摄影测量坐标系PPT

摄影测量是利用光学摄影机获取的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、性质及其相互关系的一门科学与技术。在摄影测量中，为了准确描述和定位被摄物体，需要建立一...

摄影测量是利用光学摄影机获取的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、性质及其相互关系的一门科学与技术。在摄影测量中，为了准确描述和定位被摄物体，需要建立一系列的坐标系。下面将详细介绍摄影测量中常见的坐标系及其相互关系。物方空间坐标系物方空间坐标系是用来描述地面物体在三维空间中的位置和形态的坐标系。常见的物方空间坐标系有：1. 地面坐标系（O-XYZ）地面坐标系是以地面某一点为原点O，以正北、正东和垂直向上方向分别为X、Y、Z轴建立的直角坐标系。地面坐标系用于描述地面点的绝对位置。2. 摄影坐标系（S-xyz）摄影坐标系是以摄影中心S为原点，以摄影机的主光轴为z轴，以像平面与主光轴的交点为x轴和y轴的交点建立的直角坐标系。摄影坐标系用于描述被摄物体在摄影机镜头前的相对位置。3. 像空间坐标系（S-XYZ）像空间坐标系是地面坐标系和摄影坐标系的综合，以摄影中心S为原点，X、Y轴与地面坐标系的X、Y轴平行，Z轴与摄影坐标系的z轴重合。像空间坐标系用于描述被摄物体在三维空间中的位置和形态。像平面坐标系像平面坐标系是用来描述像片上像点的位置的坐标系。常见的像平面坐标系有：1. 像素坐标系（u-v）像素坐标系是以像片左下角为原点u，以像片的列方向和行方向分别为u轴和v轴建立的坐标系。像素坐标系用于描述像点在像片上的像素位置。2. 影像坐标系（x-y）影像坐标系是以像主点为原点o，以像片的切线方向和法线方向分别为x轴和y轴建立的直角坐标系。影像坐标系用于描述像点在像片上的物理位置。3. 归一化影像坐标系（x'-y'）归一化影像坐标系是以像主点为原点o'，以像片的切线方向和法线方向分别为x'轴和y'轴建立的单位向量坐标系。归一化影像坐标系用于将像点从像素坐标系转换到影像坐标系，并进行后续的摄影测量计算。坐标系之间的转换在摄影测量中，不同坐标系之间的转换是必不可少的。常见的坐标系转换包括：1. 地面坐标系与像空间坐标系的转换地面坐标系与像空间坐标系的转换是通过摄影机的外方位元素（即摄影中心在地面坐标系中的坐标和摄影机的姿态角）来实现的。通过外方位元素，可以将地面坐标系中的点转换到像空间坐标系中，反之亦然。2. 像空间坐标系与像平面坐标系的转换像空间坐标系与像平面坐标系的转换是通过摄影机的内方位元素（即像主点在像平面坐标系中的坐标、焦距和畸变系数等）来实现的。通过内方位元素，可以将像空间坐标系中的点投影到像平面坐标系中，得到相应的像点坐标。3. 像素坐标系与影像坐标系的转换像素坐标系与影像坐标系的转换是通过像片的几何校正和畸变校正来实现的。几何校正和畸变校正的目的是消除像片在成像过程中产生的几何畸变和光学畸变，使得像素坐标系与影像坐标系之间的转换关系更加准确。摄影测量坐标系的应用摄影测量坐标系在摄影测量和遥感领域具有广泛的应用。通过建立和转换不同的坐标系，可以实现以下功能：1. 目标定位与识别通过摄影测量坐标系，可以准确地定位和识别地面上的目标物体。例如，在航空摄影测量中，可以利用地面坐标系和像空间坐标系的转换关系，将地面上的目标物体在像片上进行精确定位和识别。2. 三维重建与建模通过摄影测量坐标系，可以实现地面物体的三维重建和建模。利用多张像片上的同名像点坐标和摄影机的内外方位元素，可以恢复出地面物体的三维形态和空间位置关系。这种技术广泛应用于城市规划、地形测绘、文化遗产保护等领域。3. 运动物体轨迹分析摄影测量坐标系还可以用于分析运动物体的轨迹和速度等信息。例如，在交通监控领域，可以利用摄影测量技术获取车辆行驶过程中的连续像点坐标序列，进而分析车辆的速度、加速度等运动参数。总之，摄影测量坐标系是摄影测量和遥感领域中不可或缺的一部分。通过建立和转换不同的坐标系，可以实现地面物体的精确定位、识别、三维重建和运动分析等功能，为相关领域的研究和应用提供了有力的支持。五、摄影测量坐标系的误差来源与质量控制1. 误差来源在摄影测量过程中，坐标系的建立与转换可能受到多种误差的影响，主要包括：摄影机的内方位元素不准确、镜头畸变、焦距变化等因素都可能引入误差。摄影中心在地面坐标系中的坐标和摄影机的姿态角等外方位元素的不准确也会导致误差。由于大气折射的影响，光线在传播过程中可能发生偏折，导致像点位置的偏移。地面控制点的测量误差或分布不合理也会影响坐标系的精度。2. 质量控制为了减小误差，提高摄影测量坐标系的精度，可以采取以下质量控制措施：对摄影机进行精确标定，获取准确的内方位元素和畸变系数，以减小摄影机误差。采用多张像片进行交会测量，利用光束法平差等方法优化外方位元素的求解，提高定位精度。在摄影测量中考虑大气折射的影响，采用适当的方法进行补偿或修正。在地面布设足够数量和分布合理的控制点，以提高坐标系的稳定性和精度。在数据处理过程中，严格按照规范进行操作，避免人为错误和数据处理误差。摄影测量坐标系的发展趋势随着摄影测量技术的不断发展，摄影测量坐标系也在不断完善和优化。未来，摄影测量坐标系的发展趋势可能包括：1. 高精度化随着高精度摄影测量设备的不断涌现，摄影测量坐标系的精度也将不断提高，以满足更高精度的应用需求。2. 自动化与智能化随着计算机视觉和人工智能技术的发展，摄影测量坐标系的建立与转换过程将逐渐实现自动化和智能化，提高处理效率和精度。3. 多源数据融合将摄影测量坐标系与其他遥感数据源（如激光雷达、无人机等）进行融合，形成多源数据融合坐标系，以提供更丰富、更全面的地面信息。4. 大数据处理能力随着大数据技术的不断发展，摄影测量坐标系需要具备处理海量数据的能力，以支持更大范围的摄影测量和遥感应用。总之，摄影测量坐标系在摄影测量和遥感领域发挥着重要作用。随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，摄影测量坐标系将不断完善和优化，为相关领域的研究和应用提供更加准确、高效的支持。