Súradnicové systémy, ktoré s využívajú v analytickej fotogrametrii sú pravouhlé a pravotočivé. Používa sa snímkový, modelový a geodetický súradnicový systém. Snímkový súradnicový systém je priestorový pravouhlý súradnicový systém s počiatkom v projekčnom centre O’. V leteckej fotogrametrii je smer zápornej osi Z’ totožný so smerom osi záberu zvislej snímky. Snímkový rovinný súradnicový systém je definovaný spojnicami protiľahlých rámových značiek s počiatkom v hlavnom bode snímky H’, súradnica z’ je rovná zápornej hodnote konštanty fotokamery –f.

Modelový súradnicový systém je tiež priestorový pravouhlý súradnicový systém, ktorý slúži na vyjadrenie priestorových vzťahov objektu určených z meraní na snímkach. V leteckej fotogrametrii os X modelového súradnicového systému sleduje smer letu, os Y je na ňu kolmá a os Z smeruje so zenitu. Geodetický súradnicový systém tvorí vlastne S-JTSK doplnený súradnicou Zg, je ľavotočivý, ak os Zg smeruje k zenitu.

Transformácia súradnicového vektora

O transformácii súradníc vektora hovoríme vtedy, ak základné systémy jednotlivých vektorov majú spoločný počiatok. Polohu nového priestorového súradnicového systému XYZ vzhľadom na pôvodný priestorový súradnicový systém X’Y’Z’ vyjadríme smerovými uhlami alfa1, beta1, gama1 tak, že smerové uhly alfa1, beta1, gama1 vyjadrujú polohu osi X nového súradnicového systému vzhľadom na osi X’Y’Z’ pôvodného (snímkového) súradnicového systému. r je vektor modelových súradníc, r’ je vektor snímkových súradníc.

Matica ortogonálnej transformácie

Maticu smerových kosínusov (maticu M) voláme aj matica ortogonálnej transformácie. Obsahuje deväť neznámych smerových uhlov, ale maticový zápis obsahuje len tri rovnice, preto musíme nájsť šesť rovníc na výpočet smerových kosínusov, alebo medzi jednotlivými smerovými kosínusmi existuje šesť rovníc závislosti.

Presne zvislá snímka

Snímka vo všeobecnej polohe

Priestorovú polohu objektu vyjadríme pomocou vektora r vzhľadom na moelový súradnicový systém XYZ. Tiež vyjadríme aj polohu projektovaného centra O’ vektorom r0. Ďalej vyjadríme polohu bodu objektu vzhľadom na snímkový súradnicový systém vektorom rp, potom pre vektor r platí: r = r0 + rp. Natočenie snímkového súradnicového systému vyjadruje matica ortogonálnej transformácie M.