测图仪工作原理 7-1 解析测图仪的基本原理数控数控绘图桌绘图桌计算机计算机立立 体体 坐坐 标标 量量 测测 仪仪返回目录返回目录86第七章解析立体测图仪及立体测图流程三、解析测图仪工作原理1 1 1 1、定向过程中、定向过程中、定向过程中、定向过程中 在仪器上，经像对定向（包括解析内定向、解析相对在仪器上，经像对定向（包括解析内定向、解析相对定向、解析绝对定向）后，建立起物像对应关系。定向、解析绝对定向）后，建立起物像对应关系。2 2、测绘过程中、测绘过程中 从手轮、脚盘读出模型的地面摄测坐标（从手轮、脚盘读出模型的地面摄测坐标（X,Y,Z)X,Y,Z)输入计算机算得相应的像平面坐标输入计算机算得相应的像平面坐标 由伺服系统驱动测标运动到对应像点位置由伺服系统驱动测标运动到对应像点位置 作业员观察到测标在立体模型上的位置作业员观察到测标在立体模型上的位置 以上步骤由实时程序控制，以高频率自动重复执行，以上步骤由实时程序控制，以高频率自动重复执行，作业员即可观测到连续、完整的立体模型。作业员即可观测到连续、完整的立体模型。第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程 7-1 解析测图仪的基本原理返回目录返回目录871、定向过程中第七章解析立体测图仪及立体测图流程7-1四、解析测图仪的发展四、解析测图仪的发展四、解析测图仪的发展四、解析测图仪的发展 1957 1957年年 Halava Halava 提出设计思想提出设计思想 1976 1976年年 13 13届届ISPISP大会展出七家公司的仪器，标志大会展出七家公司的仪器，标志 解析仪转入民用（解析仪转入民用（其时，内存只其时，内存只 12 12 32 32k k）八十年代开始逐步取代模拟测图仪，成为生产的八十年代开始逐步取代模拟测图仪，成为生产的 主流仪器。本身也由机助测图仪发展成为数据库主流仪器。本身也由机助测图仪发展成为数据库 管理系统控制下的空间数据采集工作站。管理系统控制下的空间数据采集工作站。90 90年代中后期，逐渐被数字摄影测量系统所取代。年代中后期，逐渐被数字摄影测量系统所取代。第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程7-1 解析测图仪的基本原理返回目录返回目录88四、解析测图仪的发展第七章解析立体测图仪及立体测图流程7第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程一、硬件一、硬件一、硬件一、硬件 1 1、精密立体坐标量测仪、精密立体坐标量测仪 实现对像片及立体模型的观测实现对像片及立体模型的观测 2 2、计算机、计算机 数据处理、管理数据处理、管理 3 3、数控绘图仪、数控绘图仪 模拟成果输出模拟成果输出 4 4、接口设备、接口设备 编码器：编码器：A/D A/D 转换转换 伺服系统：伺服系统：D/AD/A转换转换7-2 解析测图仪硬、软件构成返回目录返回目录89第七章解析立体测图仪及立体测图流程一、硬件7-2解析测解析立体测图仪解析立体测图仪(WILD AC1)WILD AC1)返回目录返回目录90解析立体测图仪(WILDAC1)返回目录90二、软件二、软件二、软件二、软件 1 1、操作系统、操作系统 管理、支持整个仪器系统工作管理、支持整个仪器系统工作 2 2、摄影测量系统软件、摄影测量系统软件 完成摄影测量任务完成摄影测量任务 （1 1）实时程序实时程序 起数字导杆作用起数字导杆作用 （2)2)应用程序应用程序 实现各项具体量测功能实现各项具体量测功能第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程7-2 解析测图仪硬、软件构成返回目录返回目录91二、软件第七章解析立体测图仪及立体测图流程7-2解析测 a a、解析内定向解析内定向 量测框标建立起像点的仪器坐标到像平面坐标的变量测框标建立起像点的仪器坐标到像平面坐标的变换关系，将像点的仪器坐标转换为像平面坐标。换关系，将像点的仪器坐标转换为像平面坐标。一般采用一般采用仿射变换仿射变换 b b、解析相对定向解析相对定向 量测同名像点，解得相对定向元素建立起自由立体量测同名像点，解得相对定向元素建立起自由立体 模型。模型。第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程7-2 解析测图仪硬、软件构成返回目录返回目录92a、解析内定向第七章解析立体测图仪及立体测图 c c、解析绝对定向解析绝对定向 量测像控点，解得绝对定向元素将模型纳入测图坐标量测像控点，解得绝对定向元素将模型纳入测图坐标 系统。系统。d d、数字测图数字测图 机助立体测绘机助立体测绘 数字地面模型数据点采集数字地面模型数据点采集 空中三角测量空中三角测量 地形分析地形分析 在线影像自动匹配在线影像自动匹配 第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程7-2 解析测图仪硬、软件构成返回目录返回目录93c、解析绝对定向第七章解析立体测图仪及立体测图流程7 近景摄影测量近景摄影测量 卫星影像立体测绘卫星影像立体测绘第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程7-2 解析测图仪硬、软件构成返回目录返回目录94近景摄影测量第七章解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图解析立体测图返回目录返回目录95解析立体测图返回目录95第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程7-3 解析测图仪上的立体测图内业过程 数据输入数据输入解析内定向解析内定向 解析相对定向解析相对定向 数字测图数字测图 解析绝对定向解析绝对定向返回目录返回目录96第七章解析立体测图仪及立体测图流程7-3解析测图仪上的第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程 7-4 航测立体测图作业工序流程 国家平高控制国家平高控制 像片联测像片联测 像片调绘像片调绘 航空摄影航空摄影 像控点加密像控点加密 内业立体测图内业立体测图返回目录返回目录97第七章解析立体测图仪及立体测图流程7-4航测或或第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图流程解析立体测图仪及立体测图流程 7-4 7-4 航测立体测图作业工序流程航测立体测图作业工序流程 国家国家平、高控制平、高控制 像片联测像片联测 航空摄影航空摄影 像控点加密像控点加密 内业立体测图内业立体测图 地形图调绘地形图调绘 内业编辑、修改、成图内业编辑、修改、成图返回目录返回目录98或第七章解析立体测图仪及立体测图流程7-4航测立体测作业一作业一1.试述像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系是怎样建立的？写出像点在后两个坐标系中的变换式。2.写出共线方程式，并说明式中个符号的意义。3.什么是单像空间后方交会？计算时需哪些起始数据，解算哪些未知数？4.与平坦地区的水平像片相比，航摄像片通常存在什么像点位移？其中地形起伏引起的像点位移有什么特性？99作业一1.试述像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系是作业二作业二1.写出双像前方交会公式，并说明式中各符号意义。2.什么是相对定向？用流程图表示相对定向的计算过程。3.写出绝对定向的数学模型，并说明绝对定向计算时需要哪些起始数据，解算哪些未知数？起始数据又如何得到？4.结合解析测图仪说明航测立体测图的作业过程。100作业二1.写出双像前方交会公式，并说明式中各符号意义。100