攝影測量中常用的坐標(biāo)系有哪些?各有何用?

攝影測量是利用攝影機(jī)及其相關(guān)設(shè)備對地面或物體進(jìn)行拍攝，通過測量和分析照片中的圖像信息來獲取地理位置、形狀和尺寸等相關(guān)數(shù)據(jù)的一種測量方法。它廣泛應(yīng)用于地圖制作、地理信息系統(tǒng)（GIS）、土地管理、建筑工程等領(lǐng)域。以下將介紹攝影測量中常用的坐標(biāo)系以及它們各自的用途。

1. 攝影測量中常用的坐標(biāo)系

在攝影測量中，常用的坐標(biāo)系包括相機(jī)坐標(biāo)系、像空間坐標(biāo)系和地物坐標(biāo)系。

a. 相機(jī)坐標(biāo)系： 相機(jī)坐標(biāo)系是指由攝影機(jī)光心為原點(diǎn)，成像平面為XY平面，光軸方向為Z軸的坐標(biāo)系。在相機(jī)坐標(biāo)系中，攝影測量可以精確地描述攝影機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，即攝影機(jī)與被攝物體之間的幾何關(guān)系。

b. 像空間坐標(biāo)系： 像空間坐標(biāo)系是指將照片的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為真實世界中的坐標(biāo)系統(tǒng)。通過像空間坐標(biāo)系，可以將圖像中的點(diǎn)與實際地理位置相對應(yīng)起來。這種坐標(biāo)系對于地圖制作、三維建模以及特征提取等工作非常重要。

c. 地物坐標(biāo)系： 地物坐標(biāo)系是指真實世界中的地理坐標(biāo)系，例如經(jīng)緯度或平面坐標(biāo)系。在攝影測量中，將像空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地物坐標(biāo)系，可以得到具有地理位置信息的測量結(jié)果。

2. 攝影測量中各坐標(biāo)系的用途

各個坐標(biāo)系在攝影測量中有著不同的用途和重要性。

a. 相機(jī)坐標(biāo)系的用途： 相機(jī)坐標(biāo)系主要用于描述攝影機(jī)與被攝物體之間的幾何關(guān)系。通過確定相機(jī)內(nèi)參數(shù)（如焦距、主點(diǎn)位置）和外參數(shù)（如攝影機(jī)姿態(tài)和位置），可以計算出每一幅照片上物體的相對位置和尺寸。這對于攝影測量中的相對定向和絕對定向非常重要。

b. 像空間坐標(biāo)系的用途： 像空間坐標(biāo)系將照片的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為真實世界中的坐標(biāo)系統(tǒng)。通過像空間坐標(biāo)系，可以進(jìn)行圖像配準(zhǔn)、特征提取、數(shù)字高程模型生成等工作。這對于地圖制作、遙感影像分析和三維建模等應(yīng)用非常關(guān)鍵。

c. 地物坐標(biāo)系的用途： 地物坐標(biāo)系是真實世界中的地理坐標(biāo)系統(tǒng)，它將測量結(jié)果與實際地理位置相對應(yīng)。通過將像空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地物坐標(biāo)系，可以得到具有地理位置信息的測量結(jié)果，例如地物的經(jīng)緯度或平面坐標(biāo)。這對于地理信息系統(tǒng)（GIS）、土地管理和城市規(guī)劃等領(lǐng)域非常重要。

綜上所述，攝影測量中常用的坐標(biāo)系包括相機(jī)坐標(biāo)系、像空間坐標(biāo)系和地物坐標(biāo)系。它們各自在描述攝影機(jī)幾何關(guān)系、處理圖像數(shù)據(jù)以及與真實世界坐標(biāo)對應(yīng)方面都發(fā)揮著重要的作用。相機(jī)坐標(biāo)系用于描述攝影機(jī)與被攝物體之間的幾何關(guān)系，是進(jìn)行相對定向和絕對定向的基礎(chǔ)。像空間坐標(biāo)系將圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為真實世界中的坐標(biāo)系統(tǒng)，使得圖像處理和分析可以與地理信息關(guān)聯(lián)起來。地物坐標(biāo)系將測量結(jié)果與現(xiàn)實世界的地理位置相對應(yīng)，為地理信息系統(tǒng)和其他應(yīng)用提供了最直接的地理參考。

這些坐標(biāo)系在攝影測量過程中緊密聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)換和映射，以完成完整的測量流程。例如，在攝影測量中，首先進(jìn)行相對定向，通過確定相機(jī)坐標(biāo)系中各個照片上同名特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并利用攝影機(jī)內(nèi)外參數(shù)計算出它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；接下來，通過像空間坐標(biāo)系，將圖像像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為真實世界坐標(biāo)，進(jìn)一步進(jìn)行圖像配準(zhǔn)、特征提取等操作；最后，將像空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地物坐標(biāo)系，獲得具有地理位置信息的測量結(jié)果，如地物的經(jīng)緯度或平面坐標(biāo)。

不同坐標(biāo)系的使用取決于具體應(yīng)用的需求和目標(biāo)。相機(jī)坐標(biāo)系主要用于內(nèi)外參數(shù)的計算和相對定向，像空間坐標(biāo)系則是圖像處理和分析的基礎(chǔ)，地物坐標(biāo)系則提供了最終的地理參考。通過合理使用這些坐標(biāo)系，攝影測量可以實現(xiàn)高精度的地理信息獲取和測量分析。

總結(jié)而言，攝影測量中常用的坐標(biāo)系包括相機(jī)坐標(biāo)系、像空間坐標(biāo)系和地物坐標(biāo)系。它們各自在描述攝影機(jī)幾何關(guān)系、進(jìn)行圖像處理和分析以及將測量結(jié)果與地理位置相對應(yīng)方面發(fā)揮著重要的作用。通過合理轉(zhuǎn)換和映射這些坐標(biāo)系，攝影測量可以實現(xiàn)高精度的地理信息測量和分析。