摄影测量坐标系

主要内容一、摄影测量常用坐标系二、航摄像片的方位元素三、空间直角坐标变换§3－4摄影测量常用的坐标系统摄影测量坐标系像方坐标系物方空间坐标系像框标坐标系像空间坐标系像空间辅助坐标系地面测量坐标系地面摄影测量坐标系像平面坐标系3一、像平面上的坐标系原点：框标连线交点P1、框标坐标系(p-)轴：航向框标连线方向轴：旁像框标连线方向ppyx§3-4摄影测量常用的坐标系统pxpy返回目录第三章摄影测量基础知识§3.1摄影测量常用坐标系像平面直角坐标系pxyoxyaa(x,y)52、像平面坐标系（O-xy）原点：像主点ox、y轴：分别平行于p-xy的坐标轴a(x,y)第三章摄影测量基础知识§3-4摄影测量常用的坐标系统返回目录6二、像空间坐标系（S-xyz）原点：投影中心Sx、y轴：分别平行于o-xy的坐标轴z轴：主光轴方向（os方向为正）第三章摄影测量基础知识§3-4摄影测量常用的坐标系统返回目录像空间直角坐标系sxyxyzoaa(x,y,-f)a（x,y,-f）8三、像空间辅助坐标系（S-XYZ）原点：投影中心SX、Y、Z轴：分别平行于地面摄影坐标系的坐标轴a（Xa,Ya,Za）S-XYZ也可根据需要设置（过渡性坐标系统）第三章摄影测量基础知识§3-4摄影测量常用的坐标系统返回目录像空间辅助坐标系sxyoYXZaa(X,Y,Z)1011四、地面摄影测量坐标系（D-X,Y,Z）原点：测区地面某点DX轴：大致平行航线方向Z轴：铅垂向上A(X,Y,Z)第三章摄影量基础知测识§3-4摄影测量常用的坐标系统返回目录地面摄影测量坐标系sxyAao原点为地面某一控制点，Z轴与地面测量坐标系的Zt轴平行，X轴与航线一致DZXY13五、地面测量坐标系（T－XtYtZt）（大地坐标系，国家高程基准）左手系A（Xt，Yt，Zt）第三章摄影测量基础知识§3-4摄影测量常用的坐标系统返回目录地面测量坐标系sxyoA(Xt,Yt,Zt)TYtXtZtA地面测量坐标为国家统一坐标系，平面坐标为高斯-克吕格3度带或6度带投影（1980西安坐标系），高程为1985黄海高程系a15摄影测量坐标系统返回目录§3.5航摄像片的方位元素确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相关位置关系的参数确定摄影中心与像片之间相互位置关系的参数内方位元素（x0,y0,f）可恢复摄影光束xyp一像片内方位元素fx0y0SosoDXYZ确定摄影瞬间像片在地面坐标系中空间位置和姿态的参数二像片外方位元素ZsXsYs1、外方位线元素：描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的位置(Xs、Ys、Zs)2、外方位角元素：描述像片在摄影瞬间的空间姿态DXYZ像片外方位角元素以Y轴为主轴的--转角系统XYZN航向倾角旁向倾角像片旋角osxyzOXDXYZ像片外方位角元素以X轴为主轴的’-’-’转角系统XYZN旁向倾角’航向倾角’osxyzOY像片旋角’DXYZ像片外方位角元素以Z轴为主轴的A--v转角系统XYZN像片倾角方位角A像片旋角vosxyz§3.6像点的空间直角坐标变换与中心投影构像方程一像点的平面坐标变换xyox’y’acos'sin'sin'cos'yxyyxxyxyxcossinsincos二、像点的空间坐标变换23fyxfyxcccbbbaaaZYXR321321321二、像点的空间坐标变换24ZYXZYXcbacbacbazyxT333222111R正交变换矩阵的特点100010001333222111321321321TcbacbacbacccbbbaaaRR100010001321321321333222111TcccbbbaaacbacbacbaRR由高等数学知道，一个坐标系按三个角元素顺次地绕坐标轴旋转即可变换为一个同原点的坐标系，这种变换为正交变换000111332211332211332211232221232221232221cbcbcbcacacabababacccbbbaaa000111323232313131212121232323222222212121ccbbaaccbbaaccbbaacbacbacba正交变换矩阵的特点旋转矩阵只有3个独立参数三、方向余弦的确定•像空间坐标系可以看成是像空间辅助坐标系经过三个外方位角元素旋转后得到，而由外方位角元素计算方向余弦。27ZYXZYXZYXRcos0sin010sin0coscossinsincosZXZYYZXXaS-XYZ坐标系绕Y轴旋转角到S-XYZXZSYXZ(Y)1、以Y轴为主轴的--转角系统的坐标变换ZYXZYXZYXRcossin0sincos0001S-XYZ坐标系绕X轴旋转角到S-XYZ1、以Y轴为主轴的--转角系统的坐标变换zyxzyxZYXR1000cossin0sincosS-XYZ坐标系绕z轴旋转角到S-xyz1、以Y轴为主轴的--转角系统的坐标变换zyxzyxZYXRRRR3213213211000cossin0sincoscossin0sincos0001cos0sin010sin0coscccbbbaaaRRRR1、以Y轴为主轴的--转角系统的坐标变换)(arctg)arcsin()(arctg21333bbbca1、以Y轴为主轴的--转角系统的坐标变换coscoscossincossinsinsinsincoscossinsincoscossincoscossincossinsinsincossinsinsincoscos321321321cccbbbaaa2、以X轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换zyxzyxZYXRRRR3213213211000cossin0sincoscos0sin010sin0coscossin0sincos0001cccbbbaaaRRRR2、以X轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换)(arctg)arcsin()(arctg12333aaacbcoscossinsincoscossincossincossinsincossinsinsinsincoscoscossinsinsincossinsincoscoscos321321321cccbbbaaa3、以Z轴为主轴的A--v系统的坐标变换zyxzyxZYXvARRRR3213213211000cossin0sincoscossin0sincos00011000cossin0sincoscccbbbaaaAAAAvvvvvARRRR3、以Z轴为主轴的A--v系统的坐标变换)(arctg)arccos()(arctg21333cccbaAvcoscossinsinsinsincoscoscoscossinsinsincoscoscossinsinsincoscossinsincossincossincoscos321321321cccAbAAbAAbAaAAaAAavvvvvvvvvv37四、中心投影的构像方程返回目录共线条件xyzXYZsXsYsZsNXZXA-XsDZYX1sAsAsAZZZYYYXXX共线条件方程sAsAsAZZYYXXZYX1fyxcccbbbaaafyxZYX321321321R)()()()()()()()()()()()(333222333111sAsAsAsAsAsAsAsAsAsAsAsAZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx