0202-摄影测量坐标系及方位元素课件.pptx

1、摄影测量学摄影测量学photogrammetryphotogrammetry摄影测量坐标系及摄影测量坐标系及方位元素方位元素 问题的引出问题的引出？AaoSf一、摄影测量常用坐标系一、摄影测量常用坐标系二、航摄像片的内、外方位元素二、航摄像片的内、外方位元素三、像点坐标变换三、像点坐标变换contents飞行方向1 1、框标坐标系、框标坐标系(o-xy)一、摄影测量常用坐标系的定义oxy如何表示像点如何表示像点量测坐标？量测坐标？JIAoxy2 2、扫描坐标系、扫描坐标系(AIJ)用于表示用于表示扫描后数字影像的扫描后数字影像的量测象素坐标量测象素坐标飞行方向1 1、框标坐标系、框标坐标系(o

2、-xy)oxyGXGYGZO 大地坐标系是指高斯平面大地坐标系是指高斯平面坐标和高程所组成的坐标和高程所组成的左手空左手空间系；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到摄影测量的成果最终转化到该坐标系中。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。一、摄影测量常用坐标系的定义oyxoSSOSO：主光轴：主光轴一、摄影测量常用坐标系的定义SoAa xyxy一、摄影测量常用坐标系的定义原点、轴向、作用原点、轴向、作用oxyyxoa ayxGXGYGZO2D3D？SoAaxyxySyxyxa-fyxz5 5、像、像空间坐标系空间坐标系 s-x

3、yzs-xyzxyz原点、轴向、作用原点、轴向、作用一、摄影测量常用坐标系的定义一、摄影测量常用坐标系的定义GXGYGZO(x,y,-f)(x,y,-f)O右手系？左手系6 6、像空间辅助坐标系、像空间辅助坐标系 S-XYZ原点、轴向、作用原点、轴向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZOPXPYPZTOXZYXZYXZYXZYM一、摄影测量常用坐标系的定义原点、轴向、作用原点、轴向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZO 摄影测量坐标系摄影测量坐标系PPPPX Y ZPXPYPZTOZ轴铅垂的摄影测量坐标系轴铅垂的摄影测量坐标系为地面辅助坐标系。为地面辅助坐标系。一、摄影测量常用坐标系的

4、定义(Coordinate System)像空间坐标系像空间坐标系 摄影测量坐标系摄影测量坐标系 像空间辅助像空间辅助坐标系坐标系 大地坐标系大地坐标系 像平面坐标系像平面坐标系 扫描坐标系扫描坐标系 框标坐标系框标坐标系像方空间坐标系像方空间坐标系物方空间坐标系物方空间坐标系 地面摄影测量坐标系地面摄影测量坐标系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?（Element of orien

5、tation）关系已知？二、航摄像片的内、外方位元素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。确定投影中心对像片的相对位置的参数；确定投影中心对像片的相对位置的参数；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,xyfxyz二、航摄像片的内、外方位元素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 x

6、0yoSfxyz xx yy0 x0ya），（yx a），（fyx00,xyf二、航摄像片的内、外方位元素内方位元素内方位元素每条摄影光线在像空系中有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,xyf二、航摄像片的内、外方位元素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,xyf二、航摄像片的内、外方位元素SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZT

7、O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?二、航摄像片的内、外方位元素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。二、航摄像片的内、外方位元素SoAaxyxyxyzTXTYTZTO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二、航摄像片的内、外方位元素ZYX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。Soxyxyz、VA、

8、外方位角元素外方位角元素二、航摄像片的内、外方位元素、作用作用XZzY、二、航摄像片的内、外方位元素oxyyxzSYXZo x OMNh二、航摄像片的内、外方位元素、作用作用、第一次旋转第一次旋转XYXYZS、绕绕Y轴轴YXZXY二、航摄像片的内、外方位元素、第二次旋转第二次旋转绕绕 轴轴 xyXSZX YXYo二、航摄像片的内、外方位元素、绕绕 轴轴第三次旋转第三次旋转 Sxyyxzoz二、航摄像片的内、外方位元素、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二、航摄像片的内、外方位元素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

9、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。二、航摄像片的内、外方位元素1 像点的平面坐标变换yxAyxyxAyx1cossinsincoscoscoscoscosyyxyyxxxA三、像点坐标变换xypxya0000001cossinsincosyxyxAyxyxyxyxyxAyxxypxyoy0 x0a2 像点空间坐标变换zZyZxZzYyYxYzXyXxXcccbbbaaaRfyxRZYXcoscoscoscoscoscoscoscoscos321321321R R称为旋转矩阵，称为旋转矩阵，R R

10、为正交矩阵，由三个独立参数为正交矩阵，由三个独立参数确定。确定。xyozxysXYZ1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换S-XYZ绕Y轴旋转角到S-XYZcos0sin010sin0cosXXXYRYYZZZXYZSXZacossinsincosXXZYYZXZS-XYZ绕X轴旋转角到S-XYZ1000 cossin0sincosXXXYRYYZZZYXZSY Za1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换cossinsincosXXYYZZYZS-XYZ绕Z轴旋转角到S-xyzcossin0sincos0001XxxYRyyZffaXZYSXY1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换cossinsincos

11、XxyYxyZzf XxxYR R RyRyZff123123123cos0sin100cossin00100cossinsincos0sin0cos0sincos001 RR R Raaabbbccc 1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换123123123co sco ssinsinsinco ssinsinsinco ssinco sco ssinco sco ssinsinco sco ssinsinsinsinco ssinco sco sco saaabbbccc 1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换33312arctan()arctan()arctan()acbbb 2）以X轴为主轴的

12、，、，、，系统的坐标变换XxxYR R RyRyZffZYXRZYXcossin0sincos0001RYzSXYZa2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换ZYXRZYXcos0sin010sin0cosRaXZXz SY2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换 ZYXRZYX1000cossin0sincosRXYXz SYa2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换3213213211000cossin0sincoscos0sin010sin0coscossin0sincos0001cccbbbaaaRRRRa1=coscosa2=-cossin a3=-sinb1=cossin s

13、in sincos b2=coscos+sin sinsin b3=-sin cosc1=sinsin+cossincosc2=sincos-cossinsinc3=coscos 2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换3）以Z轴为主轴的Av系统的坐标变换vAXxxYR R RyRyZff123123123cossin0sincos0001100cossin00cossinsincos00sincos001vAvvvvAARR R RAAaaabbbccc a1=cosAcosv+sinAcossinv a2=-cosAsinv+sinAcoscosv a3=-sinAsinb1=-sinAcos v+cosAcossinv b2=sinAsinv+cosAcoscosv b3=-cosAsinc1=sin sinv c2=sincosv c3=cos3）以Z轴为主轴的Av系统的坐标变换