摄影测量坐标系及方位元素.pptx

摄影测量学 photogrammetry,摄影测量坐标系及方位元素,问题的引出,？,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,a,o,f,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？,一、摄影测量常用坐标系 二、航摄像片的内、外方位元素 三、像点坐标变换,contents,飞行方向,1、框标坐标系(o-xy),一、摄影测量常用坐标系的定义,o,如何表示像点量测坐标？,2、扫描坐标系(AIJ),用于表示扫描后数字影像的量测象素坐标,飞行方向,1、框标坐标系(o-xy),o,大地坐标系是指高斯平面坐标和高程所组成的左手空间系； 描述地面点的空间位置； 摄影测量的成果最终转化到该坐标系中。,3、 大地坐标系,用于表示像点量测坐标。,一、摄影测量常用坐标系的定义,SO：主光轴,一、摄影测量常用坐标系的定义,4、像平面坐标系 o-xy 表示像点在像平面内位置的平面直角坐标系。,一、摄影测量常用坐标系的定义,原点、轴向、作用,x,5、像空间坐标系 s-xyz 表示像点在像方空间位置 的空间直角坐标系。,原点、轴向、作用,一、摄影测量常用坐标系的定义,(x,y,-f),(x,y,-f),O,6、像空间辅助坐标系 S-XYZ,原点、轴向、作用,像空间和物空间过渡性的坐标系； 用于表示模型空间各点的位置，也可表示像点的空间位置。 X轴大体上与航线方向或者反方向一致，Z轴铅垂。 右手系,一、摄影测量常用坐标系的定义,原点、轴向、作用,摄影测量坐标系,Z轴铅垂的摄影测量坐标系为地面辅助坐标系。,一、摄影测量常用坐标系的定义,(Coordinate System),像空间坐标系,摄影测量坐标系,像空间辅助坐标系,大地坐标系,像平面坐标系,常用的摄影测量坐标系统,扫描坐标系,框标坐标系,像方空间坐标系,物方空间坐标系,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,关系？,关系？,已知,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,关系?,（Element of orientation）,关系已知,？,二、航摄像片的内、外方位元素,内方位元素,投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片的内方位；确定内方位的独立参数叫做内方位元素。,确定投影中心对像片的相对位置的参数；,x,y,z,二、航摄像片的内、外方位元素,内方位元素,框标坐标系、像平面坐标系、像空系之间的关系,二、航摄像片的内、外方位元素,内方位元素,每条摄影光线在像空系中有一个确定的方向。,作用： 1、像点的框标坐标系向像空系的改化； 2、确定摄影光束的形状；,S,x,y,o,a,A,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,关系?,关系已知,？,二、航摄像片的内、外方位元素,外方位元素,确定摄影时像空系在地辅系中位置和方向的元素叫做航摄像片的外方位元素。,二、航摄像片的内、外方位元素,外方位元素,外方位线元素:确定像空系的原点S在地辅系中的坐标； 外方位角元素:确定像空系三轴在地辅系中的方向。,确定像空系在地辅系中位置和方向所需要 的元素。,线元素,角元素,二、航摄像片的内、外方位元素,确定像空系的原点S在地辅系中的坐标；,外方位线元素,二、航摄像片的内、外方位元素,Z,Y,X,确定像空系三轴在地辅系中的方向。,S,o,x,y,z,外方位角元素,二、航摄像片的内、外方位元素,1),倾角。主光轴轴在XZ坐标面上 的投影与Z轴的夹角。,侧滚角。主光轴与其在XZ坐标面上的投影之间的夹角。,旋角。Y轴在xy坐标面上 的投影与y轴的夹角。,确定x，y轴在自身平面内的方向,确定z轴的方向,作用,逆时针方向为正,二、航摄像片的内、外方位元素,o,x,y,y,x,z,S,Y,X,Z,o,O,M,N,h,逆时针方向为正,二、航摄像片的内、外方位元素,倾角。主光轴轴在XZ坐标面上 的投影与Z轴的夹角。,侧滚角。主光轴与其在XZ坐标面上的投影之间的夹角。,旋角。Y轴在xy坐标面上 的投影与y轴的夹角。,确定x，y轴在自身平面内的方向,确定z轴的方向,作用,1),S-XYZ,S-XYZ,第一次旋转,1) 系统,绕Y轴,二、航摄像片的内、外方位元素,1) 系统,S-XYZ,第二次旋转,绕 X轴,x,y,X,X,Y,Z,S,S-XYZ,o,二、航摄像片的内、外方位元素,1) 系统,绕 Z轴,S-xyz,第三次旋转,Z,X,Y,S,S-XYZ,Y,X,o,z,二、航摄像片的内、外方位元素,P-XPYPZP,S-xyz,Y-X-Z,1) 系统,摄影测量坐标系,像空系,x,O,以Y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,摄影测量,关系?,内方位元素,关系?,关系已知,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,三、像点坐标变换,2 像点空间坐标变换,R称为旋转矩阵，R为正交矩阵，由三个独立参数确定。,1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换,S-XYZ绕Y轴旋转角到S-XYZ,S-XYZ绕X轴旋转角到S-XYZ,1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换,S-XYZ绕Z轴旋转角到S-xyz,1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换,1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换,1）以Y轴为主轴的、系统的坐标变换,2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换,2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换,2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换,2）以X轴为主轴的，、，、，系统的坐标变换,a1 = coscos a2 = -cossin a3 = -sin b1= cossin sin sincos b2 = coscos+ sin sinsin b3 = -sin cos c1 = sinsin+ cossincos c2 = sincos- cossinsin c3 = 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,a1 = cosAcosv+sinAcossinv a2 = -cosAsinv+sinAcoscosv a3 = -sinAsin