在摄影测量学中，为了从获得的影像确定被研究物体的位置、形状和大小及其相互关系等信息，需要了解和掌握物方和像方之间的解析关系，这对于摄影测量的解析数据处理是十分重要的。
摄影测量主要靠代数的方法来研究中心投影的几何问题，这主要用坐标值来表示像点和地面点，首先要选择适当坐标系。
1.像平面坐标系。
像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置。通常以像主点为坐标原点，并采用右手坐标系，x、y轴的方向按需要而定。
2.像空间坐标系。
为了便于进行空间坐标的变换，需要建立起描述像点在像空间的坐标系。以投影中心s为坐标原点，x、y轴与像平面上所选定的x、y轴平行，z轴与摄影方向重合，形成像空间右手直角坐标系s—xyz，如图2-1所示。在这个坐标系中，每个像点的z坐标都等于—f，而x、y坐标也就是像平面上的像点坐标x、y，即像点的像空间坐标为x、y、—f。
像空间坐标系是随着像片所处的空间位置而定，因此每张像片的像空间坐标系是各自独立的。
3.像空间辅助坐标系（s－xyz）
以摄站点（或投影中心）s为坐标原点，坐标轴可根据需要选定，一般以铅垂方向（或设定的某一树直方向）为z轴，航线方向为x轴，如图2-2所示。应用像片测图的过程中，像空间辅助坐标系是一种过渡性坐标系，它的z轴可以取铅垂方向，也可以是某一设定的方向，而x轴通常与航线方向相适应。
4.物方空间坐标系。
描述物点在物方空间位置所建立的空间直角坐标系。坐标轴系与像空间辅助坐标轴系相平行，也是一种空间右手直角坐标系，如图2-1中的a－xyz。
这也是一种过渡性的坐标系，也称摄影测量坐标系。
5.地面坐标系。
指地图投影坐标系，也就是国家测图所采用的高斯－克吕格三度带或六度带投影的平面直角坐标系，两者组成的空间直角坐标系是左手坐标系。
为了由像点反求物点，必须知道摄影是摄影物镜（或投影中心）、像片与地面三者之间的相关位置，而确定它们之间相关位置的参数称为相片的方位元素。分为内方位元素和外方位元素两部分。
1.像片的内方位元素。
确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置的参数称为像片的内方位元素。内方位元素包括以下3个参数：像主点（主光轴在影像上的锤足）相对于影像中心的位置、以及镜头中心到影像面的垂距f(也称主距)。
因此，测图时可以利用像片的内方位元素建立和摄影光束完全相似的投影光束。从解析观点看，利用像片的内方位元素，可将像点在框标坐标系中的量测坐标转换成像空间直角坐标系中的坐标，用于解析计算。内方位元素值一般由摄影机检校确定。
2.像片的外方位元素。
在恢复像片的内方位元素的基础上，确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数，称为像片的外方位元素。一张像片有六个外方位元素，其中三个是描述摄影中心s（摄影物镜后节点）空间位置的坐标值，称为线元素。另外三个是表述摄影光束空间姿态的三个角元素，用于描述影相面在摄影瞬间的空中姿态。
为了研究像点与地面相应点的数学关系，必须建立中心投影的构像方程。图3-1-1中a-xyz为选定的一个右手系地面直角坐标系。地面点a和投影中心s在该坐标系中的坐标分别为xa,ya,za和xs,ys,zs；a在像片上的构像点α，在像空间辅助坐标系s-xyz和像空间坐标系s-xyz中的坐标分别为x,y,z和x,y,-f。
坐标系s-xyz和s-xyz的对应轴平行。如图3-1-1所示。
由于摄影时s,α,a三点位于同一条直线上，由图中各相似三角形的关系，可得像点的像空间辅助坐标（x,y,z）与对应地面点在指定地面坐标系中坐标（xa,ya,za）间的关系为：
式中λ为比例因子。
zz y yxsx
zza-zs x y a
zszya-ys
xa-xsy
na xs ysx
xa图3-1-1
又由于像点的像空间坐标（x,y,-f）与像空间辅助坐标(x,y,z)的关系为：
将上式代入(a)式得：
b)将上式展开为：
用③式除①、②两式，消去比例因子得：
a)式的逆算式为：
因为r-1=rt,故。
展开为： 同样用③式除①、②两式，消去比例因子得：
当需顾及内方位元素时，上式可表示为：
上述两式为一般地区中心投影的构像方程。由于方程推导中物点、投影中心和地面点三点工线，上述两式又称为共线条件方程。在解析和数字摄影测量中处理许多问题时，共线条件方程是极其有用的。
这两个方程式中包含十二个数值：像点坐标，相应地面点坐标，投影中心在所取物方空间坐标系中的坐标、，摄影机主距和旋转矩阵中的三个独立参数（如、ω、如果知道像片的内方位元素，以及三个（至少三个）地面点坐标和量测出的相应像点坐标，就可根据共线条件方程列出六个方程式，解求出六个外方位元素：、、
数字摄影测量的原始资料是数字影像，所谓数字影像就是由数字化器得到的一幅等间隔的数字阵列的点阵。数字影像可以直接从空间飞行器中的扫描式传感器产生，也可以利用影像数字化器对摄取的相片经过采样和量化，将光学影像转换成数字化形式的信息。所谓采样就是确定需要观察的数据的瞬时点，通常是按等间隔进行的。
量化就是把相片上的采样点上的灰度值转换成整数数字量。因此，影像的采样与重采样以及获取所需要的影像特征都是数字摄影测量最基础的工作。对一幅数字影像，我们最感兴趣的是那些非常明显的目标，而要识别这些目标，必须借助于提取构成这些目标的所谓的影像特征。
特征提取是影像分析和影像匹配的基础，也是单幅影像处理的最重要的任务。特征提取主要是应用各种算子来进行的。由于特征可分为点状特征、线状特征与面状特征，因而特征提取算子又可分为点状特征提取算子与线状特征提取算子，而面状特征主要是通过区域分割来获取。
1.电子扫描。
电子扫描器使用阴极射线管crt或光导摄像管vidicon获取**信号，,由模/数转换系统将其转换为数字信号存入到计算机中，扫描面积约为20mm×20mm。现在不仅可以利用专门的电子扫描仪获取数字影像，还可以利用电视摄像机与所谓多**卡获取数字影像，但其精度要差一些。
2.电子-光学扫描器。
电子-光学扫描器有很高的分解力，其扫描面积可以很大，分为滚筒式和平台式两类。一般来说，平台式扫描仪精度与分解力较高，而滚筒式扫描仪速度快但精度与分解力要低一些，其扫描向（x方向）由滚筒的旋转产生，与垂直方向（y方向）的扫描由光源与传感器沿平行于滚筒转轴方向的移动产生，这种电子-光学扫描器一般用于光学影像或图件的扫描数字化，而不能用于实物数字影像的获取。
3.固体阵列式数字化器。
将半导体传感器ccd（charge coupled device）排列在一行或一个矩形区域中构成线阵或面阵ccd相机或称数码相机。在一条线上可以排列2048个传感器，而在一个矩形内可以排列512×512个传感器。在对影像数字化或获取实物数字影像是不需要扫描头逐像素的移动。
数字影像是一个灰度矩阵。
矩阵的每个元素是一个灰度值，对应着光学影像或实体的一个微小区域，称为像元素或像元或像素（pixel=picture element）。各像素的灰度值代表其影像经采样与量化了的“灰度值”。
若与是光学影像上的数字化间隔，则灰度值随对应的像素的点位坐标（x,y）
i=0,1,2, …n-1)
(j=0,1,2, …m-1)
而异。通常取，而也限于取用离散值。
3.2.2.1数字影像采样。
将传统的光学影像数字化得到的数字影像，或直接获取的数字影像，不可能对理论上的每一个点都获取其灰度值，而只能将实际的灰度函数离散化，对相隔一定间隔的“点”量测其灰度值。这种对实际连续函数模型离散化的量测过程就是采样，被量测的点称为样点，样点之间的距离即采样间隔。采样后的灰度是不连续的等间隔灰度序列，采样过程会给影像的灰度带来误差。
例如相邻两个点的影像灰度的变化被丢失，即影像的细部受到损失，则采样间隔越小越好。但是采样间隔越小，数据量越大，增加了运算工作量和提高了对设备的要求。究竟如何确定采样间隔，应根据精度要求和影像的分解力，另外还要考虑到数据量和存储设备的容量。
在影像数字化或直接数字化时，这些被量测的“点”也不可能是几何上的一个点，而是一个小的区域，通常是矩形或圆形的微小影像块，即像素。现在一般取矩形或正方形，矩形（或正方形）的长与宽通常称为像素的大小（尺寸），它通常等于采样间隔。因此，当采样间隔确定了以后，像素的大小也就确定了 。
在理论上采样间隔应由采样定理确定。
数字摄影测量
未通过课程查询。未通过课程成绩？课程号课程名称课序号总评学分学分绩点备注考试性质选课属性学年学期 建筑制图320.03.00.0正常正常考试必修2009春110101288 高等数学 下 814.05.50.0正常正常考试必修2009春110114164 大学物理 上 842.04.00.0正常正常...
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