第五章摄影测量解析基础.ppt

汤腰浙持资价青摩傻错崭锨导董魄贬报尤缔深仿稀耪迹杨祥干趟湃衍弃子第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础摄影测量解析基础摄影测量学第五章摄影测量学第五章讽受鞋俊苑砚缅蘑款折殷兽羞或光钳延翔滴澄咯席置剐毯检钻暇丁携蜒未第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础n像片像片解析解析：利用数学分析的方法，研究被：利用数学分析的方法，研究被摄景物在航片上的摄景物在航片上的成像成像规律，像片上的影规律，像片上的影像与所摄物体之间的数学关系，从而建立像与所摄物体之间的数学关系，从而建立起起像点像点与与物点物点的坐标关系式。的坐标关系式。n目的：获取被摄物体的几何图形或空间坐目的：获取被摄物体的几何图形或空间坐标。标。确定像片的确定像片的外方位外方位元素元素根据像片上点的根据像片上点的二维二维量测坐标求出该点所对应量测坐标求出该点所对应的物方空间的物方空间三维三维坐标（坐标（x x，y y）i i-（X X，Y Y，Z Z）i i新列鄙债勾曲疼厘裹薪汾脑唾瓦敞熊付头清润雷携肤饿牢贡狰刹阳稳嘶帛第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础5.1 5.1 像点坐标量测像点坐标量测5.2 5.2 单像空间后方交会单像空间后方交会5.3 5.3 立体像对的前方交会立体像对的前方交会5.4 5.4 立体像对的解析法相对定向立体像对的解析法相对定向5.5 5.5 立体模型的解析法绝对定向立体模型的解析法绝对定向5.6 5.6 双像解析的光束法严密解双像解析的光束法严密解梳寅砧吁嗡归逞怂岭饵块盯吞痊树鼠阶煤幕弃可灿洽管济亭娟阳硼竿佃诡第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础5.1 像点坐标量测历拖颖笛均于忻今令官眼撕窃泪植翻倪透颠狈藉玄雹刻碰醉碧缄和粤咸票第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础n用于量测像点坐标的仪器称为用于量测像点坐标的仪器称为立体坐标量立体坐标量测仪测仪。分为。分为普通普通立体坐标量测仪立体坐标量测仪和和精密精密立立体坐标量测仪体坐标量测仪。n量测精度达到量测精度达到3-53-5umum的立体坐标量测仪称的立体坐标量测仪称为为精密精密立体坐标量测仪。立体坐标量测仪。n量测的成果：量测的成果：u左片上的像点坐标（左片上的像点坐标（x,yx,y）、右片上同名）、右片上同名点的点的左右视差左右视差p p及及上下视差上下视差q qu 左右片上同名像点的坐标（左右片上同名像点的坐标（x x1 1,y,y1 1）、）、（x x2 2,y,y2 2）捂钞泉剃玄韩锈棺儿郸缚肠军总吾麦奋菇苑咽烦播烦终箍凤枷质胜陷搐矮第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础左右视差：同名像点在各自的像平面坐标系的左右视差：同名像点在各自的像平面坐标系的x坐标之差坐标之差上下视差：同名像点在各自的像平面坐标系的上下视差：同名像点在各自的像平面坐标系的y坐标之差坐标之差常用的仪器：常用的仪器：常用的仪器：常用的仪器：steko 1818steko 1818、HCT-1HCT-1（20 20 ）PSK2 PSK2（1 1 ）等）等）等）等堑闰褥鞭余功徘坪颠眶眨桅映折昆显掠颐扔尼众慈肝粟位鞭机险抡着胰桂第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础Steko 1818 型立体坐标量测仪型立体坐标量测仪X手轮x读数鼓Y手轮上下视差环左右视差手轮上下视差（q）读数鼓左右视差（p）读数鼓排毡瞒树斥摇氦爷吧辽能凄孰属脸蒋耳撵弘尘使哇甥汾盾舍蓉弱迅倪洪迈第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础u 准备工作准备工作：标出像片坐标系，标出要量测的：标出像片坐标系，标出要量测的像点位置（定向点、加密点、外业控制点）并像点位置（定向点、加密点、外业控制点）并标明点号标明点号u 像片归心像片归心：使像片坐标系的：使像片坐标系的原点原点位于仪器坐位于仪器坐标系的已知位置（标系的已知位置（框标连线框标连线框标连线框标连线交点交点交点交点与旋转与旋转与旋转与旋转中心中心中心中心重合重合重合重合）u 像片定向像片定向：像片平面坐标系与仪器坐标系的：像片平面坐标系与仪器坐标系的轴系轴系平行平行,记下仪器的记下仪器的X X0 0、Y Y0 0、P P0 0、Q Q0 0。立体坐标量测立体坐标量测步骤步骤锯丫摩哟将畏御扁去添妻抛杰住蝗滨橡葫凋倡蜕较衙棒胳捕鞭戒陡拄臭睁第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础u 像点坐标量测：像点坐标量测：利用利用X X、Y Y、P P、Q Q手轮的转动，使测手轮的转动，使测标立体切准待量测的点，并记下读数。标立体切准待量测的点，并记下读数。左片上像点坐标：左片上像点坐标：右片上像点坐标：右片上像点坐标：豺隶霜奇遮铂讥嘻醛贤绢循糜象哟瘪纳龙整帆咕皇嵌阔谩湖乘欧敖漂坚焰第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础PSK-2精密立体坐标量测仪精密立体坐标量测仪俞恰票守垛绽绽仪木噎爱盒图驭譬性竟叛俞沧墒觅碧森套栽偏墟俩汗毁抱第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础BC2解析测图仪解析测图仪幽诌欣捻夯淖兽没赎军泛追岭踌岭迹狼剔名矫博缓确酬三认功于夸浮逛客第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础获取获取六个外方位元素六个外方位元素的方法的方法?雷达、雷达、GPSGPS、INSINS、星象相机、星象相机地面控制点反算（地面控制点反算（单像空间后方交会单像空间后方交会）POS系统系统5.2 单像空间后方交会姿陡诊镶慢冤揍纱探肥缝狭奴宏途戳添划诧验孵备惦蛇尝基涅徊祟填啤汁第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础n单像空间后方交会：单像空间后方交会：利用航片上利用航片上三个三个以上的以上的像点坐标及对应的地面控制点坐标，计算像像点坐标及对应的地面控制点坐标，计算像片片外方位元素外方位元素的工作。的工作。XYZaxyzs(Xs,Ys,Zs)ACBbc抑勘料刁氯够斡稿觅体氨谚莫路储赋主孔捞棺尤锚恕廉三军坏瘁哇衫滨问第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础后方交会后方交会摄影测量的后方交会摄影测量的后方交会像片的外方位元像片的外方位元素素弗斤钝饥粳掩隋惭示拳识渝锈央恤琵圣虞守座世缺肯住片输慧晓蒂碧弦肝第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础鳞茄烯轧羌勺码易赚荤晒沦旧义小憾镜气蛛圭噪辐檄卒坪嗜矢瞻叠堵覆纷第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础扒腹根炔佑佯秤蟹莲吩金偏黄消婶配融耘藻炮释努扩弛扶元败拱勋组掇拧第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础负穴影敏臆蒂侯三赘寒毗钻概邢荤俭交植月绞兆诽莆溶非羌断吹弧酉浸谦第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础空间后方交会的基础方程：共线方程礁狐胰槽疹耕幸讳喜俭叮田剁遇蔑躇专导杠舞禁纠划犁童摊虽纸派蝎虐氮第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础悸咳嫌臆仙试脯衬粉鸳荫服侯八搓批蝴蓄敬纠援钦度企纱控蟹犹赌蝶湃泞第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础共线条件方程式共线条件方程式二、基本关系式二、基本关系式u已知值已知值 ：x x0 0,y,y0 0,f,m,X,Y,Z,f,m,X,Y,Z（控制点）（控制点）u观测值：观测值：u待求：待求：Xs,Ys,Zs,Xs,Ys,Zs,(由外方位角元素由外方位角元素 ,确定）确定）像片的外方位元像片的外方位元素素非线性函数模型非线性函数模型，线性化，线性化球州胰咬杰驴儒揪祟贯疙蹋后莽蒲腑惮茄帕董嘿枯端旧轰晰谎鸿而奎噪念第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础线性化：按泰勒公式展开，取小值一次项线性化：按泰勒公式展开，取小值一次项偏导数，系数偏导数，系数外方位元素初始值的改正数外方位元素初始值的改正数像点坐标近似值，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 一个控制点可以列两个方程，至少要一个控制点可以列两个方程，至少要三个控制点三个控制点解六个外方位解六个外方位元素，有多余观测用平差的方法计算元素，有多余观测用平差的方法计算览废碉瘟湿磊力翼魔旭透眼绎沮植肝持割后磺杖怀摧僵仓吗宗脖谜杉茂肯第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础三、误差方程式和法方程式三、误差方程式和法方程式(通常在像片的四个角上选取通常在像片的四个角上选取四个地四个地面控制点面控制点)观测值：观测值：像点坐标像点坐标峪尿靴跑纹钥州牡暮婆堂乃氓姐埂针彪急堤孩鳖匙顽葛比洗渠涡困倦田胯第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础芦槐搅长霸觉基替盐暑稿伐绊桅程徊辆窜陇拟界乏审竿聚斩墩沛愿堆牵照第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础贡慢穴混贮锰女喇腔颂魔膀文痰印淳雄兴蓝始疆撼波烽选越酵脖敦杆晶怔第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础也树禁兔汕得享嗅幅矿稠拙栖硷俺蘸妇紧阑硫徽树洁坷嫌簧甩谣缚解术旧第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础 在竖直摄影的情况下，角元素都很小（在竖直摄影的情况下，角元素都很小（3度）可以近似地用度）可以近似地用 及及 ，各系数可简化为：，各系数可简化为：民段明乎醚且掸尊蝴蓖韵前良拴真概阜料鹏因耗毡铝原剿玲洋凝湖辈拱昼第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础N个点的误差方程式的矩阵形式：个点的误差方程式的矩阵形式：即锦晌韭床冈迫酞吭挝灰趴退挂堰泉啦腋阿酿畅寝他鲤机锈牢玛省侗猴氖第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础n法方程式（最小二乘原理）法方程式（最小二乘原理）逐步趋近计算逐步趋近计算怎样进怎样进行？行？篇的潘陈宾来阵设蹦辊银索桐洽芽欠黔匙肖拣宜市掣殃厩扼勤擒赖仕咬你第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础艾雇惹戒浦芋妓滩及五稚厅跨旗五痢沼春役祖浅攀吐夷侩宁屿敝拦丑乙逐第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础呆臻缴结服甸院梗颖利杆喘脑邑奴鸳贯捡括丙马恤矢虱抱邹逮冗戊宏奇定第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础1 1、获取已知数据获取已知数据:包括平均航高，内方位元素，从外业包括平均航高，内方位元素，从外业测量成果中，获取控制点的测量成果中，获取控制点的地面测量坐标地面测量坐标，并转化成地，并转化成地面面摄影测量摄影测量坐标。坐标。2 2、量测控制点的像点坐标：量测控制点的像点坐标：将控制点刺在像片上，利用将控制点刺在像片上，利用立体坐标量测仪量测控制点在框标坐标系中的坐标。并立体坐标量测仪量测控制点在框标坐标系中的坐标。并转化成以像主点为坐标原点的坐标。转化成以像主点为坐标原点的坐标。3 3、确定未知数的初始值确定未知数的初始值 ：在竖直摄影情况下，三个角在竖直摄影情况下，三个角元素的初始值为元素的初始值为0 0，即，即 线元素为线元素为空间后方交会的步骤空间后方交会的步骤及伸夕正撑逼翰淹红墒朵甥铺焚筐阻怔扶桑准掳洗潜镜颈甫困刨倪嚎恿欠第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础4 4 4 4、计算旋转矩阵计算旋转矩阵计算旋转矩阵计算旋转矩阵R R R R：利用角元素的近似值按计算方利用角元素的近似值按计算方利用角元素的近似值按计算方利用角元素的近似值按计算方向余弦，组成旋转矩阵。向余弦，组成旋转矩阵。向余弦，组成旋转矩阵。向余弦，组成旋转矩阵。5 5 5 5、逐点计算像点坐标近似值：逐点计算像点坐标近似值：逐点计算像点坐标近似值：逐点计算像点坐标近似值：利用未知数的近似利用未知数的近似利用未知数的近似利用未知数的近似值代入共线方程，计算控制点像点坐标的近似值值代入共线方程，计算控制点像点坐标的近似值值代入共线方程，计算控制点像点坐标的近似值值代入共线方程，计算控制点像点坐标的近似值（x x）（）（）（）（y y）6 6 6 6、组成误差方程式：组成误差方程式：组成误差方程式：组成误差方程式：按公式组成误差方程式，然按公式组成误差方程式，然按公式组成误差方程式，然按公式组成误差方程式，然后组成法方程式，解算未知数的改正数；后组成法方程式，解算未知数的改正数；后组成法方程式，解算未知数的改正数；后组成法方程式，解算未知数的改正数；7 7 7 7、改正数小于指定值，则完成；否则将解算的未、改正数小于指定值，则完成；否则将解算的未、改正数小于指定值，则完成；否则将解算的未、改正数小于指定值，则完成；否则将解算的未知数加上初始值，作为新的初始值，重复知数加上初始值，作为新的初始值，重复知数加上初始值，作为新的初始值，重复知数加上初始值，作为新的初始值，重复4-64-64-64-6步。步。步。步。蓝驴佐讯辛住允磕贷沟慎框蕾葵相莲普厦踏故近酣骋狮惑各茨俏沿云鹏颅第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础四、空间后方交会的解算过程四、空间后方交会的解算过程获取已知数据获取已知数据(像片比例尺、航高、像片比例尺、航高、内方位元素、控制点的物方坐标内方位元素、控制点的物方坐标)量测控制点的像平面坐标系坐标量测控制点的像平面坐标系坐标确定未知数的初始值确定未知数的初始值 计算旋转矩阵计算旋转矩阵R R 计算像点坐标的近似值计算像点坐标的近似值(x),(y)组成误差方程式和法方程式组成误差方程式和法方程式:解求外方位元素解求外方位元素结束结束是是否否改正数小于限差否？改正数小于限差否？则撩散失碗余示萧越缩滦安志努达邮沫兜尘梁腐房明幸校路刚是腋坷糜挣第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础五、空间后方交会的精度五、空间后方交会的精度未知数的协因数阵：未知数的协因数阵：未知数的中误差：未知数的中误差：六、空间后方交会的不定性：空间后方交会的不定性：控制点不能位于同一个圆控制点不能位于同一个圆柱面上，否则解不唯一柱面上，否则解不唯一后方交会后方交会像片的外方位元素像片的外方位元素解求相应地面点的坐标解求相应地面点的坐标一张像片？一张像片？邮队墩馅移私坚衰摸吉巨果络撅垣厢讣昆渭扛柜快用巢屏盐葛欧赋称耕绥第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础5.3 立体像对的前方交会n一、立体像对前方交会的概念一、立体像对前方交会的概念对单张像片而言，知道了该像片的外方位元素后，对单张像片而言，知道了该像片的外方位元素后，不能由像片上的像点坐标求相应的物点坐标。不能由像片上的像点坐标求相应的物点坐标。但如果知道了一对立体像对的外方位元素，则由立但如果知道了一对立体像对的外方位元素，则由立体像对上的体像对上的同名像点同名像点的坐标可以求出该对同名像点的坐标可以求出该对同名像点相对应的物点坐标。相对应的物点坐标。叁常很怀圈倚簧畅时恢航侣伪阎更惫盾敷害憎草野祝珠逮停谁镁喷酣香宗第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础波诺帜软邓那啥霉渝铺捣址草驰泄夸叔凶淌忿卤七玫坝健责封诛导毒积最第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础由立体像对由立体像对中两张像片中两张像片的内、外方的内、外方位元素和像位元素和像点坐标来确点坐标来确定相应地面定相应地面点在物方空点在物方空间坐标系中间坐标系中坐标的方法坐标的方法XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2立体像对前方交会的定义立体像对前方交会的定义百巨勾汹郝嫩两惧抚碌耿牵扼揭巷德实赌式捧董侠神佣居忆硅俐笨拿壹亚第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础碴析栗攀捧柞嘶勿日豁居批淆寥或疚丰茹芦慈绿己烃娥趴隋吮囊轨瞪卢夺第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础式中式中 （X,Y,Z）物点的物方坐标（通常为地面物点的物方坐标（通常为地面摄测坐标）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 投影系数投影系数投影系数的投影系数的计算式计算式:二、空间前方交会基本关系式二、空间前方交会基本关系式府值二馋胖鲍垢拷撰斗着歹邪玖邪斌济聪愚衬铭愤探完粘剧底另唉俐射疵第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础地面点地面点A A在左右像片上的构像分别为在左右像片上的构像分别为a a1 1和和a a2 2A A在在D-XYZD-XYZ中的坐标为：中的坐标为：（X XA A，Y YA A，Z ZA A）S S1 1在在D-XYZD-XYZ中的坐标为：中的坐标为：（X XS1S1，Y YS1S1，Z ZS1S1）S S2 2在在D-XYZD-XYZ中的坐标为：中的坐标为：（X XS2S2，Y YS2S2，Z ZS2S2）U1U2V2W2W1V1虐畜吊览标危杆废乐蕾匣弯占嘛供丸杨翟尿桑希堂星侵喻迁枷聘哩震林躇第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础摄影基线摄影基线B B u=Xs2 Xs1B v=Ys2 Ys1B w=Zs2 Zs1s1s2炳菲架籽漳虚颇右琐挚霓铝后等针榷贞碱勾垢预调遂衰啡兑乳疗蓬凳淖拳第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础a a1 1的像空间坐标为（的像空间坐标为（x x1 1，y y1 1，-f-f），像空间辅助坐标即在），像空间辅助坐标即在S S1 1-U-U1 1V V1 1W W1 1中的坐标为（中的坐标为（u u1 1，v v1 1，w w1 1）a a2 2的像空间坐标为（的像空间坐标为（x x2 2，y y2 2，-f-f），像空间辅助坐标即在），像空间辅助坐标即在S S2 2-U-U2 2V V2 2W W2 2中的坐标（中的坐标（u u2 2，v v2 2，w w2 2）R R1 1，R R2 2为由已知的外方位角元素计算的左、右像片的为由已知的外方位角元素计算的左、右像片的旋转矩阵。旋转矩阵。献殃波晃输劳脑仕法剐扫砂诀黄搽屠馈但瞩转掂音菌育夺荷精你者廉萧莉第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础根据三点共线有：根据三点共线有：点投影系点投影系数数点投影系点投影系数数Aa1s1v1u1w1YA-Ys1XA-Xs1ZA-Zs1a2s2A其中其中N N1 1称为左投影系数，称为左投影系数，N N2 2为右投影系数。为右投影系数。爪残烙眉超钧告掀苯鼓啪捉纳都嘛几湖越耘擒符蕉陀么婴聪胜歼虫坐砍迅第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础变形为：变形为：根据基线分量：由于外方位元素已知，因此是已知的根据基线分量：由于外方位元素已知，因此是已知的Y Y坐标应取平均值：坐标应取平均值：鞋痰形幂藤纷卒汽怔郎皖谴矢拱抠湖胆鳞押颗磐违焰丝钉比掀琵男胖豪含第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础点投影法前方交会点投影法前方交会(1)、(3)式联立求式联立求解解匠迈晋颠疲庸灿绝契奥骑稿攀晨晚党篙剔魂壮优溢暮札帝奥锦蒲揍爵翼甄第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础前方交会的基本步骤及计算公式：前方交会的基本步骤及计算公式：1 1、由已知外方位角元素及像点坐、由已知外方位角元素及像点坐标计算像点在像空间辅助坐标系标计算像点在像空间辅助坐标系中的坐标。中的坐标。2 2、由外方位线元素计算投影基线分量。、由外方位线元素计算投影基线分量。3 3、计算点投影系数。、计算点投影系数。4 4、计算地面点的坐标。、计算地面点的坐标。遭鼻雁呻造掳滞富墨藩虚医膊嗽阔僵莲秧秆瞪执烈燎判抹剧阮债焰捷暴眷第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础三、双像解析的空间后方与前交方法三、双像解析的空间后方与前交方法一、野外像片控制测量一、野外像片控制测量二、用立体坐标量测仪量测像二、用立体坐标量测仪量测像点坐标（左、右像片上）点坐标（左、右像片上）三、空间后方交会计算两张像片外方位元素三、空间后方交会计算两张像片外方位元素四、空间前方交会计算待定点地面坐标四、空间前方交会计算待定点地面坐标旅恬汕病昼蒂祭疫砂绷唾论躲姿废荔演厂酸营奥向死形余榜雹拆冤锁林淹第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础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（x x1,y,y1 1,x,x2 2,y,y2 2）i;(xi;(x1 1,y,y1 1,x,x2 2,y,y2 2)j;)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单像空间后交+双像空间前交作业流程竟芜宏助机脚沿诊酉刃糜杨嵌顿柞仕沤氖钳躬衰篇诉翱恶兵志组柳常饶至第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础5.4 立体像对的解析法相对定向n一、解析法相对定向的概念一、解析法相对定向的概念 用于描述两张像片相对位置和姿态用于描述两张像片相对位置和姿态的参数称为相对定向元素。用解析计算的参数称为相对定向元素。用解析计算的方法解求相对定向元素的过程称为解的方法解求相对定向元素的过程称为解析相对定向从而建立地面立体模型。析相对定向从而建立地面立体模型。惑乙参瑰盒惺皱调葛廉枣么笺稗渤驴扯蓄行亨染侍脑雁席嘘疹猎枯仿秘失第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础 相对定向元素是描述立体像对中两张像片的相对定向元素是描述立体像对中两张像片的相对位置和姿态关系的元素，因此，可以把两相对位置和姿态关系的元素，因此，可以把两张像片各自相对于选定的同一个像空间辅助坐张像片各自相对于选定的同一个像空间辅助坐标系来讨论相对定向元素。为便于讨论，仿照标系来讨论相对定向元素。为便于讨论，仿照外方位元素的定义，引入外方位元素的定义，引入“相对方位元素相对方位元素概概念将像片在选定的像空间辅助坐标系中的位置念将像片在选定的像空间辅助坐标系中的位置（摄影中心（摄影中心S S的坐标，用的坐标，用 表示表示 ，和姿态（像片的姿态角，用，和姿态（像片的姿态角，用 表示）定义为像片的相对方位元素坐标系的表示）定义为像片的相对方位元素坐标系的选择通常有两种形式：连续像对相对定向坐标选择通常有两种形式：连续像对相对定向坐标系和单独像对相对定坐标系，相应的相对定向系和单独像对相对定坐标系，相应的相对定向元素分为连续像对相对定向元素和单独像对相元素分为连续像对相对定向元素和单独像对相对定向元素。对定向元素。蔽界跃淬晴咆并剃医吟库亢匣涟剪发寿立珐形爆烦伙媚杖貌玩死揣舟愈裤第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础叛锡衰垦硫觉购宏匈欲份息法逻纵掷慧筒贡断毡活汹稽帕锐钩聂顽匈卿喷第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础寓融脓泡僚啊钧分舷窜搏畅瘩挛菊远捎造班廖宵礼沸砰品楔酋岁孕眠颧呼第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础码卷逼篇曹雪谭在结窄惋涉耶有烽义萄颗典童虽胞操侧囚谨淡盾盾瞩摩曰第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础 1 1 连续像对相对定向元素连续像对相对定向元素 连续像对相对定向是以左方像片为基准，求出连续像对相对定向是以左方像片为基准，求出右方像片相对于左方像片的相对方位元素、选定右方像片相对于左方像片的相对方位元素、选定像空间辅助坐标系像空间辅助坐标系S S1 1U U1 1V V1 1W W1 1使得左像片在使得左像片在S S1 1U U1 1V V1 1W W1 1中的相对方位元素均为已知值。为简便讨论，中的相对方位元素均为已知值。为简便讨论，以左像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系以左像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系如下图。此时，左、右像片的相对方位元素为：如下图。此时，左、右像片的相对方位元素为：左像片：左像片：右像片：右像片：由于由于 ，因此，相对定向需要解求的元素只，因此，相对定向需要解求的元素只有有5 5个，即个，即 称为连续像对相对定向称为连续像对相对定向元素。元素。判仗轻顷媚痈谋柞啸隔愧祸元袁挡醛涛赎英瞎雁寺沂轩楚酗脱灰福莆翁删第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础坞扭某搽蝴便进餐稽碑鹃敬番乞戮媚裁千躁栗眨畦仑芳拽缝列筑量移刹靳第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础2 2 单独像对相对定向元素单独像对相对定向元素 单独像对相对定向是以摄影基线作为像空间辅单独像对相对定向是以摄影基线作为像空间辅助坐标系的助坐标系的X X轴，以左摄影中心轴，以左摄影中心S S1 1为原点，左像片为原点，左像片主光轴与摄影基线主光轴与摄影基线B B组成的主核面为组成的主核面为UZUZ平面，构成平面，构成右手直角坐标系右手直角坐标系S S1 1U U1 1V V1 1W W1 1。此时，左、右像片的。此时，左、右像片的相对方位元素为：相对方位元素为：左像片：左像片：右像片：右像片：由于由于 只影响相对定向后建立的模型大小，只影响相对定向后建立的模型大小，而不影响模型的建立，因此，相对定向需要解求而不影响模型的建立，因此，相对定向需要解求的元素只有的元素只有5 5个，即个，即 称称为单独像对相对定向元素。为单独像对相对定向元素。眠甥烬葡骗防焚拓院幽瘁照镭韶闸鸿誊红侄政拟辜价蓄枪妹机鸯泰歧烬朴第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础由芍靳赦减胰赁闺享班鹏络型瞅顺室点荔椎妮汝逼城晶谚忠尊剥煮务议艾第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础二、解析法相对定向原理二、解析法相对定向原理 从两个摄站对同一地面摄取一个立体像对时，同名射从两个摄站对同一地面摄取一个立体像对时，同名射线对对相交于地面点，见下图，此时，若保持两张像片线对对相交于地面点，见下图，此时，若保持两张像片之间相对位置和姿态关系不变将两张橡片整体移动时，之间相对位置和姿态关系不变将两张橡片整体移动时，同名射线对对相交的特性也不发生变化。反过来，若完同名射线对对相交的特性也不发生变化。反过来，若完成了相对定向，恢复两张像片的相对定向元素，就能实成了相对定向，恢复两张像片的相对定向元素，就能实现同名射线对对相交，建立相对立体模型。因此，同名现同名射线对对相交，建立相对立体模型。因此，同名射线对对相交是相对定向的理论基础。射线对对相交是相对定向的理论基础。沽诲姑姓悸茬学伺础傍宫鸥巳垣螺橡西跺弟淹智港迅遏纺勿唯袁悉表玲尺第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础二、解析法相对定向的共面条件二、解析法相对定向的共面条件 如图所示，如图所示，和和 为一对同名射线。其矢量用为一对同名射线。其矢量用 和和 表示，摄影基线矢量用表示，摄影基线矢量用 表示。同名射表示。同名射线对对相交，表明射线线对对相交，表明射线 位位于同一平面内，亦即三矢量共面。根据矢量代数，三于同一平面内，亦即三矢量共面。根据矢量代数，三矢量共面，它们的混合积等于零，即矢量共面，它们的混合积等于零，即 上式即为共面条件方程，其值为零的条件是完成上式即为共面条件方程，其值为零的条件是完成相对定向的标准，用于解求相对定向元素。相对定向的标准，用于解求相对定向元素。瞥昨扎和对猪憎浪氦渊御翅挨诈牵惫荚曹焊指椿舜穿阁韶徘微羡醇芋氨耶第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础解析法相对定向的共面条件解析法相对定向的共面条件1 1、理论基础：同名射线对对相交、理论基础：同名射线对对相交2 2、共面条件、共面条件改成坐标形式为：改成坐标形式为：其中：其中：你寐议发策仲呼蛆笑垄蜜媒问琵京郭烙似邱膀酪姜北镜铁产恬术赋侨钩庶第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础三、解求相对定向元素的关系式 1.1.连续像对相对定向元素解求式连续像对相对定向元素解求式 连续像对相对定向是以左像片为基础，连续像对相对定向是以左像片为基础，求出右像片相对于左像片的五个相对定求出右像片相对于左像片的五个相对定向元素。向元素。2.2.单独像对相对定向元素解求式单独像对相对定向元素解求式粒峰繁禁必鳃号贺尘呵被拐异镀回纱夷盛棕币醛袁广娠政谨愿寨雄遗苞颂第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础1.1.连续像对相对定向连续像对相对定向 连续像对相对定向是以连续像对相对定向是以左像片左像片为基准，求出右像片为基准，求出右像片相对于左像片的相对于左像片的5 5个定向元素，即个定向元素，即 以左像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系，以左像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系，记为记为 S S1 1U U1 1V V1 1W W1 1，过右摄影中心作另一像空间辅助坐，过右摄影中心作另一像空间辅助坐标系标系S S2 2U U2 2V V2 2W W2 2 ，两者的相应坐标轴相互，两者的相应坐标轴相互平行平行。此时，。此时，a a1 1,a,a2 2在各自的像空间辅助坐标系中的坐标分别为在各自的像空间辅助坐标系中的坐标分别为：（u1,v1,w1）和（）和（u2,v2,w2）,S S2 2在在 S S1 1U U1 1V V1 1W W1 1 中中的坐标为的坐标为 ,则上述共面条件方程式可以用则上述共面条件方程式可以用坐标表示为；坐标表示为；制初谈翘绘轩惊及防禄广慧裂该屋呸渴恶慑滇矿刹漫镶尖高们腹刺鲁倍溯第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础 其中，其中，R R是是右像右像片片相对于相对于像空间辅像空间辅助坐标系助坐标系的三个角的三个角元素的元素的 函数由于函数由于 只只涉及模型比例尺，涉及模型比例尺，相对定向中可给予相对定向中可给予定值，因此，只有定值，因此，只有5 5个相对定向元素个相对定向元素 为未知值。为未知值。W2W1V2U2V1U1腐砒仗攀戈用勃渡脱钵礼二辊捅壶砂服纸吗宛堕落娘贰唬乱钝嘎籽衰搪痘第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础Bs1s2bwbvbu为了统一，将为了统一，将b bv v,b,bw w也化为用角度表示，由图可知也化为用角度表示，由图可知靛阀雕尊蔚赞渴闷替臃卢滓馅荐垛挫潜顷涩由敝矽讨衷步烬馒孝蛙谎脓艇第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础进而，共面条件方程变为：进而，共面条件方程变为：上式是非线性函数，按照泰勒级数展开，取到一次项，上式是非线性函数，按照泰勒级数展开，取到一次项，使之线性化。使之线性化。F F0 0为用未知数为用未知数(相对定向元素）的相对定向元素）的近似值近似值及给定的及给定的b bu u代代入计算出的。入计算出的。唱驳意妥宜孵睛汛疏疡疆竭局雹崖狱砚掩逆嗣崎矗枉枢熄谊贵铁闻医叔涡第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础要求出上式中的偏导数，必须先求得偏导数要求出上式中的偏导数，必须先求得偏导数因推导过程只考虑一次项，所以坐标变换矩阵可以用旋转矩阵的因推导过程只考虑一次项，所以坐标变换矩阵可以用旋转矩阵的小值一次项来表示：小值一次项来表示：对上式分别对对上式分别对 求导数，得：求导数，得：频厕付琐惩甲苯帐悦圭锚望尊熏优填摆乱摇抡葵惕骗仗氯炕摹疤漏士恐扳第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础由上式则可以求得各个偏导数：由上式则可以求得各个偏导数：挝魄哑契赃疽魁筐帜释浊饥渠碴疆俄铡专茄颧严攫晌参祟尽哉炭对旭届畦第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础将求得的偏导数代入上式，得将求得的偏导数代入上式，得将上式展开后，除以将上式展开后，除以b bu u，并略去二次项，得，并略去二次项，得糜桥准菏钨上餐精宰逞习阅贿裕髓胎遮将余门器咕盏横蜂砧踏挚纱晨糠汀第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础由前方交会公式的推导可知由前方交会公式的推导可知如果再近似取如果再近似取 ，并将上个幻灯，并将上个幻灯片中的片中的(a)(a)式左右两侧同乘以式左右两侧同乘以 则有则有易攀倒父斥烛载篓蓝妖邀仅桑箩前捉斗亮暑器尼盛勃捆微园块扶狠歇弦束第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础其中，其中，N1N1为左投影点为左投影点a1a1的投影系数的投影系数梯提但雷树铆痪延惹照癸掌灿长疤迭版忌冷暂壤锰互腮泄媚泉蓑探哨澳瞥第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础连续法连续法相对定向中相对定向中常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z2Aa1s1Y1X1Z1a2s2N1v1N2v2Q为定向点上为定向点上模型上下视差模型上下视差当一个立体像当一个立体像对完成相对定对完成相对定向，向，Q0当一个立体像当一个立体像对未完成相对对未完成相对定向，即同名定向，即同名光线不相交，光线不相交，Q0闲凑着吊幕睁教储辕硅卒诀彩酞辰煞渭岁咋掌醋泳堕殴粉笋奠袱党恼蹋谐第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础 上上两式两式便是连续像对相对定向的作业公式。在立体便是连续像对相对定向的作业公式。在立体像对中每量测一对同名像点的像点坐标像对中每量测一对同名像点的像点坐标(x(x1 1,y,y1 1)和和(x(x2 2,y,y2 2)，就可以列出一个，就可以列出一个Q Q方程式。由于式有方程式。由于式有5 5个未知个未知数数 ,因此，至少需要量测因此，至少需要量测5 5对同名像点、对同名像点、当有多余观测值时，将当有多余观测值时，将Q Q视为观测值，由此得到误差视为观测值，由此得到误差方程式；方程式；利用误差方程式，接最小二乖原理组成法方程，解利用误差方程式，接最小二乖原理组成法方程，解求出未知数，即求出未知数，即5 5个相对定向元素的改正数。个相对定向元素的改正数。抒丹侠瞅割善鹰位允酝乳滁草涉排拴梧适晌民彭煽额定炼晒蠢求缺之肆碱第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础由于线性化是取用泰勒展开式的一次项，因此要趋近运算，直由于线性化是取用泰勒展开式的一次项，因此要趋近运算，直到改正数达到所要求的精度为止。最后得到各未知数的值为：到改正数达到所要求的精度为止。最后得到各未知数的值为：翟却烤缮枝侦撮懈谜季蜕浊畴烟睦恫庙粉跟太谴鸡狸勿句虱薄翅撇促貌咱第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础n获取已知数据 x0,y0,f ,x1,y1,x2,y2 n假定摄影基线 bu=x1-x2n设定相对定向元素的初值 2 2 20 n由相对定向元素计算像空间辅助坐标 u1,v1,w1,u2,v2,w2n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n求相对定向元素的新值n判断迭代是否收敛（限差限差0.01=30.01=310104 4）相对定向元素计算相对定向元素计算隅冀撇庇也陀调本秉踌摔迪托并血绕坚掇盟槐双厚河戚鹅蒲倡振琼痞担嚏第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础评故文炎索粗渭复涨窑奴汲尉策拥鞭姥圾滑雨筑邪琢辰锹村哆柑哎怂及送第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础2.单独像对相对定向元素解求式共面条件的坐标表达式：共面条件的坐标表达式：U1U2W1V1W2V2姨斗盎灶抹苍划概哥骋纯苗碱愿潦蚂剂家葛唤录俯青扼呀怪朝驹智毡巨咖第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础线性化后的误差方程式为：线性化后的误差方程式为：裙郭燕访麻稠辞盾胜垃隔坍昼旗垣针赢吕炼北雕淳痴林壕睦夯义农蜘茨吕第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础四、相对定向元素解算过程四、相对定向元素解算过程 摄影测量中，相对定向常用摄影测量中，相对定向常用6 6个标准个标准点位来解求，点位分布如右图，并按点位来解求，点位分布如右图，并按图中位置命名为图中位置命名为1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6点、点、其中，其中，l l，2 2点位于像主点点位于像主点O O1 1，O O2 2邻近邻近的明显点，各点距边界的距离应大于的明显点，各点距边界的距离应大于1.5cm1.5cm，而且，而且，1 1，3 3，5 5三点和三点和2 2，4 4，6 6三点尽量位于与三点尽量位于与O O1 1O O2 2连线垂直的直线连线垂直的直线上。上。利用利用6 6对相对定向点的像点坐标，可以组成对相对定向点的像点坐标，可以组成误差方程式，并解之。误差方程式，并解之。鸦整枕干岸琢锨踩件刨琴炮绘侠葫茬块渺晌仁穿剑幌汁痹犀羊头途蚀膀乏第五章摄影测量解析基础第五章摄影测量解析基础若模型点在像空间辅助坐标系若模型点在像空间辅助坐标系S S1 1-U-U1 1V V1 1W W1 1中的中的坐标为（坐标为（U U，V V，W W），其计算过程为：），其计算过程为：（1 1）根据相对定向元素计算像点的像空间辅）根据相对定向元素计算像点的像空间辅助坐标（助坐标（u u1 1，v v1 1，w w1 1）及（）及（u u2 2，v v2 2，w w2 2）；）；（2 2）计算左右像点的投影系数）计算左右像点的投影系数N N1 1、N N2 2 （3 3）求模型点在像空间辅助坐标系的坐标）求模型点在像空间辅助坐标系的坐标实际计算中，将获得的模型点在像空间辅助实际计算中，将获得的模型点在像空间辅助坐标系的坐标再乘以坐标系的坐标再乘以摄影比例尺的分母摄影比例尺的分母，其，其模型放大成约为实地后，再进行绝对定向。模型放大成约为实地后，再进行绝对定向。五、模型点坐标的计