LPS中文操作资料下载.pdf

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该坐标系统是扫描坐标系统。

坐标原点位于扫描影像左上角，x坐标指向右，y坐标指向下。

象素坐标采用行列号（c,r）表示。

（2）框标坐标系：

沿航线方向两边对应框标连线作为x轴；

旁向两边对应框标连线作为y轴；

两连线的交点作为坐标原点。

（3）像平面坐标系：

以象主点o为坐标原点；

X，Y轴分别平行于框标坐标系的x，y轴。

坐标单位：

毫米或微米。

（4）像空间坐标系：

坐标原点位于摄影中心S，x，y坐标轴与像平面坐标系的轴平行；

Z坐标轴与主光轴（即像主点与S的连线方向）一致。

（5）地面坐标系统：

可以是地心空间坐标系统，也可以是地表坐标系。

用（X，Y，Z）表示。

单位：

米。

2.定向参数的计算定向参数的计算

（1）内定向内定向的目的是利用框标点的像片坐标与扫描坐标（象素坐标），计算像片坐标与扫描坐标之间的转换参数，从而把象素坐标转换成像平面坐标。

两种坐标系统之间的转换是通过下面的二维仿射变换实现的：

YaXaax321+=YbXbby321+=其中，x,y是框标点在框标坐标系下的坐标，X，Y是扫描影像的象素坐标，也就是行列号。

要确定上两式中的6个未知数，至少需要3个框标，为了提高精度和可靠性，通常用4个以上的框标。

3转换关系的精度可以用中误差来表示。

它反映了框标坐标与框标象素坐标之间的符合程度。

（2）外定向（相对定向和绝对定向）外定向就是要确定相机在摄影瞬间的位置和姿态即外方位元素（Xo，Yo，Zo，）。

其中，Xo，Yo，Zo代表摄影中心在地面坐标系中的坐标，描述摄影光束空间姿态的三个角元素。

如果已知这些外方位元素，我们就可以确定地面坐标系与像空间坐标系之间的转换关系：

坐标旋转和坐标平移。

旋转矩阵：

其中，根据投影中心、像点和地面点三点共线的原理，共线条件方程式给出了物方与象方间的转换关系。

空间后方交会：

利用三个以上像点坐标和对应地面点坐标，根据共线条件方程式求解像片外方位元素的过程。

在相机检校信息已知的条件下，给出3个地面控制点，则可以计算一张影像的6个外方位元素。

（在解算过程中，已知像点坐标，内方位元素xo、yo、f，地面控制点坐标，求外方位元素。

）3地面点坐标求解地面点坐标求解

（1）空间后方交会空间前方交会先采用空间后方交会，求出外方位元素，再用空间前方交会，求地面点坐标。

空间前方交会是利用内、外方位元素，求重叠区域的地面点坐标。

4

（2）空中三角测量在数字摄影测量中，空中三角测量经常采用的方法有：

航带法区域网空中三角测量，独立模型法空中三角测量和光束法区域网空中三角测量。

光束法区域网空中三角测量是利用少量地面控制点，同时解求每一像片的外方位元素和加密点（或称模型连接点）地面坐标的过程。

其数学模型依然是共线条件方程式。

在3种空三方法中，光束法区域网空中三角测量理论最严密，精度也最高。

在具体说明光束法区域网空三的解算方法之前，先理解两个重要的概念：

地面控制点（Groundcontrolpoint,GCP）是根据地形地物特征选择的一批要素点，其地面坐标已知。

如道路交叉点、消火栓、田埂交叉点、地面测量标志等。

地面控制点坐标可以通过现场测量得到，也可以从已有地图中采集。

实际作业过程中，应尽量多采集一些地面控制点，以提高量测精度。

连接点（TiePoint,TP）是指位于多张影像重叠区域的特征点，但是其地面坐标未知，需要在空中三角测量过程中求解出来。

一般说来，空中三角测量要求每张影像上要有9个连接点。

连接点的获取可以通过软件按照一定的影像匹配算法自动获取。

光束法区域网空中三角测量：

典型布设方式：

数学模型的建立：

单张影像内的1个地面控制点可以写出2个方程，对于一个立体像对，1个地面控制点可以写出5下面4个方程：

其中，11,aaxy，22,aaxy分别是地面控制点A在左片和右片上的像点坐标；

111,oooXYZ，222,oooXYZ分别是两张影像的外方位元素，即摄站坐标。

若有3个GCP，则可写出3412=个方程；

若还有6个连接点，则可写出6424=个方程，故方程总数为122436+=个。

该模型中的未知数有：

每张像片6个外方位元素（2612=个），连接点的地面坐标（6318=个），则未知数共个数为121830+=个。

36个方程解30个未知数，可以通过最小二乘解法求解。

扫描影像空间分辨率介绍扫描影像空间分辨率介绍数字影像的空间分辨率指影像上单位像素代表的地面长度。

影像分辨率直接关系到区域网空中三角测量和正射影像图制作的精度，通常由扫描影像的空间分辨率或者传感器的像素分辨率给出。

在航空摄影测量中，传感器的像素分辨率与摄影比例尺紧密相连。

摄影比例尺越大，像片的地面空间分辨率越高，有利于影像的解译和提高成图精度。

但摄影比例尺越大，会增加费用及工作量，因此摄影比例尺要根据测绘地形图的精度要求与获取地面信息的需要来确定。

严格意义上来说，摄影比例尺是指像片上一段长为l的直线与相应地面水平距离L之比。

由于摄影像片存在倾角，地形有起伏，所以像片上的比例尺处处不等。

通常，我们说的比例尺，是把影像当作水平像片看待，取地面平均高程，这时像片上一段直线为l的长度与相应地面水平距离L之比，就是摄影比例尺m1，即HfLlm=1式中，f为摄影机主距，H为摄影中心到测区平均高程面的垂直高度，即平均航高。

采用数字摄影测量完成生产过程，首先就必须获取目标区域的数字影像。

这些数字影像可以是直接由CCD传感器获取，也可将传统的模拟像片用专用扫描仪扫描得到。

如下表所示，第一列是像片比例尺的分母值，后面几列是不同扫描分辨率影像单位象素对应的实地几何距离。

影像上每个像素点6代表的实地距离越小，影像空间分辨率越高。

例如，第2列中每个像素点的大小为12微米（um），即每英寸2117个点（1inch=25.4mm=2.5410-6m，2.5410-6/2117=1.199810-9m=12um），当像片比例尺为1:

1800，每个点代表的实地距离为6121800100.0216m=。

7实验一：

航测数字影像内定向实验一：

航测数字影像内定向一、实验目的1掌握LeicaPhotogrammetrySuite（LPS）模块的基本功能和使用方法；

2加深对摄影测量中内定向原理的理解；

3熟练掌握LPS模块中实现内定向的具体方法。

二、实验要求1实验前要掌握摄影测量中内定向的基本原理；

2了解ERDASIMAGINE的各功能模块和LPS模块的基本工作原理；

3独立完成实验任务；

4每人提交一份完整的实验报告。

三、数据说明本实验采用ERDASIMAGINE软件自带的示例数据，即C:

ProgramFilesIMAGINE8.7examplesorthobaseframe中的col90p1.img、col91p1.img和col92p1.img三张框幅摄影机像片和一幅参考DEM数据（colspr_dem.img），这三张像片也都配有相关的摄影机文件。

四、实验步骤1内定向基本原理内定向基本原理摄影测量中的内定向就是把象素坐标转换成像框标坐标系坐标，再通过平移等操作转换成像空间坐标系坐标。

象素坐标系是指以扫描影像的左上角为原点，行列方向为X，Y轴的坐标系统，通常用行列号（r,c）表示。

像框标坐标系是指以影像对边框标连线的交点为原点，分别以对边框标为X，Y轴的坐标系。

用（x,y）表示。

下图中，表示出了影像上a点和O在象素坐标中的坐标（Xa-file,Ya-file）,（Xo-file,Yo-file）和在框标坐标系统中的坐标（xa,ya）之间的关系。

这两种坐标系统之间的转换是通过二维仿射变换实现的，如下式：

aaYaXaax321+=aaYbXbby321+=式中x,y是检校的框标坐标系中的坐标，Xa，Ya是扫描影像的象素坐标。

要确定以上两式中的68个未知数a和b，需要3个框标，为了提高精度和可靠性，通常用4个以上的框标。

转换关系的精度可以用中误差来表示。

它反映了检校过的框标坐标与量测的框标坐标之间的符合程度。

2.内定向操作内定向操作设置完摄影机信息之后，进行像片的内定向处理，即根据所给的框标点的像点坐标在像片上定出框标点位置。

在FrameCameraFrameEditor对话框中点击InteriorOrientation标签，进入InteriorOrientation模式。

选中按钮，点击将弹出三个影像视窗，分别为主视窗、总览视窗和细节视窗。

如下图所示：

在主视窗中将矩形框（如下左图）置于适当位置并调整大小，使得细节视窗中能清晰显示十字丝（如下右图）。

调整好细部区域大小，点击InteriorOrientation模式显示区中间部分的定位影像框标按钮，在细部显示视窗中的十字中心量测框标点，获取框标点位置。

9框标点1量测完成之后光标自动跳到框标点2，用同样的方法依次量测8个框标完成内定向。

这里注意像片边上的四个点（即点5到8）与像片角上的四个点标记不同，如下图所示：

当最后一个框标点量测完成后，在Solve按钮的上方将显示测量中误差，该中误差应该小于0.33pixels，如果大于0.33pixels则需要重新测量所有框标点位置。

10实验二：

光束法区域网空中三角测量实验二：

光束法区域网空中三角测量一、实验目的1掌握LeicaPhotogrammetrySuite（LPS）模块的基本功能和使用方法；

2加深对光束法区域网空中三角测量基本原理的理解；

3熟练掌握LPS模块中实现光束法区域网空中三角测量的具体方法。

二、实验要求1实验前要掌握光束法区域网空中三角测量的基本原理；

四、实验步骤1建立项目建立项目运行ERDASIMAGINE8.7，进入LPS模块，点击左上角的打开CreateNewBlockFile对话框创建新的区域网文件，如下图：

在此对话框中输入文件名（如：

frame_tour），点击OK即打开ModelSetup对话框（如下图所示），在GeometricModelCategory下拉菜单中选择Camera，并选择框幅摄影机（FrameCamera）。

11几何模型设置完成后打开BlockPropertySetup对话框，如下图：

在水平参考坐标系设置区，点击右上角的Set按钮打开ProjectionChooser对话框设置投影方式，如下图：

进入Standard标签区，在Categories处选择USStatePlane-NAD27-OldUSGS（DO154）ZoneNumbers,再在Projection的下拉菜单中选择COLORADOCENTRAL（3476）。

再回到BlockPropertySetup对话框，将水平坐标单位设置为Meters，并在Vertical设置区选中SameasHorizontal使垂直方向和水平方向的属性一致。

点击右边的Next进入SetFrame-SpecificInformation模式，设置框幅信息，定义平均飞行高度，本实验中将平均飞行高度设为7000米。

所有参数设置完成之后关闭BlockPropertySetup对话框，项目建立成功。

2添加框幅像片添加框幅像片新建项目之后添加框幅文件，即加载像片。

在左边的项目管理区选中Images文件夹，在Edit菜单下选择AddFrame打开文件选择对话框添加文件，或者鼠标右键点击Images文件夹选择Add打开对话框，或者点击按钮打开对话框。

如下图所示，三张像片均已添加成功。

12上图所示的列表最后的几项显示有红色标签和绿色标签，红色代表操作未完成，绿色代表操作已经完成。

3计算金字塔阶层计算金字塔阶层打开所有像片之后即可进行处理。

在Edit菜单中选择ComputePyramidLayers选项打开ComputePyramidLayers对话框（如下图），选择AllimagesWithoutPyramids开始运算。

4定义相机模型定义相机模型

（1）输入相机信息首先使col90p1.img处于活动状态，在Edit菜单下选择FrameEditor，或者点击按钮打开FrameCameraFrameEditor对话框，如下图所示：

13在Sensor标签中，点击SensorName后面的New按钮，打开CameraInformation对话框，如下图：

在CameraInformation对话框的General标签下设置摄影机信息：

设置摄影机名为ZeissRMKA15/23；

设置焦距为153.124mm；

设置原点x0为-0.002mm；

设置原点y0为0.002mm。

进入Fiducials标签（如下图），将NumberofFiducials设为8，并在列表中输入各个框标点的像点坐标（如表2-1）。

14表2-1：

FrameCameraFiducialMarkLocationsRow#FilmX（mm）FilmY（mm）1-103.947-103.9522103.945103.9243-103.937103.9274103.958-103.9525-112.996-0.0056112.990-0.01570.003113.00180.026-112.971

（2）内定向设置完相机信息之后，进行像片的内定向处理。

即根据所给的框标点的像点坐标在像片上定出框标点位置。

在FrameCameraFrameEditor对话框中点击InteriorOrientation标签，进入InteriorOrientation模式。

选中按钮，点击将在FrameCameraFrameEditor对话框的顶部弹出三个影像视窗,分别为主视窗、总览视窗和细节视窗。

较大的主视窗显示像片的局部区域，另外两个视窗大小相同，其中一个显示整张像片，另一个显示像片的细节区域。

15在主视窗中将矩形框（如下左图）置于适当位置，即在细节视窗显示出框标点的十字丝（如下右图），通过调整选择框的大小，使得十字丝清晰显示。

调整好细节区域大小，点击InteriorOrientation模式显示区中间部分的定位影像框标按钮，在细部显示视窗中的十字中心量测框标点，获取框标点位置，同时在下面的列表中显示框标点1的像素坐标。

框标点1量测完成之后光标自动跳到框标点2，用同样的方法依次量测8个框标完成内定向。

这里注意像片边上的四个点（即点5到8）与像片角上的四个点标记不同，如右图所示：

16当最后一个框标点量测完成后，在Solve按钮的上方将显示测量中误差，该中误差应该小于0.33pixels，如果大于0.33pixels则需要重新测量所有框标点位置。

（3）绝对定向在FrameCameraFrameEditor对话框中点击ExteriorInformation标签，根据表2-2给出的外方位元素信息在相应的位置输入6个外方位元素，再选中SetStatus将各个外方位元素的状态均设置为初始状态（即Status处设置为Initial）。

表2-2：

ExteriorOrientationforcol90p1XOYOZOOmegaPhiKappaValue666700.000115900.0008800.0000.00000.000090.0000（4）完成剩余两张像片的内定向和绝对定向采用前面对第一张影像（col90p1.img）处理的

（1）（3）步，完成col91p1.img和col92p1.img的相机信息编辑、内定向和绝对定向，其相机信息与col90p1.img相同，外方位元素信息分别在表2-3和表2-4中给出。

表2-3：

ExteriorOrientationforcol91p1XOYOZOOmegaPhiKappaValue666700.000119400.0008800.0000.00000.000090.0000表2-4：

ExteriorOrientationforcol92p1XOYOZOOmegaPhiKappaValue666800.000122900.0008800.0000.00000.000090.0000三张像片的内定向和绝对定向均处理完成，关闭FrameCameraFrameEditor对话框，保存项目。

5测量控制点测量控制点从Edit菜单中选择PointMeasurement打开PointMeasurement工具，如下图所示：

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（1）添加点点击PointMeasurement工具右上角的Add按钮，在左下方参考坐标显示区将增加一行，在该行的PointID列输入1002，即第一个控制点点号设为1002，后面添加的控制点点号将依次增加。

在新增行的Type列设置为Full（Full表示该点有X、Y、Z三个坐标值），在Usage列设置为Control（Control表示该点为控制点）。

（2）测量点从PointMeasurement工具的右边标签可以看出，显示影像的六个视窗中左边三个显示的是像片col90p1.img，右边三个显示的是像片col91p1.img。

控制点1002的概略图和细部图如右图所示：

根据上图所示概略位置和细部图在左片中寻找控制点的相应位置，选择正确的点位，将选择框调整到适当大小，使得细节视窗以适当的影像尺寸显示，点击按钮进行控制点的测量。

再根据点的特征在右片上测量同名点，此时在PointMeasurement工具右下方的像素坐标区将显示两张像片上对应的同名点的像素坐标。

对照表2-5所示的像素坐标，检查控制点的位置是否正确，如果测量得到点的像素坐标不同于表中的值，必须在像素坐标列表中输入正确值。

表2-5：

PID1002FileCoordinatesImageXFileYFilecol90p1952.625819.625col91p1165.875846.625确定了正确的控制点位置后，在参考坐标区X、Y、Z对应的位置输入点的三维坐标（665228.955，115012.472，1947.672），并保存点信息。

采用同样的点添加和测量方法，完成其他控制点的添加和测量。

测量控制点1003控制点1003位于三张像片的重叠区域，先在像片col90p1.img和col91p1.img上测量，再将右片换成像片col92p1.img进行测量。

右图显示了控制点1003的参考概略图和细部图，表2-6给出了控制点1003的像素坐标和参考坐标。

表2-6：

PID1003FileCoordinatesandReferenceCoordinatesFileCoordinatesImageXFileYFilecol90p11857.875639.12518col91p11064.875646.375col92p1286.875639.125ReferenceCoordinatesXReferenceYReferenceZReference664456.22119052.151988.820测量控制点1004在第三个点测量之前，点击按钮使其可用，在此情况下进行后续的控制点测量时会很方便。

当我们在第一张像片上确定了点的位置之后，软件将自动寻找到第二张像片上点的概略位置，这样使得我们能够快速进行控制点的定位与测量，值得提及的是该函数在第三个点测量完成之后才起作用。

接下来开始测量控制点1004，该点处于col91p1.img和col92p1.img两张像片的重叠区域，因此测量之前将左片和右片分别设置为col91p1.img和col92p1.img。

右图显示了控制点1004的参考概略图和细部图，表2-7给出了控制点1004的像素坐标和参考坐标。

表2-7：

PID1004FileCoordinatesandReferenceCoordinatesFileCoordinatesImageXFileYFilecol91p11839.521457.43col92p11050.601465.23ReferenceCoordinatesXReferenceYReferenceZReference668150.61122404.681972.056测量控制点1005控制点1005处于