遙感技術(shù)共線條件方程2014

1、馬馬 龍龍前前 言言幾何校正是進(jìn)行影像上目標(biāo)量測的前提大連7.16溢油事故共線條件方程的作用：共線條件方程是進(jìn)行影像幾何校正的基本方程，通過共線條件方程可以實(shí)現(xiàn)影像的精確校正。從而實(shí)現(xiàn)地從而實(shí)現(xiàn)地面目標(biāo)的準(zhǔn)確量測面目標(biāo)的準(zhǔn)確量測。共線條件方程源于攝影測量。共線條件方程：基于中心投影，建立了像片上像點(diǎn)的同相應(yīng)地面點(diǎn)的坐標(biāo)位置關(guān)系。投影中心攝影機(jī)主光軸第一節(jié) 常用的坐標(biāo)系第二節(jié) 航攝像片的內(nèi)、外方位元素第三節(jié) 像點(diǎn)坐標(biāo)變換第四節(jié) 共線條件方程的一般形式第一節(jié)第一節(jié) 常用的坐標(biāo)系常用的坐標(biāo)系常用的坐標(biāo)系有兩大類像方空間坐標(biāo)系 像平面坐標(biāo)系 像空間坐標(biāo)系（S-xyz） 像空間輔助坐標(biāo)系（S-XYZ）物

2、方空間坐標(biāo)系 地面測量坐標(biāo)系（T-XtYtZt） 地面攝影測量坐標(biāo)系（D-XtpYtpZtp）),(fyx SxyfzxyZYXTXTYTZTA),(TTTZYX（1）像平面坐標(biāo)系pxyoxypxy框標(biāo)坐標(biāo)系基于像主點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系（2）像空間坐標(biāo)系（S-xyz）xyoPyzxs-f該坐標(biāo)系以攝站點(diǎn)（或投影中心）S為坐標(biāo)原點(diǎn)，攝影機(jī)的主光軸So為坐標(biāo)系的z軸，像空間坐標(biāo)系的x，y軸分別與像平面坐標(biāo)系的x，y軸平行。xyosxzyYXZ（3）像空間輔助坐標(biāo)系(S-XYZ)像點(diǎn)的像空間坐標(biāo)可直接以像平面坐標(biāo)求得，但這種坐標(biāo)的特點(diǎn)是每張像片的像空間坐標(biāo)系不統(tǒng)一，這給計(jì)算帶來困難。為此，需要建立一種相

3、對統(tǒng)一的坐標(biāo)系，稱為像空間輔助坐標(biāo)系。（4）地面測量坐標(biāo)系(T-XtYtZt)TYtXtZt地面測量坐標(biāo)系通常是指大地坐標(biāo)基準(zhǔn)下的高斯-克呂格60帶或30帶投影的平面直角坐標(biāo)系與從某一基準(zhǔn)面量起的高程，兩者組合而成的空間左手直角坐標(biāo)系。攝影測量方法求得的地面點(diǎn)坐標(biāo)最后要以此坐標(biāo)形式提供給用戶。YXZ（6）地面攝影測量坐標(biāo)系(D-XtpYtpZtp)原點(diǎn)為地面某一控制點(diǎn)，Ztp軸與地面測量坐標(biāo)系的Zt軸平行，Xtp軸與航線一致，構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系XtpYtpZtpD像方空間坐標(biāo)系 像像平面坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系 像空間坐標(biāo)系（像空間坐標(biāo)系（S-xyzS-xyz） 像像空間輔助坐標(biāo)系（空間輔助坐標(biāo)系（S

4、-XYZS-XYZ）物方空間坐標(biāo)系 地面測量坐標(biāo)系（T-XtYtZt） 地面攝影測量地面攝影測量坐標(biāo)系（坐標(biāo)系（D-D-XtpYtpZtpXtpYtpZtp）第二節(jié)第二節(jié) 航攝像片航攝像片的內(nèi)、外方位元素的內(nèi)、外方位元素內(nèi)外方位元素：確定攝影時(shí)攝影物鏡（攝影中心） 、像片與 地面三者之間相關(guān)位置的參數(shù)（1）像片的內(nèi)方位元素?cái)z影物鏡后節(jié)點(diǎn)與像片之間相互位置的參數(shù)?；謴?fù)內(nèi)方位元素可恢復(fù)攝影時(shí)的攝影光束xypSfox0y0（2）像片外方位元素：在恢復(fù)內(nèi)方位元素（即恢復(fù)了攝影光束）的基礎(chǔ)上，確定攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)。三個(gè)線元素，描述攝影中心（S）在地面空間直角坐標(biāo)系（地面攝影測量坐

5、標(biāo)系）中的坐標(biāo)值(Xs、Ys、Zs)。三個(gè)角元素表示攝影光束空間姿態(tài)。三個(gè)外方位角元素可看作是攝影機(jī)主光軸從起始的鉛垂方向繞空間坐標(biāo)軸按某種次序連續(xù)三次旋轉(zhuǎn)形成的。Xtp（Yt）Ytp（Xt）Ztp（Zt）DpSXsYsZsXtpYtpZtpDSp作用oSYXZoOMNh逆時(shí)針方向?yàn)檎齒YXYZS繞主軸（Y）做第一次旋轉(zhuǎn)繞Y軸YXZXY繞 軸xyxSZX Y XYo繞副軸做第二次旋轉(zhuǎn)繞 軸Sxyyxzoz第三次旋轉(zhuǎn)xyyxzSYXZoNOMEh逆時(shí)針方向?yàn)檎齩yyxzSYXZoAaONXYx第三節(jié)第三節(jié) 像像點(diǎn)坐標(biāo)變換點(diǎn)坐標(biāo)變換（1）像點(diǎn)的平面坐標(biāo)變換xypxya原坐標(biāo)變換后的坐標(biāo)（2）像點(diǎn)的

6、空間坐標(biāo)變換xyozxysXYZ像空間坐標(biāo)與像空間輔助坐標(biāo)之間的變換XZSaa1 = coscos - sinsinsina2 = -cossin sinsincosa3 = -sincosb1= cossinb2 = coscos b3 = -sinc1 = sincos+ cossinsinc2 = -sinsin + cossincosc3 = coscos a1 = coscosa2 = -cossin a3 = -sinb1= cossin sin sincos b2 = coscos+ sin sinsin b3 = -sin cosc1 = sinsin+ cossincosc2

7、 = sincos- cossinsinc3 = coscos a1 = cosAcosv+sinAcossinv a2 = -cosAsinv+sinAcoscosv a3 = -sinAsinb1=-sinAcos v +cosAcossinv b2= sinAsinv+ cosAcoscosv b3 = -cosAsinc1 = sin sinv c2 = sincosv c3 = cos第四節(jié)第四節(jié) 共線共線條件方程的一般形式條件方程的一般形式Sf在理想情況下，攝影瞬間像點(diǎn)、投影中心、物點(diǎn)位于同一條直線上，描述這三點(diǎn)共線的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱之為共線條件方程。共線條件方程建立的前提是中心投影成

8、像。攝影測量中要解決的問題：由像點(diǎn)反求出它與對應(yīng)地物點(diǎn)之間的幾何關(guān)系。像平面坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面攝影測量坐標(biāo)系地面測量坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測量關(guān)系?內(nèi)方位元素外方位元素關(guān)系?關(guān)系已知共線條件方程的求解，其實(shí)質(zhì)就是基于中心投影構(gòu)像的不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換。像空間輔助坐標(biāo)系關(guān)系?共線條件xyzXYZAasXsYsZsN(x,y,-f)(XA,YA,ZA)MZtpYtpXtp)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx共線條件方程求像底點(diǎn)坐標(biāo)單像空間后方交會(huì)和多像空間前方交會(huì)攝影測量中的數(shù)字投影基礎(chǔ)航空影像模擬光束法平差的基本數(shù)學(xué)模型利用DEM制作數(shù)字正射影像圖利用DEM進(jìn)行單張像片測圖共線條件方程的應(yīng)用共線條件方程的應(yīng)用本講參考資料本講參考資料1 1、李德仁，王樹根，周月琴、李德仁，王樹根，周月琴 著，攝影測量與遙感