1、第二章第二章 攝影測量解析基礎攝影測量解析基礎第二部分第二部分 雙像解析雙像解析一、立體觀察和像點坐標量測一、立體觀察和像點坐標量測n人眼的立體視覺人眼的立體視覺n人造立體視覺人造立體視覺n像對的立體觀察像對的立體觀察 n像對的立體量測像對的立體量測n像點坐標量測儀器像點坐標量測儀器人眼的立體視覺人眼的立體視覺一、人眼觀察物體的遠近一、人眼觀察物體的遠近 人眼是一個天然的光學系統，結構復雜。人眼是一個天然的光學系統，結構復雜。人人 眼眼 基基 本本 構構 造造人眼的立體視覺人眼的立體視覺n人眼感知過程人眼感知過程來自物體的光刺激視網膜的桿狀和錐狀來自物體的光刺激視網膜的桿狀和錐狀細胞（細胞（物

2、理過程物理過程）使其感光（）使其感光（生理過程生理過程）通過視神經纖維傳至后大腦視覺中心，通過視神經纖維傳至后大腦視覺中心，經記憶加入已有的概念和經驗（經記憶加入已有的概念和經驗（心理過心理過程程），從而形成感知。），從而形成感知。人眼的立體視覺人眼的立體視覺n人眼的分辨率人眼的分辨率單眼能夠分辨最小物體的能力稱為單眼能夠分辨最小物體的能力稱為單眼分辨率；單眼分辨率；用單眼所能觀察出兩點間的最小的距離為第一用單眼所能觀察出兩點間的最小的距離為第一分辨率；分辨率；用單眼所能觀察出兩平行線間的最小距離為第用單眼所能觀察出兩平行線間的最小距離為第二分辨率；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雙眼觀察精度比單眼提高雙眼觀察精度比單眼提高 倍倍2人眼的立體視覺人眼的立體視覺n人的雙眼為什么能觀察景物的遠近呢？人的雙眼為什么能觀察景物的遠近呢？n由于兩點在眼中構像存在著生理視差由于兩點在眼中構像存在著生理視差，此種由，此種由交會角交會角不同而引起的生理不同而引起的生理視差，通過人的大腦就能作出物體遠視差，通過人的大腦就能作出物體遠近的判斷。近的判斷。n人用雙眼觀察景物可以判斷其遠近，人用雙眼觀察景物可以判斷其遠近，得到景物的立體效應，這種現象稱為得到景物的立體效應，這種現象稱為人眼的立體視覺人眼的立體視覺人眼的立體視覺人眼的立體視覺n攝影測量中，正是根據人眼的立體視

4、覺，對同一攝影測量中，正是根據人眼的立體視覺，對同一個地區要在兩個不同攝站點上拍攝兩張像片，構個地區要在兩個不同攝站點上拍攝兩張像片，構成一個立體像對，進行立體觀察與量測。成一個立體像對，進行立體觀察與量測。生理視差生理視差=a1b1-a2b2人眼的觀察能力人眼的觀察能力n人眼要分辨出物體人眼要分辨出物體兩點的遠近，就要兩點的遠近，就要使交會角的差異能使交會角的差異能在人眼辨別：在人眼辨別：n交會角：交會角：rn生理視差：生理視差： n眼基線：眼基線：brn眼主距：眼主距：frn視距：視距：LrrrfbLbrLL22人造立體視覺人造立體視覺一、人造立體視覺的產生一、人造立體視覺的產生 自然界中

5、，當用兩自然界中，當用兩眼同時觀察空間遠近眼同時觀察空間遠近不同的不同的A A與與B B兩個物點兩個物點時，如圖，由于遠近時，如圖，由于遠近不同而形成的交會角不同而形成的交會角的差異，便在人的兩的差異，便在人的兩眼中產生了生理視差，眼中產生了生理視差，得到一個立體視覺，得到一個立體視覺，能分辨出物體遠近。能分辨出物體遠近。 根據這一原理，在根據這一原理，在P P1 1與與P P2 2兩個位置上，兩個位置上，用攝影機攝得同一景物的兩張像片，這用攝影機攝得同一景物的兩張像片，這兩張像片稱為兩張像片稱為立體像對立體像對。 這種觀察立體像對得到地面景物立這種觀察立體像對得到地面景物立體影像的立體感覺稱

6、為體影像的立體感覺稱為人造立體視覺人造立體視覺。 按照立體視覺原理，我們只要在一按照立體視覺原理，我們只要在一基線的兩端用攝影機獲取同一地物的一基線的兩端用攝影機獲取同一地物的一個像對，觀察中就能重現物體的空間景個像對，觀察中就能重現物體的空間景觀，測繪物體的三維坐標。這是觀，測繪物體的三維坐標。這是攝影測攝影測量進行三維坐標測量的理論基礎量進行三維坐標測量的理論基礎。觀察人造立體的條件觀察人造立體的條件攝影測量中，人造立體的觀察必須滿足形成攝影測量中，人造立體的觀察必須滿足形成人造立體視覺的條件。歸納如下：人造立體視覺的條件。歸納如下：1 1、由兩個不同攝站點攝取同一景物的一個立、由兩個不同

7、攝站點攝取同一景物的一個立體像對。體像對。2 2、一只眼睛只能觀察像對中的一張像片。、一只眼睛只能觀察像對中的一張像片。（分像條件）（分像條件）3 3、兩眼各自觀察同一景物的左、右影像點的、兩眼各自觀察同一景物的左、右影像點的連線應與眼基線近似平行。連線應與眼基線近似平行。4 4、像片間的距離應與雙眼的交會角相適應。、像片間的距離應與雙眼的交會角相適應。立體效應的轉換立體效應的轉換n滿足條件的基礎上，兩張像滿足條件的基礎上，兩張像片有三種不同放置方式，因片有三種不同放置方式，因而產生了三種立體效應：而產生了三種立體效應：正正立體、反立體立體、反立體和和零立體零立體效應。效應。n正立體效應正立體

8、效應n 如圖（如圖（a a），把左方攝影站攝得），把左方攝影站攝得的像片的像片P P1 1放在左方，用左眼觀察；放在左方，用左眼觀察；右攝影站攝得的像片右攝影站攝得的像片P P2 2放在右方，放在右方，用右眼觀察，就得到一個與實物用右眼觀察，就得到一個與實物相似的立體效果，稱為相似的立體效果，稱為正立體正立體。立體效應的轉換立體效應的轉換2 2、反立體效應、反立體效應 把左方攝站攝得的像片把左方攝站攝得的像片P P1 1放在右方，用右眼觀察；右方攝放在右方，用右眼觀察；右方攝站攝得的像片站攝得的像片P P2 2放在左方用左眼觀察，如圖（放在左方用左眼觀察，如圖（b b）。這種立體）。這種立體效

9、應稱為效應稱為反立體反立體。或在組成正立體效應后，將左右像片各旋。或在組成正立體效應后，將左右像片各旋轉轉180180，如圖（，如圖（c c），同樣可得反立體效應。），同樣可得反立體效應。立體效應的轉換立體效應的轉換n3 3、零立體效應、零立體效應 將正立體情況下的兩張像片，在各將正立體情況下的兩張像片，在各自的平面內按同一方向旋轉自的平面內按同一方向旋轉9090，使，使像片上縱橫坐標互換了方向。像片上像片上縱橫坐標互換了方向。像片上原來的縱坐標原來的縱坐標y y軸轉到與基線平行，此軸轉到與基線平行，此時生理視差變為像片的時生理視差變為像片的y y方向的視差，方向的視差，因而失去了立體感覺成為

10、一個平面圖因而失去了立體感覺成為一個平面圖像。像。 這種立體視覺，稱為這種立體視覺，稱為零立體效應零立體效應。像對的立體觀察像對的立體觀察n建立人造立體視覺時，要求觀察立體建立人造立體視覺時，要求觀察立體像對的雙眼分別只能觀察其中的一張像對的雙眼分別只能觀察其中的一張像片，俗稱像片，俗稱分像分像。n觀察時，一種是直接觀察兩張像片，觀察時，一種是直接觀察兩張像片，構成立體視覺，是借用立體鏡來達到構成立體視覺，是借用立體鏡來達到分像。另一種是通過光學投影，將兩分像。另一種是通過光學投影，將兩張像片的影像重疊投影在一起，稱為張像片的影像重疊投影在一起，稱為分像法的立體觀察。分像法的立體觀察。像對的立

11、體觀察像對的立體觀察n（一）立體鏡觀察（一）立體鏡觀察立體鏡的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一立體鏡的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一張像片的影像。（透鏡主光軸平行，間距約為張像片的影像。（透鏡主光軸平行，間距約為眼基線距離，高度等于透鏡主距）眼基線距離，高度等于透鏡主距）最簡單的立體鏡是橋式立體鏡，如下圖所示：最簡單的立體鏡是橋式立體鏡，如下圖所示：像對的立體觀察像對的立體觀察n 航攝像片像幅較大，為了便于航攝像片對的立體航攝像片像幅較大，為了便于航攝像片對的立體觀察，而設計的一種立體觀察工具稱為反光立體觀察，而設計的一種立體觀察工具稱為反光立體鏡，如下圖：鏡，如下圖：n用立體鏡觀察立體時，

12、看到的立體模型與實物不用立體鏡觀察立體時，看到的立體模型與實物不一樣，主要是在豎直方向夸大了，這種變形有利一樣，主要是在豎直方向夸大了，這種變形有利于高程的量測，但由于量測像點坐標沒有變化，于高程的量測，但由于量測像點坐標沒有變化，所以不會影響量測結果。所以不會影響量測結果。像對的立體觀察像對的立體觀察n（二）（二）重疊影式重疊影式（疊影影像）觀察（疊影影像）觀察立體立體 互補色法互補色法n在投影器中插入互在投影器中插入互補色濾光片（品補色濾光片（品紅紅色色 藍藍綠色綠色）n觀測者雙眼分別帶觀測者雙眼分別帶上同色鏡片上同色鏡片像對的立體觀察像對的立體觀察n（二）（二）重疊影式重疊影式（疊影影像

13、）觀察（疊影影像）觀察立體立體光閘法光閘法n在兩投影光路中各在兩投影光路中各安裝一個光閘（一安裝一個光閘（一個個打開打開一個一個關閉關閉）n觀測者兩眼分別帶觀測者兩眼分別帶上與投影器光閘的上與投影器光閘的光閘眼鏡。光閘眼鏡。n光閘啟閉頻率光閘啟閉頻率10Hz像對的立體觀察像對的立體觀察n（二）（二）重疊影式重疊影式（疊影影像）觀察（疊影影像）觀察立體立體偏光振法偏光振法n在兩投影光路中安在兩投影光路中安裝兩塊偏振平面互裝兩塊偏振平面互成成90的起偏鏡；的起偏鏡；n觀測者帶上一副檢觀測者帶上一副檢偏鏡片與起偏鏡相偏鏡片與起偏鏡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、光閘法、光閘

14、法 優點優點：投影光線的亮度很少損失：投影光線的亮度很少損失 缺點缺點：振動與噪音不利于工作：振動與噪音不利于工作3 3、偏振光法、偏振光法 在兩張影像的投影光路中，放置在兩張影像的投影光路中，放置兩個偏振平面相互垂直的偏振器，兩個偏振平面相互垂直的偏振器，在承影面上就能得到光波波動方向在承影面上就能得到光波波動方向相互垂直的兩組偏振光影像。相互垂直的兩組偏振光影像。 偏振光可用于彩色影像的立體觀偏振光可用于彩色影像的立體觀察，獲得彩色的立體模型。察，獲得彩色的立體模型。像對的立體觀察像對的立體觀察n疊映影像立體觀察：疊映影像立體觀察：液晶閃閉法液晶閃閉法：廣泛用于現代的數字攝影測量系：廣泛用

15、于現代的數字攝影測量系統中，主要由液晶眼鏡和紅外發射器組成，使統中，主要由液晶眼鏡和紅外發射器組成，使用時，紅外發射器一端和顯卡相聯，圖像顯示用時，紅外發射器一端和顯卡相聯，圖像顯示軟件按照一定的頻率交替地顯示左右圖像，紅軟件按照一定的頻率交替地顯示左右圖像，紅外發射器則同步地發射紅外線，控制液晶眼睛外發射器則同步地發射紅外線，控制液晶眼睛的左右鏡片交替閃閉，從而達到左右眼睛各看的左右鏡片交替閃閉，從而達到左右眼睛各看一張像片的目的。一張像片的目的。像對的立體量測像對的立體量測一、雙測標量測法一、雙測標量測法 是用兩個刻有量測標記的測是用兩個刻有量測標記的測標放在兩張像片上，或放置在標放在兩張

16、像片上，或放置在左右像片的觀察光路中，當立左右像片的觀察光路中，當立體觀測像片對時，左右兩個測體觀測像片對時，左右兩個測標構成一個空間測標，當左、標構成一個空間測標，當左、右測標分別在左右像片的同名右測標分別在左右像片的同名地物點上時，就構成測標與該地物點上時，就構成測標與該地物點相貼。此時，移動像片地物點相貼。此時，移動像片或觀測系統的手輪可直接讀出或觀測系統的手輪可直接讀出該點量測坐標系中的坐標該點量測坐標系中的坐標x x1 1、y y1 1與與x x2 2、y y2 2。或者以測標切到。或者以測標切到某一高程，用左右手輪運動，某一高程，用左右手輪運動，保證測標沿立體模型表明緊貼保證測標沿

17、立體模型表明緊貼移動，即可帶動測圖設備繪出移動，即可帶動測圖設備繪出等高線。等高線。單測標量測法單測標量測法單測標法單測標法是用一個真實測標去量測立是用一個真實測標去量測立體模型，如圖：體模型，如圖：像點坐標量測儀器像點坐標量測儀器 用解析方法處理攝影的像片時，都要首先量用解析方法處理攝影的像片時，都要首先量測出像點的坐標測出像點的坐標x x，y y。量測這些數據的專用一。量測這些數據的專用一起，稱為起，稱為立體坐標量測儀立體坐標量測儀。蔡司（耶拿）蔡司（耶拿）Stecometer CStecometer C型立體坐標量型立體坐標量測儀測儀蔡司（上科恩）蔡司（上科恩）PSKPSK型立體坐標量測

18、儀型立體坐標量測儀HCZ-1HCZ-1型型立體坐標量測儀立體坐標量測儀思考題：思考題：1 1、人眼為什么可分辨物體的遠近？、人眼為什么可分辨物體的遠近？2 2、單眼觀察與雙眼觀察的分辨率為什、單眼觀察與雙眼觀察的分辨率為什么不同？雙眼觀察可提高多少？么不同？雙眼觀察可提高多少？3 3、什么叫人造立體視覺？有哪些條件？什么叫人造立體視覺？有哪些條件？攝影測量中如何利用這一原理？攝影測量中如何利用這一原理？4 4、什么叫正立體、反立體、零立體？什么叫正立體、反立體、零立體？5 5、攝影測量中用哪兩種測標來觀測立、攝影測量中用哪兩種測標來觀測立體模型？體模型？6 6、量測像點坐標的儀器有哪些？、量測

19、像點坐標的儀器有哪些？二、雙像解析攝影測量原理與方法二、雙像解析攝影測量原理與方法學習目的學習目的n什么是雙像解析攝影測量？什么是雙像解析攝影測量？n雙像解析攝影測量與單張航攝像片解雙像解析攝影測量與單張航攝像片解析的區別？析的區別？n雙像解析攝影測量的方法有哪些？雙像解析攝影測量的方法有哪些？雙像解析攝影測量雙像解析攝影測量n雙像解析攝影測量的方法雙像解析攝影測量的方法；n立體像對的空間前方交會相關知識立體像對的空間前方交會相關知識；n空間后方交會與前方交會求解地面點空間后方交會與前方交會求解地面點坐標的計算方法坐標的計算方法；n解析相對定向及模型坐標計算；解析相對定向及模型坐標計算；n單模

20、型光束法整體解求；單模型光束法整體解求；n解析相對定向及模型坐標計算；解析相對定向及模型坐標計算；雙像解析攝影測量基礎雙像解析攝影測量基礎n雙像解析攝影測量定義：雙像解析攝影測量定義：根據根據中心投影的構像方程（共線方程）中心投影的構像方程（共線方程）可知道，在一可知道，在一張像片上一個像點只能組成兩個方程。要確定物點的張像片上一個像點只能組成兩個方程。要確定物點的三維空間坐標三維空間坐標，必須要構成不同攝站對同一物體攝影，必須要構成不同攝站對同一物體攝影，獲得具有一定獲得具有一定重疊的像片對重疊的像片對，通過計算求解相應物點，通過計算求解相應物點的的三維空間坐標三維空間坐標。n立體模型立體模

21、型的建立是的建立是雙像解析攝影測量的理雙像解析攝影測量的理論基礎論基礎，它是解決由影像的幾何信息到用，它是解決由影像的幾何信息到用數學方式建立數學模型，從而得到被數學方式建立數學模型，從而得到被攝物攝物體的三維空間坐標體的三維空間坐標，為用戶提供是，為用戶提供是數字化數字化的模型的模型。雙像解析攝影測量基礎雙像解析攝影測量基礎n立體像對的定義：立體像對的定義：在在不同攝站對同一地區不同攝站對同一地區攝取具有重疊的連續攝取具有重疊的連續的兩張像片；的兩張像片；n攝影基線：相鄰兩攝影基線：相鄰兩攝站的連線；攝站的連線；n同名光線：同一地面同名光線：同一地面點發出的兩條光線；點發出的兩條光線；n同名

22、像點：同名光線同名像點：同名光線在左右像片上的構像；在左右像片上的構像；雙像解析攝影測量基礎雙像解析攝影測量基礎n核面：攝影基線與某一地面點組成核面：攝影基線與某一地面點組成的平面；的平面；n同名核線：核面與左右像片面的交同名核線：核面與左右像片面的交線；線；n主核面：通過像主點的核面（左、主核面：通過像主點的核面（左、右主核面）右主核面）n垂核面：包含左右像底點的核面；垂核面：包含左右像底點的核面；雙像解析攝影測量方法雙像解析攝影測量方法 根據攝得的立體像對的內在幾何特性，按物點、根據攝得的立體像對的內在幾何特性，按物點、攝站點與像點構成的幾何關系，用數字計算方式求攝站點與像點構成的幾何關系

23、，用數字計算方式求解物點的三維空間坐標的方法有三種：解物點的三維空間坐標的方法有三種：用單張像片的空間后方交會方式和雙像空間用單張像片的空間后方交會方式和雙像空間前方交會公式求解物點的三維空間坐標。前方交會公式求解物點的三維空間坐標。用相對定向和絕對定向方法求解地面點的三用相對定向和絕對定向方法求解地面點的三維空間坐標。維空間坐標。采用光束法求解地面點三維坐標。采用光束法求解地面點三維坐標。空間前方交會方法空間前方交會方法n原理：原理：使用立體像對上的使用立體像對上的同名像點，就能得同名像點，就能得到兩條同名射線在到兩條同名射線在空間的方向，這兩空間的方向，這兩條射線在空間一定條射線在空間一定

24、相交，其相交處必相交，其相交處必然是該地面點的空然是該地面點的空間位置間位置;PABP右abba左空間前方交會方法空間前方交會方法n原理：原理：n設空中設空中S1和和S2兩個攝站點對地面攝影，兩個攝站點對地面攝影，獲得一個立體像對。任一地面點獲得一個立體像對。任一地面點A在該在該像對的左右像片上構像為像對的左右像片上構像為al和和a2。顯然。顯然同名射線同名射線S1al與與S2a2必然交于地面點必然交于地面點A。 若若已知兩張像片的內、外方位元素和已知兩張像片的內、外方位元素和像點坐標像點坐標, 由由共線方程聯立共線方程聯立即可即可確定相確定相應地面點的地面坐標。應地面點的地面坐標。空間前方交

25、會方法空間前方交會方法n定義：由立體定義：由立體像對中兩張像像對中兩張像片的內、外方片的內、外方位元素和同名位元素和同名像點坐標來確像點坐標來確定相應地面點定相應地面點在物方空間坐在物方空間坐標系中坐標的標系中坐標的方法。（方法。（P32）XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2空間前方交會方法空間前方交會方法n推導過程：推導過程：X1Y1Z1MZtpYtpXtpX2Y2Z2Xs1Ys1Zs1Aa1s1Y1X1Z1a2s2空間前方交會方法空間前方交會方法n一、點投影系數法：一、點投影系數法：n過左右攝站過左右攝站S1、S2分別分別做的像空間輔助

26、坐標系做的像空間輔助坐標系為：為：S1-X1Y1Z1和和S2-X2Y2Z2，左右攝站左右攝站S1、S2在地面坐標系下的坐在地面坐標系下的坐標分別為（標分別為（XS1，YS1，ZS1）和（）和（XS2，YS2，ZS2）111111XxYyZfR222222XxYyZfR空間前方交會方法空間前方交會方法點投影系數法點投影系數法n點投影系數定義點投影系數定義111111 1111AsAsAsXXYYZZSANSaXYZ2222222222NZZZYYYXXXaSASsAsAsAAa1s1Y1X1Z1YA-Ys1XA-Xs1ZA-Zs1a2s2A1AsAsAsXYZXXYYZZ點投影系數點投影系數是地

27、面點在左右像片構像的點投影系數是地面點在左右像片構像的航高與該點的像空間輔助坐標航高與該點的像空間輔助坐標Z Z的比值，的比值，一般情況下，不同點有不同點投影系數一般情況下，不同點有不同點投影系數空間前方交會方法空間前方交會方法點投影系數法點投影系數法n點投影系數方法計算點投影系數方法計算11122211 1222111222AssAssAssXXN XXN XYYN YYN YZZN ZZN ZBBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2212121XssYssZssBXXBYYBZZ點投影法前方交會222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXss

28、AssAssA211122211 12 2211 122XssYssZssBXXN XN XBYYNYNYBZZNZN Z12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZXn獲取已知數據獲取已知數據x0 , y0 , f , XS1, YS1, ZS1, 1, 1, 1 , XS2, YS2, ZS2 , 2, 2, 2n量測像點坐標量測像點坐標 x1,y1 , x2,y2n由外方位線元素計算基線分量由外方位線元素計算基線分量 BX, BY, BZn由外方位角元素計算像空間輔助坐標由外方位角元素計算像空間輔助坐標 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2n計算點投影

29、系數計算點投影系數 N1 , N2n計算地面坐標計算地面坐標 XA, YA, ZA 前交法前交法計算過程空間前方交會方法空間前方交會方法嚴密解法嚴密解法n已知值已知值 x0 , y0 , f , m , Xs, Ys, Zs, , , n觀測值觀測值 x,yn未知數未知數 X, Y, Zn泰勒級數展開泰勒級數展開00 xyxxxvXYZxxXYZyyyvXYZyyXYZ共線條件方程共線條件方程ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssss

30、ssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX1333222111R誤差方程誤差方程yyZaYaXavxxZaYaXavyx02322210131211垂直攝影情況下，可取垂直攝影情況下，可取 0，保留，保留 ，則，則HxaHfaHfa131211sincosHyaHfaHfa131221cossin空間后交法與前交法求解地面點的步驟空間后交法與前交法求解地面點的步驟n這種方法首先由這種方法首先由單片后方交會求出左、右像片的單片后方交會求出左、右像片的外方外方 位元素位元素，再用，再用空間前方交會公式求出待定點空間前方交會公式求出待定點坐標坐標，主要步驟如下：，主要步驟如下：野外像片控制

31、測量：要求重疊部分至少有四個野外像片控制測量：要求重疊部分至少有四個已知地面控制點；已知地面控制點； 用立體坐標量測儀量測像點坐標；用立體坐標量測儀量測像點坐標；空間后方交會法計算像片外方位元素：利用控空間后方交會法計算像片外方位元素：利用控制點分別計算每個像片的六個外方位元素，包制點分別計算每個像片的六個外方位元素，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； 空間前方交會法計算未知點地面坐標；空間前方交會法計算未知點地面坐

32、標；空間后交法與前交法求解地面點的步驟空間后交法與前交法求解地面點的步驟空間前方交會法計算未知點地面坐標空間前方交會法計算未知點地面坐標n 利用各自的像片的角元素，計算出左、右利用各自的像片的角元素，計算出左、右像片的方向余弦，組成旋轉矩陣像片的方向余弦，組成旋轉矩陣R1,R2；n根據左、右像片的外方位元素計算攝影基根據左、右像片的外方位元素計算攝影基線分量線分量BXBYBZn逐點計算像點的像空間輔助坐標；逐點計算像點的像空間輔助坐標；n計算點投影系數；計算點投影系數；n計算未知點的地面攝影測量坐標；計算未知點的地面攝影測量坐標；思考題思考題n1.什么是空間前方交會？它能解決什什么是空間前方交

33、會？它能解決什么問題？么問題？n2.在平坦地區能否用單像空間后方交在平坦地區能否用單像空間后方交會同時求解影像內、外方位元素未知會同時求解影像內、外方位元素未知數？為什么？在一般地區呢？數？為什么？在一般地區呢？解析相對定向解析相對定向n有關概念：有關概念：解析相對定向解析相對定向： 利用利用立體像對立體像對中攝影時存中攝影時存在的同名光線對應相交的幾何關系，通過量在的同名光線對應相交的幾何關系，通過量測的像點坐標，以解析計算的方法，求解兩測的像點坐標，以解析計算的方法，求解兩像片的相對方位元素值的過程。像片的相對方位元素值的過程。解析相對定向解析相對定向：恢復攝影時相鄰兩影像攝影恢復攝影時相

34、鄰兩影像攝影光束的相互關系，從而使同名光線對對相交。光束的相互關系，從而使同名光線對對相交。解析相對定向解析相對定向n有關概念：有關概念：相對定向元素：相對定向元素：確定相鄰兩像片的確定相鄰兩像片的相對位置和姿態相對位置和姿態的要素，稱之為相的要素，稱之為相對定向元素。（對定向元素。（5個）個）相對定向的目的是建立一個與被攝相對定向的目的是建立一個與被攝物體相似的幾何模型，以物體相似的幾何模型，以確定模型確定模型點點的的三維坐標三維坐標。解析相對定向解析相對定向n描述立體像對描述立體像對中兩像片的中兩像片的相相對位置和姿態對位置和姿態的參數的參數a2(x2,y2)z2y2x2S2XYZa1(x

35、1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)解析相對定向解析相對定向n知識回顧：知識回顧：確定一個立體像片對需要確定一個立體像片對需要？個外方位元素個外方位元素一類為一類為相對方位相對方位元素，另一類為元素，另一類為絕對方位絕對方位元素。元素。相對方位元素相對方位元素用來確定兩相鄰像片的相對用來確定兩相鄰像片的相對位置和姿態；位置和姿態；絕對方位元素絕對方位元素是確定立體像是確定立體像對在規定坐標系中的位置和姿態。對在規定坐標系中的位置和姿態。12解析相對定向元素計算方法解析相對定向元素計算方法n相對方位元素根據選取的相對方位元素根據選取的空間輔助坐標系空間輔助坐標系的不同，其相對定向元素也有所

36、不同，分的不同，其相對定向元素也有所不同，分為：為：連續法相對定向：連續法相對定向：像空輔坐標系的原點：立像空輔坐標系的原點：立體像對中左片的攝站點上；坐標軸方向：與立體像對中左片的攝站點上；坐標軸方向：與立體像對中左片的像空輔坐標系重合體像對中左片的像空輔坐標系重合單獨法相對定向：單獨法相對定向：在以左攝影中心為原點、在以左攝影中心為原點、左主核面為左主核面為XZ 平面、攝影基線為平面、攝影基線為X 軸的右手軸的右手空間直角坐標系中，左右像片的相對方位元素空間直角坐標系中，左右像片的相對方位元素連續法相對定向連續法相對定向n左片相對于像空輔的外方位元素為零，兩左片相對于像空輔的外方位元素為零

37、，兩像片外方位元素相對差為：像片外方位元素相對差為： BX=XS2-XS1 BY=YS2-YS1 BZ=ZS2-ZS1= 2-1=2-1 =2 -1n其中其中BY、BZ 、 、 就是五個相就是五個相對方位元素對方位元素 (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變換的情況變換的情況BBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2S2BZ變換的情況變換的情況BBX= Xs2 Xs1BY= Ys2 Ys1s1s2S2以左像空間以左像空間坐標系為基坐標系為基礎，右像片礎，右像片相對于左像相對于左像片的相對方

38、片的相對方位元素稱位元素稱X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy連續法相對定向元素連續法相對定向元素： By ， Bz ，連續法連續法相對定向元素相對定向元素二、解析相對定向原理二、解析相對定向原理共面方程：同名光線共面方程：同名光線對對相交對對相交于核面內于核面內XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S20)(221121aSaSSS1、連續法、連續法解析相對定向原理解析相對定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxByAa1(X1 ,Y1 ,Z1)a2(X2 ,Y2 ,Z2)1112221112

39、220 xyzxyzxyzBBBXYZXBYBZBBBBXYZXYZ連續法連續法解析相對定向原理解析相對定向原理0222111ZYXZYXBBBzyx222222XxYyZfRxxzxxyBBBBBBtgcostgBs1s2BzByBx注意：注意：航空攝影測量規范規定，相鄰攝航空攝影測量規范規定，相鄰攝站的高差必須小于站的高差必須小于1/4航高，故航高，故、是是很小的值很小的值111111XxYRyZf連續法連續法解析相對定向原理解析相對定向原理11122210XFBXYZXYZ00FFFFFF單獨法單獨法相對定向元素相對定向元素2單獨法相對定向元素單獨法相對定向元素： 1 ， 1 ，2，2，

40、21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B在以左攝影中心在以左攝影中心為原點、左主核為原點、左主核面為面為XZ平面、平面、攝影基線為攝影基線為X軸軸的右手空間直角的右手空間直角坐標系中，左右坐標系中，左右像片的相對方位像片的相對方位元素稱元素稱2211=0解析法相對定向解析法相對定向單獨法相對定向元素單獨法相對定向元素： 1 ， 1 ， 2， 2， 2單獨法單獨法相對定向原理相對定向原理11220YZFBYZ011221122220FFFFFF相對定向元素計算相對定向元素計算n獲取已知數據獲取已知數據x0, y0, f, x1, y1, x2, y2n假定攝影基線假定攝影基線Bx=

41、 x1-x2n設定相對定向元素的初值設定相對定向元素的初值?0n由相對定向元素計算像空間輔助坐標由相對定向元素計算像空間輔助坐標X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2n逐點計算誤差方程式的系數和常數項并法化逐點計算誤差方程式的系數和常數項并法化n解法方程，求相對定向元素改正數解法方程，求相對定向元素改正數n求相對定向元素的新值求相對定向元素的新值n判斷迭代是否收斂（限差判斷迭代是否收斂（限差0.01=3105）一、絕對定向與絕對定向元素一、絕對定向與絕對定向元素二、解析絕對定向原理二、解析絕對定向原理三、絕對定向元素計算三、絕對定向元素計算四、地面坐標計算四、地面坐標計算絕對定向元素絕對

42、定向元素二絕對定向理論2、空間相似變換 ZXY TTTZYX2、空間相似變換二絕對定向理論 ZXY123123123aaabbbccc TTTZYX2、空間相似變換二絕對定向理論 TTTZYX ZXY123123123aaabbbccc2、空間相似變換二絕對定向理論 TTTZYX ZXY 000ZXY2、空間相似變換二絕對定向理論123123123aaabbbccc2、空間相似變換012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYccc絕對定向方程二絕對定向理論1、已知：地面控制點坐標（ ）和相應的模型點坐標（ ），求絕對方位元素。2、已知：模型點坐標（ ）和絕對方位元素，求所對應地

43、面點在地輔坐標系中的坐標（ ）。2、空間相似變換012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYccc空間相似變換公式的應用：TTTZ,Y,XZY,X,ZY,X,TTTZ,Y,X二絕對定向理論 ?2、空間相似變換012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYccca、絕對定向方程是非線性的，如何答解 7個絕對方位元素？b、控制點的數量、分布如何？二絕對定向理論3、絕對方位元素解算012312301230XXXYZZZTTTaaabbbYYcccdZdZdZdZdZZZZZdYdYdYdYdYYYYYdXdXdXdXdXXXXXTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

44、000000000二絕對定向理論3、絕對方位元素解算000000010000100001TTTTTTZZYYXXdddddZdYdXXtrYtrZtrXtrZtrYtrYtrZtrXtrddZYXMZtrYtrXtr1;00二絕對定向理論絕對定向絕對定向n這種變換數學上表示為，不同原點的三維空間坐這種變換數學上表示為，不同原點的三維空間坐標的空間相似變換：標的空間相似變換：n（Xtp， Ytp ， Ztp ）為地面控制點的地面攝影測量）為地面控制點的地面攝影測量坐標，坐標， （Xp， Yp ， Zp ）為模型點的攝影測量坐標，）為模型點的攝影測量坐標，為比例因子，為比例因子，R R為旋轉矩陣，

45、為旋轉矩陣， （X0， Y0 ， Z0 ）模型坐標原點在地面攝影測量坐標系下坐標模型坐標原點在地面攝影測量坐標系下坐標000tpptpptppXXXYYYZZZRX1Y1Z1PZpYpXpX2Y2Z2Aa1s1a2s2MZtpYtpXtpX0Y0Z0絕對定向元素絕對定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ，絕對定向元素絕對定向元素絕對定向元素絕對定向元素n未知數個數未知數個數7個，分別為個，分別為 ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ， ， ，需要七個方程需要七個方程n已知：一個地面控制點可以提供三個坐標，可列三個方已知：一個地面控制點可以提供三個坐標，可列三個方程，所以。需要提供程，所以。需

46、要提供兩個平高控制點和一個高程控制點兩個平高控制點和一個高程控制點或者或者兩個平面控制點和三個高程控制點，且三個高程點兩個平面控制點和三個高程控制點，且三個高程點不在一直線不在一直線；n生產中一般在模型四角布生產中一般在模型四角布四四個點個點000ZYXZYXZYXppptptptpRMZtpYtpXtpX0Y0Z0絕對定向公式絕對定向公式PYpXpAZp000ZYXZYXZYXppptptptpR絕對定向元素絕對定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ，問題問題提出提出如何求解模型點的坐標？如何求解地面點的坐標？模型點坐標的計算模型點坐標的計算n相對定向完之后，建立的模型叫相對定向完之后

47、，建立的模型叫立體立體模型，模型，立體模型上的點稱為立體模型上的點稱為模型點。模型點。n在求解相對定向元素時，模型基線在求解相對定向元素時，模型基線B是任意選取的，故模型的比例尺也是是任意選取的，故模型的比例尺也是任意的。任意的。n求解模型點的方法：求解模型點的方法：點投影系數前方點投影系數前方交會法交會法點投影法前方交會222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXssAssAssA211122211 12 2211 122XssYssZssBXXN XN XBYYNYNYBZZNZN Z12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZX

48、模型點坐標的計算模型點坐標的計算n點投影系數公式：點投影系數公式：22112211121221XZXZBZBXNX ZXZBZBXNX ZXZ222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXssAssAssA模型點坐標的計算模型點坐標的計算n單獨法相對定向時：單獨法相對定向時：BY=BZ=0,因此其點投因此其點投影系數分別為：影系數分別為：n模型內各模型點的坐標模型內各模型點的坐標 分別為：分別為：n左攝站點坐標：左攝站點坐標： XS1=0 YS1=0 ZS1=0211221121221BZNX ZX ZBZNX ZX Z模型點坐標的計算模型點坐標的計算n右攝站點坐標：右攝站點坐標： XS2=XS1+BX YS2=YS1+BY ZS2=ZS1+BZn一般模型點坐標：一般模型點坐標： Xm=XS1+N1X1 Ym=YS1+N1Y1=YS2+N