航摄像片的方位元素课件.ppt

1、A1摄影测量学摄影测量学A2A3？数学分析方法第一步：数学描述，建立坐标系第二步：建立关系方程AaoSf航摄像片是地面的中心投影。如何建立像点与地面点之间的关系？A4飞行方向u 框标坐标系框标坐标系(o-xy)oxyGXGYGZO 大地坐标系是指高斯大地坐标系是指高斯平面坐标和高程所组成的平面坐标和高程所组成的左手空间系；左手空间系；描述地面点的空间位置；描述地面点的空间位置；摄影测量的成果最终转化摄影测量的成果最终转化到该坐标系中。到该坐标系中。GGGZYXO用于表示像点用于表示像点量测坐标量测坐标。A5XYP表示像点在表示像点在像平面内位像平面内位置的平面直置的平面直角坐标系。角坐标系。A

2、61像平面直角坐标系(p-xy)pxyoxypxy00yyyxxxA72像空间直角坐标系(S-xyz)xyoPyzxs-fA8tytxtztsxyAao地面测量坐标为国家统一坐标系，平面坐标系为高斯-克吕格三度带或六度带1980西安坐标系，高程坐标系为1985黄海高程系3 3地地面面测测量量坐坐标标系系(t t-XtXtYtYtZt)Zt)xyzA94 像空间辅助坐标系(S-XYZ)xyosxzyYXZtytxtztA10sxyAao原点为地面某一控制点，Ztp轴与地面测量坐标系的Zt轴平行，Xtp轴与航线一致MZtpXtpYtpA11xyzXYZAas(x,y,-f)(Xt,Yt,Zt)TY

3、tXtZtMZtpYtpXtpA12航空摄影测量的研究航空摄影测量的研究框标坐标系像平面坐标系O-xy地面测量坐标系T-Xt,Yt,Zt s-xyz s-XYZ P-Xp Yp Zp M-XtpYtp Ztp不能直接转换不能直接转换过渡坐标系过渡坐标系A13框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTO关系？关系？已知 问题的引出问题的引出A14A151像片的内方位元素：摄影物镜后节点与像片 之间相互位置的参数恢复内方位元素可恢复摄影时的摄影光束xycSfox0y0A16内方位元素内方位元素投影中心对航摄像片的相对位置叫做像

4、投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片的片的内方位内方位；确定内方位的独立参数叫做；确定内方位的独立参数叫做内内方位元素方位元素。确定确定投影中心投影中心对对像片像片的相对位置的参数；的相对位置的参数；oyx0 x0yoSf 内方位元素一般是已知的内方位元素一般是已知的 注意x0，y0都为小值都为小值框标坐标系像空间坐标系内方位元素00,xyfxyzA17内方位元素内方位元素框标坐标系、像平面坐标系、框标坐标系、像平面坐标系、像空系之间的关系像空系之间的关系oyx0 x0yoSfxyz xx yy0 x0ya），（yx a），（fyx00,xyfA18内方位元素内方位元素每条摄影光线在像空系中有

5、一每条摄影光线在像空系中有一个确定的方向。个确定的方向。作用：作用：1、像点的框标坐标系向像空系的、像点的框标坐标系向像空系的改化；改化；2、确定摄影光束的形状；、确定摄影光束的形状；SxyoaAfzxy),(yx00,xyfA192像片外方位元素：已建立的摄影光束，确定像片摄 影瞬间在地面直角坐标系中空间 位置和姿态的参数XYZApSA20三个直线元素，描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐标值(Xs、Ys、Zs)。三个角元素(、)，表示摄影光束空间姿态(像片在摄影瞬间空间姿态的要素）XYZApSXsYsZsA21框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系?内方位元

6、素?关系?关系已知？00,xyfA22SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTO外方位元素外方位元素像空间坐标系地面辅助坐标系外方位元素关系?A23外方位元素外方位元素外方位线元素外方位线元素:确定像空系的原点确定像空系的原点S S在地辅系中的坐标；在地辅系中的坐标；外方位角元素外方位角元素:确定像空系三轴在地辅系中的方向。确定像空系三轴在地辅系中的方向。A24SoAaxyxyxyzTXTYTZTO确定像空系的原点确定像空系的原点S S在地辅系在地辅系中的坐标；中的坐标；SSSZYX、外方位线元素外方位线元素A25ZYX确定像空系三轴在地辅系中的方向。确定像空系三轴在地辅系中的方向。

7、Soxyxyz、VA、外方位角元素外方位角元素A26、作用作用XZzY、A27oxyyxzSYXZo x OMNh、作用作用、A28第一次旋转第一次旋转XYXYZS、绕绕Y轴轴YXZXYA29、第二次旋转第二次旋转绕绕 轴轴 xyXSZX YXYoA30、绕绕 轴轴第三次旋转第三次旋转 SxyyxzozA31、Y-X-Z、xOoyyxzSYXZo MNh以以Y Y为主轴的外方位角元素为主轴的外方位角元素A32框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系?内方位元素外方位元素关系?关系已知00,xyfSSSZYX、x 、yv、线元素：角元素：内方位元素3个，外方位元素6个

8、。A331）以Y轴为主轴的、XYZAXsYsZsooxXYZNS旁向倾角航向倾角像片旋角xyA342）以X轴为主轴的，、，、，航向倾角,旁向倾角，像片旋角，XYZASXYZNXsYsZsooY，xyA353）以Z轴为主轴的A、方位角A像片倾角像片旋角XYZASXYZNAxyA361 像点的平面坐标变换yxAyxyxAyx1cossinsincoscoscoscoscosyyxyyxxxA三、像点坐标变换xypxyaA370000001cossinsincosyxyxAyxyxyxyxyxAyxxypxyoy0 x0aA382 2 像点空间坐标变换像点空间坐标变换zZyZxZzYyYxYzXyX

9、xXcccbbbaaaRfyxRZYXcoscoscoscoscoscoscoscoscos321321321R称为旋转矩阵，R为正交矩阵，由三个独立参数确定xyozxysXYZA391 1）以）以Y Y轴为主轴的轴为主轴的、系统的坐标变换系统的坐标变换S-XYZ绕Y轴旋转角到S-XYZZYXZYXRZYXcos0sin010sin0cosXYZSXZaA40S-XYZ绕X轴旋转角到S-XYZZYXZYXRZYXcossin0sincos0001YXZSY ZaA41S-XYZ绕Z轴旋转角到S-XYZ(s-xyz)fyxfyxRZYX1000cossin0sincosaXZYSXYA42fyx

10、RfyxRRRZYX3213213211000cossin0sincoscossin0sincos0001cos0sin010sin0coscccbbbaaaRRRR以Y轴为主轴的、系统的坐标变换A43123123123co sco ssinsinsinco ssinsinsinco ssinco sco ssinco sco ssinsinco sco ssinsinsinsinco ssinco sco sco saaabbbccc 33312arctan()arctan()arctan()acbbb 以以Y Y轴为主轴的轴为主轴的、系统的坐标变换系统的坐标变换A442 2）以）以X X轴

11、为主轴的轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换系统的坐标变换XxxYR R RyRyZffA45ZYXRZYXcossin0sincos0001RYzSXYZaA46ZYXRZYXcos0sin010sin0cosRaXZXz SYA47 ZYXRZYX1000cossin0sincosRXYXz SYaA483213213211000cossin0sincoscos0sin010sin0coscossin0sincos0001cccbbbaaaRRRRa1=coscosa2=-cossin a3=-sinb1=cossin sin sincos b2=coscos+sin sinsin b3=-

12、sin cosc1=sinsin+cossincosc2=sincos-cossinsinc3=coscos A493）以Z轴为主轴的Av系统的坐标变换fyxRfyxRRRZYXvA3213213211000cossin0sincoscossin0sincos00011000cossin0sincoscccbbbaaavvvvAAAARRRRvAA50a1=cosAcosv+sinAcossinv a2=-cosAsinv+sinAcoscosv a3=-sinAsinb1=-sinAcos v+cosAcossinv b2=sinAsinv+cosAcoscosv b3=-cosAsinc1

13、=sin sinv c2=sincosv c3=cosA51旋转矩阵的构成用a2,a3,b3作为独立参数解求旋转矩阵100010001333222111321321321cbacbacbacccbbbaaaRRT100010001321321321333222111cccbbbaaacbacbacbaRRT正交矩阵A5200)(0111332211332211332211232221232221232221cbcbcbcacacaabababacccbbbaaa00)(0111323232313131212121232323222222212121ccbbaaccbbaabccbbaacbac

14、bacbaA53从(a)式含a1、a2、a3的方程式 含b1、b2、b3的方程式 含c1、c2、c3的方程式可解212133131232321212133131232321212133131232321)(bbaacbbaacbbaaccccaabccaabccaabccbbaccbbaccbbaA54232211aaa从(a)式中从(c)式中3113223321babacbabac从(b)式中232331bac从(c)式中233233111 acabaab从(a)式中232221bbbA55本讲参考资料本讲参考资料教材教材张剑清，潘励，王树根张剑清，潘励，王树根 编著，摄影测量学，武汉大学出版社编著，摄影测量学，武汉大学出版社参考书参考书1 1、金为铣，杨先宏等编，摄影测量学，武汉测绘科技大学出版社、金为铣，杨先宏等编，摄影测量学，武汉测绘科技大学出版社2 2、李德仁，周月琴编著，摄影测量与遥感概论，测绘出版社、李德仁，周月琴编著，摄影测量与遥感概论，测绘出版社