空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法

摄影测量学第一章 绪论1、摄影测量是从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。

2、摄影测量学的三个发展阶段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量4、摄影测量存在哪些问题第二章 单幅影像解析基础1、像主点：摄影机主光轴（摄影方向）与像平面的交点，称为像片主点。

像主距：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距（f ）。

2、航空摄影：利用安装在航摄飞机上的航摄仪，在空中以预定的飞行高度度沿着事先制定好的航线飞行，按一定的时间间隔进行曝光摄影，获取整个测区的航摄像片。

空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机物镜主光轴近似与地面垂直。

Hf L l m ==1 （m —像片比例尺分母，f —摄影机主距，H —平均高程面的摄影高度 H=m ·f ） 3、相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，称为摄影航高。

绝对航高是相对于平均海平面的航高，是指摄影机物镜在摄影瞬间的真实海拔高。

通过相对航高H 与摄影地区地面平均高度H 地计算得到：H 绝=H+H 地5、航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称，重叠度一般要求在60%以上； 旁向重叠：两相邻航带像片之间的影像重叠，重叠度要求在30%左右。

6、中心投影：当投影会聚于一点时，称为中心投影； 正射投影：投影射线与投影平面成正交。

中心投影：投影射线会聚于一点（投影射线的会聚点称投影中心） 投影 斜投影：投影射线与投影平面成斜交 平行投影正射投影：投影射线与投影平面成正交7、透视变换中的重要的点线面：① 由投影中心作像片平面的垂线，交像面于o ，称为像主点；像主点在地面上的对应点以O 表示，称为地主点。

② 由摄影中心作铅垂线交像片平面于点n ，称为像底点；此铅垂线交地面于点N ，称为地底点。

③ 过铅垂线SnN 和摄影方向SoO 的铅垂面称为主垂面（W ），主垂面即垂直于像平面P ，又垂直于地平面E ，也垂直于两平面的交线透视轴TT 。

1.数字摄影测量的分类:按距离远近分: 航天摄影测量, 航空摄影测量, 近景摄影测量, 显微摄影测量按用途分: 地形摄影测量, 非地形摄影测量按处理手段分：模拟摄影测量, 解析摄影测量, 数字摄影测量2.摄影测量三个发展阶段的特点:3.框标机械框标设在框架的每一边的中点, 光学框标设在框架的角隅上4.摄影测量对航空摄影有哪些基本要求:（1）空中摄影采用竖直摄影方式, 即摄影瞬间摄影机物镜的主光轴近似与地面垂直；（2）航摄比例尺的选取要以成图比例尺、摄影测量内业成图方法和成图精度等因素来考虑选取；（3）航向重叠度（同一条航线内相邻像片之间的影像重叠）一般要求在60%以上, 旁向重叠度（两相邻航带像片之间的影像重叠）要求在30%左右；（4）航带弯曲度一般规定不得超过3%；（5）像片的旋偏角一般要求小于6°, 最大不应大雨8°5.中心投影及正射投影:当投影射线聚于一点时的投影称为中心投影；6.正片负片位置及何时用正负片:负片位置: 投影平面和物点位在投影中心的两侧正片位置: 投影平面和物点位在投影中心同一侧摄影时的位置是负片位置, 解算时的位置是正片位置, 为了解算的方便, 像点和物点之间的几何关系并没有改变；7.透视变换重要的点、线、面投影中心S（主光轴: 过投影中心S垂直于像平面P的光线）像主点o: 主光轴与像平面的交点o地主点O: 主光轴与地面对应点像底点n:过投影中心S的铅垂线SN与像平面交点n地底点N: 过投影中心S的铅垂线SN 与地面点交点N.倾斜角------主光轴SO与主垂线SN夹角α等角点c : 倾斜角α的平分线SC与像平面P的交点cSo : 摄影机的主距&像片主距用f表示；TT: 迹线&透视轴像平面和地平面的交线；SO：摄影方向, 表示摄影瞬间摄影机主光轴的空间方位；SN: 是投影中心S相对于相对于过地底点N的地平面的航高；vv: 主纵线, W和P的交线VV：摄影方向线, W和E的交线P: 像平面；E: 地平面；W：主垂面：过铅垂线SnN和摄影方向线SoO的铅垂面；P⊥W,W ⊥E, W ⊥TT8.等角点的特性:根据等角点的特性, 可以在倾斜航摄像片上以等角点c为角顶量出某一角度, 来代替在地面以点C为测站实地量测的水平角。

摄影测量与遥感概论第一章绪论1.摄影测量：是利用光学或者数码摄影机获取的影像，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。

分类：按距离远近：（1）航天摄影测量（2）航空摄影测量（3）地面摄影测量（4）近景摄影测量（5）显微摄影测量按用途：（1）地形摄影测量（2）非地形摄影测量按处理手段：（1）模拟摄影测量（2）解析摄影测量（3）数字摄影测量用途：（1）地形测量领域：各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像图、景观图；建立各种数据库；提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据（2）非地形测量领域：生物医学；公安侦破；古文物、古建筑；建筑物变形监测2.摄影测量发展的三个阶段：模拟摄影测量（1851-1970）；解析摄影测量（1950-1980）；数字摄影测量（1970-现在）3.4D产品的含义：DLG（Digital Line Graphic 数字线划地图）DRG（Digital Raster Graphic 数字栅格地图）DEM（Digital Elevation Model 数字高程模型）DOM（Digital Orthpphoto Map 数字正射影像图）5.影像信息科学：是一门记录、存储、传输、量测、处理、翻译、分析和显示由非接触传感器获得的目标及其环境信息的科学、技术、和经济实体。

第二章单张航摄像片解析1.航空摄影测量的基本要求：（1）航摄倾角（相片倾角）：摄影主光轴与铅垂方向的夹角α（α<3°）（2）摄影比例尺：航摄像片上的一段线l与地面上相应线段L之比视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应水平距L之比为摄影比例尺1 m =lL=fHf为摄影机主距，H为航高（3）像片的重叠度：当相邻的两张像片拍摄景区有重叠时，重叠部分占整张像片的比例要求：航向重叠度（航线相邻两张照片的重叠度）p x>53% (60%~65%)旁向重叠度（相邻航线像片的重叠度）p y>15% (15%~30%)（4）航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上而呈现为弯弯曲曲的折线，称为航线弯曲。

空间后交—前交程序设计(实验报告)姓名：班级：学号：时间:空间后交-前交程序设计一、实验目的用 C 、VB或MATLAB语言编写空间后方交会-空间前方交会程序⑴提交实习报告：程序框图、程序源代码、计算结果、体会⑵计算结果：像点坐标、地面坐标、单位权中误差、外方位元素及其精度二、实验数据f=150。

000mm，x0=0，y0=0三、实验思路1。

利用空间后方交会求左右像片的外方位元素(1）.获取m（于像片中选取两点，于地面摄影测量坐标系中选取同点,分别计算距离，距离比值即为m)，x，y，f,X，Y,Z（2).确定未知数初始值Xs,Ys，Zs,q，w,k（3）.计算旋转矩阵R(4）.逐点计算像点坐标的近似值(x），（y）(5）。

组成误差方程式(6)。

组成法方程式（7).解求外方位元素（8）。

检查是否收敛，即将求得的外方位元素的改正数与规定限差比较，小于限差即终止；否则用新的近似值重复步骤(3）-（7）2。

利用求出的外方位元素进行空间前交，求出待定点地面坐标(1）.用各自像片的角元素计算出左、右像片的方向余弦值，组成旋转矩阵R1，R2(2）。

根据左、右像片的外方位元素，计算摄影基线分量Bx，By，Bz(3)。

计算像点的像空间辅助坐标（X1,Y1，Z1）和（X2，Y2,Z2）（4）.计算点投影系数N1和N2(5）。

计算未知点的地面摄影测量坐标四、实验过程⑴程序框图函数AandL%求间接平差时需要的系数％%％已知％a=像点坐标x，b=像点坐标y,f内方位元素主距%φ=q，ψ=w，κ=k%像空间坐标系X,Y，Z%地面摄影测量坐标系Xs,Ys,Zsfunction ［A1，L1，A2，L2］=AandL（a，b，f,q,w,k,X，Y，Z,Xs,Ys,Zs) %％％％％%％％%%％选择矩阵元素a1=cos（q)＊cos(k)—sin(q）＊sin(w）*sin(k）;a2=-cos(q)＊sin(k)—sin(q）＊sin(w）＊cos（k)；a3=-sin(q）*cos(w);b1=cos(w）*sin(k)；b2=cos（w）*cos（k)；b3=—sin(w);c1=sin（q)*cos(k)+cos（q)＊sin(w）*sin（k)；c2=—sin（q）＊sin(k)+cos（q)*sin(w）*cos（k)；c3=cos(q)＊cos(w);％%％%％％％共线方程的分子分母X_=a1*(X—Xs）+b1*（Y-Ys)+c1＊（Z-Zs);Y_=a2*(X-Xs)+b2＊（Y—Ys)+c2＊（Z-Zs);Z_=a3＊(X—Xs)+b3＊（Y—Ys）+c3*(Z-Zs）;％％％％%％%近似值x=-f＊X_/Z_；y=-f＊Y_/Z_;％％％％%％％A组成L组成a11=1/Z_＊（a1＊f+a3＊x)；a12=1/Z_＊(b1＊f+b3＊x）；a13=1/Z_*(c1*f+c3＊x);a21=1/Z_*(a2＊f+a3＊y）;a22=1/Z_*（b2＊f+b3*y);a23=1/Z_＊(c2＊f+c3＊y）;a14=y*sin（w)-（x/f＊(x*cos(k)—y*sin（k））+f＊cos（k）)*cos(w）;a15=-f*sin(k)—x/f＊（x*sin（k）+y*cos(k));a16=y；a24=—x*sin(w）-（y/f＊（x*cos(k)-y*sin(k)）—f＊sin(k））*cos（w）；a25=-f*cos（k）-y/f*(x*sin（k）+y*cos(k));a26=-x;lx=a—x；ly=b-y;％%%%%%％％%组成一个矩阵，并返回A1=[a11,a12，a13,a14,a15，a16];A2=［a21,a22,a23，a24,a25，a26];L1=lx;L2=ly;函数deg2dms％%％%％%％％角度转度分秒function y=deg2dms(x）a=floor(x)；b=floor(（x-a)＊60);c=(x-a—b/60）＊3600；y=a+（b/100）+(c/10000);函数dms2deg%%％％%度分秒转度function y=dms2deg（x）a=floor(x）；b=floor((x-a)＊100）；c=（x-a—b/100)*10000；y=a+b/60+c/3600;函数ok%％％％％%%％%%%％％％目的是为了保证各取的值的有效值%％xy为n*1，a为1＊nfunction result=ok(xy，a)format short gi=size（xy，1)；for n=1:io=xy（n)—floor(xy(n,1));o=round（o＊（10^a（n))）/(10^a(n）);xy(n，1)=floor(xy（n,1）)+o;endformat long gresult=xy;函数rad2dmsxy%%％%求度分秒表现形式的三个外方位元素，三个角度function xydms=rad2dmsxy(xy)［a,b,c，d，e,f]=testvar(xy）;d=deg2dms（rad2deg(d））；e=deg2dms（rad2deg(e))；f=deg2dms(rad2deg(f）);xydms=[a,b，c,d,e，f］';函数spacehoujiao％％%％%%%空间后交％%% f%％输入p（2*n,1）%％像点坐标x,y,X,Y，Z,均为（n,1）function ［xy,m，R］=spacehoujiao(p，x,y，f,X，Y,Z）format long；%%％%％权的矢量化,这是等精度时的，如果非,将函数参数改为PP=diag（p)；％％求nj=size（X，2）；%％初始化Xs=0；Ys=0;Zs=0;for n=1：jXs=Xs+X（n）；Ys=Ys+Y(n）;Zs=Zs+Z(n）;endSx=sqrt((x（2）-x(1）)^2+(y（2)—y(1)）^2);％%％%两像点之间距离Sd=sqrt(（X(2）-X（1))^2+(Y（2）-Y（1))^2);%％%％两地面控制点之间距离m=Sd/Sx; ％％％％图像比例系数Xs=Xs/j;Ys=Ys/j;Zs=m*f+Zs/j；m0=0;q=0;w=0;k=0;i=0;a=rand(2*j,6）；l=rand（2＊j，1);％％％％for n=1:j[a（2＊n—1,:)，l(2*n—1,1）,a(2＊n,：），l(2*n,1）］=AandL(x(n)，y（n),f,q，w，k，X(n)，Y（n），Z(n），Xs,Ys,Zs);enddet=inv（a’＊P*a）*transpose（a)*P*l;％%%%%%％％％循环体while 1％％％％％%%％%％％％％%％％[dXs,dYs,dZs，dq,dw,dk]=testvar(det）;detXs=abs（dXs）；detYs=abs（dYs)；detZs=abs(dZs)；detq=abs(dq)；detw=abs（dw)；detk=abs（dk)；%%％％%%％%%if （（detXs<0。

《摄影测量与遥感》习题集一、名词解释摄影测量与遥感、像平面坐标系、相机主距、单片空间后方交会、主合点、GPS辅助空中三角测量、量测相机、非量测相机、航高、DEM、摄影比例尺、航向重叠度、旁向重叠度、数字微分纠正、摄影基线、内方位元素、外方位元素、采样、重采样、像点位移、解析空中三角测量、绝对定向、相对定向、空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、温度分辨率、大气窗口、正解法数字微分纠正、反解法数字微分纠正二、填空题1．摄影测量与遥感要解决的是所获信息的“2W"问题，即___________和___________这两大问题.2。

摄影测量的发展经历了_______、_______和_______三个阶段.3.同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称为_______，一般在_____以上。

相邻航线的重叠称为_______,重叠度要求在_____以上。

4.摄影中心且垂直于像平面的直线叫做 _________,它与像平面的交点称为______。

5.全数字摄影测量一般分为_______和________两种方式。

6.航空摄影像片为地面景物的_________投影。

7.摄影测量中常用的坐标系有_______、_______、_______、_______、_______。

8.像点a、摄影中心S和物点A在同一条直线上,这三点之间的数学关系式称为。

9.利用航摄像片上三个以上像点坐标和相应的地面点坐标，计算像片的外方位元素的工作，称为。

10.相对定向的目的是，最少需要对点。

11.解求单张像片的外方位元素最少需要个点。

12.采用连续法对像对进行相对定位时,通常采用_______________________作为描述两张像片相对位置的像空间辅助坐标系。

13.单元模型的绝对定向最少需要_______个平高点和_______个高程地面控制点。

14.两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要______个_______和___ 个_______地面控制点。

一、名词解释1摄影测量学 2航向重叠3单像空间后方交会 4相对航高5解析空中三角测量 6外方位元素7核面 8绝对定向元素二、问答题1.写出中心投影的共线方程式并说明式中各参数的含义。

2.指出采用“后方交会+前方交会”和“相对定向+绝对定向”两种方法计算地面点坐标的基本步骤。

3.简述利用光束法（一步定向法）求解物点坐标的基本思想。

4.简述解析绝对定向的基本过程。

5.简述相对定向的基本过程。

6.试述航带网法解析空中三角测量的基本步骤。

二、填空1摄影测量的基本问题，就是将_________转换为__________。

2人眼产生天然立体视觉的原因是由于_________的存在。

3相对定向完成的标志是__________。

三、简答题1两种常用的相对定向元素系统的特点及相对定向元素。

2倾斜位移的特性。

3单航带法相对定向后，为何要进行比例尺归化？怎样进行？4独立模型法区域网平差基本思想。

5何谓正形变换？有何特点？四、论述题1空间后方交会的计算步骤。

2有三条航线，每条航线六张像片组成一个区域，采用光束法区域网平差。

（1）写出整体平差的误差方程式的一般式。

（2）将像片进行合理编号，并计算带宽，内存容量。

（3）请画出改化法方程系数阵结构简图。

参考答案：一、1是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构想信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄影的对象本质提供各种资料的一门学科。

2供测图用的航测相片沿飞行方向上相邻像片的重叠。

3知道像片的内方位元素，以及三个地面点坐标和量测出的相应像点的坐标，就可以根据共线方程求出六个外方位元素的方法。

4摄影瞬间航摄飞机相对于某一索取基准面的高度。

5将中心投影转换成正射投影时，经过投影变换来消除相片倾斜所引起的像点位移，使它相当于水平相片的构象，并符合所规定的比例尺的变换过程。

6是将建立的投影光束，单元模型或航带模型以及区域模型的数字模型，根据少数地面控制点，按最小二乘法原理进行平差计算，并求加密点地面坐标的方法。