遙感技術(shù)共線條件方程2014

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

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

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

4、-XYZS-XYZ）物方空間坐標系 地面測量坐標系（T-XtYtZt） 地面攝影測量地面攝影測量坐標系（坐標系（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：確定攝影時攝影物鏡（攝影中心） 、像片與 地面三者之間相關位置的參數(shù)（1）像片的內(nèi)方位元素攝影物鏡后節(jié)點與像片之間相互位置的參數(shù)?；謴蛢?nèi)方位元素可恢復攝影時的攝影光束xypSfox0y0（2）像片外方位元素：在恢復內(nèi)方位元素（即恢復了攝影光束）的基礎上，確定攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)。三個線元素，描述攝影中心（S）在地面空間直角坐標系（地面攝影測量坐

5、標系）中的坐標值(Xs、Ys、Zs)。三個角元素表示攝影光束空間姿態(tài)。三個外方位角元素可看作是攝影機主光軸從起始的鉛垂方向繞空間坐標軸按某種次序連續(xù)三次旋轉(zhuǎn)形成的。Xtp（Yt）Ytp（Xt）Ztp（Zt）DpSXsYsZsXtpYtpZtpDSp作用oSYXZoOMNh逆時針方向為正XYXYZS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逆時針方向為正oyyxzSYXZoAaONXYx第三節(jié)第三節(jié) 像像點坐標變換點坐標變換（1）像點的平面坐標變換xypxya原坐標變換后的坐標（2）像點的

6、空間坐標變換xyozxysXYZ像空間坐標與像空間輔助坐標之間的變換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、投影中心、物點位于同一條直線上，描述這三點共線的數(shù)學表達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：由像點反求出它與對應地物點之間的幾何關系。像平面坐標系像空間坐標系地面攝影測量坐標系地面測量坐標系像點地面點攝影測量關系?內(nèi)方位元素外方位元素關系?關系已知共線條件方程的求解，其實質(zhì)就是基于中心投影構(gòu)像的不同坐標系之間的坐標變換。像空間輔助坐標系關系?共線條件xyzXYZAasXsYsZsN(x,y,-f)(XA,YA,ZA)MZtpYtpXtp)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx共線條件方程求像底點坐標單像空間后方交會和多像空間前方交會攝影測量中的數(shù)字投影基礎航空影像模擬光束法平差的基本數(shù)學模型利用DEM制作數(shù)字正射影像圖利用DEM進行單張像片測圖共線條件方程的應用共線條件方程的應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