摄影测量基础概念与坐标系解析

该文档是摄影测量复习的总结，涵盖了摄影测量的基本概念、发展历程、坐标系统以及内外方位元素等核心知识点。 在摄影测量领域，中心投影的共线条件方程是一个基本理论，它指出摄影中心、像点和对应地物点位于同一条直线上，这是建立摄影几何关系的基础。摄影测量历经了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段，技术不断发展，从最初的基于物理模型的手动解析到现在的计算机自动化处理。 核面、摄影基线和中心投影的概念是理解立体摄影测量的关键。核面是通过摄影基线与物方任意点形成的平面，而摄影基线是相邻两摄站点间的连线。中心投影则指所有投影光线都通过同一中心，即摄影中心。 立体像对是由相邻摄站拍摄的具有重叠区域的两张影像，这种重叠使得可以通过立体观察来恢复三维信息。像平面坐标系(p-xy)用于描述像片上像点的二维位置，而像空间坐标系(S-xyz)则引入了第三个维度，以反映像点在像方空间的实际位置。 为了适应不同的计算需求，存在像空间辅助坐标系(S-XYZ)，其坐标轴可以根据实际情况灵活设置，例如选择铅垂方向为z轴，航向为X轴，或者根据航线和摄影基线定义。摄影测量坐标系(P-XpYpZp)则是通过平移像空间辅助坐标系，使得坐标原点位于地面点，更利于地面点的定位。 此外，地面测量坐标系(t-XtYtZt)通常是指国家统一的坐标系统，如1980西安坐标系，与高斯-克吕格投影相结合，而地面摄影测量坐标系(D-XtpYtpZtp)则是在测区内设定一个地面点作为原点，形成一个更适合本地测量的右手坐标系。 内方位元素包括像主点的位置(x0, y0)和镜头中心到影像面的距离(f)，它们描述了相机内部结构对成像的影响。外方位元素则涉及摄影时影像在空间的位置和姿态，包括线元素（摄影中心的地面坐标Xs, Ys, Zs）和角元素（表示光束姿态的角度），这些参数对于精确恢复地物的三维信息至关重要。 像点位移的规律主要源于像片的倾斜和地球曲率等因素，导致实际像点与理想位置的偏差。通过理解和应用这些理论，摄影测量可以精确重建地球表面的三维几何信息，广泛应用于测绘、地理信息系统、考古、建筑等多个领域。