工程摄影测量学--第11讲单张航摄像片的作业理论-教学
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航空摄影测量一.前言及单张相片的航测解析1.摄影测量学:利用各种非接触型的传感器,获取模拟的或数字的影象,然后解析和数字化提取所需要的信息,在空间信息系统里数字的加以存储,管理,分析和表达,再通过可视化和符号化形成产品2.摄影比例尺:航摄相片上的一段线的长度l,与实际地面上的相应线段长度L的比,1/m=l/L ,此时视相片为水平,地面取平均高程。
也等于摄象机主距f和平均地面高H的比,即1/m=f/H 3.空中摄影测量采用竖直摄影方式,即摄影瞬间摄象机的铅垂线垂直于地面,偏离垂线夹角应小于3度,夹角称相片斜角4.航向重叠:同航向要求重叠度60%。
旁向重叠:相邻航带间重叠度要求24%。
5.航摄影象是地物上的各点通过航摄机的物镜投射到相片上的一点,称为中心投影。
6.摄影测量的几何处理任务是通过相片上像点的位置确定相应地面点的空间位置,这就需要坐标转换来确定地面点.描述像点位置的坐标系为相方坐标系,描述地面点位置的坐标系为物方坐标系。
7.用摄影测量的方法研究地物的几何和物理信息时,必须建立该物体与相片之间的数学关系,首先需要确定的是摄影瞬间摄影中心与相片在地面坐标系中的位置和姿态。
内方位元素:表示摄影中心与相片之间相关位置的参数外方位元素:表示摄影中心和相片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
8.像点偏移:地面点在相片上的投影因相片倾斜或地面不平而移位或多边形形变.二.双像解析摄影测量1.人造立体视觉需要满足的条件:两张相片必须是两个位置对同一景物摄取的相对。
每只眼睛只能观察一张相片。
两相片上的同名景物连线必须与眼基线大致平行。
两相片的比例尺相近(差别<15%),否则需要用zoom模块进行调节。
2.用解析的方法处理立体相对(定向—恢复地面目标的空间坐标),常用方法:①利用相片的空间后方交会与前方交会来解求地面目标的空间坐标(绝对坐标)②利用相对的内在几何关系,进行相对定向,建立与地面相似的立体模型,计算出模型点的空间坐标,再通过绝对定向,将模型进行平移,旋转,缩放,以纳入到规定的地面坐标系中,解析出地面目标的绝对空间坐标。
《摄影测量学》教学大纲一、课程基本信息1.课程代码:211288002.课程中文名称:摄影测量学课程英文名称:Photography Surveying A3.面向对象:测绘工程专业的学生4.开课学院(课部)、系(中心、室):信息工程学院测绘工程系5.总学时数:56讲课学时数:48,实验学时数:86.学分数:3.57.授课语种:汉语,考试语种:汉语8.教材:王佩军,徐亚明编著,《摄影测量学》,武汉大学出版社二、课程内容简介本课程主要内容可划分为基础知识即解析摄影测量、数字摄影测量及外业三部分。
其中解析部分主要包括摄影基本知识、单张航摄像片解析、像片立体观察与量测、双像解析摄影测量以及解析空中三角测量几个方面,学生学习本部分内容应达到以下要求:1、摄影测量学的定义与分类(1)掌握摄影测量的定义、分类、平台、特点和任务;(2)掌握摄影测量三个发展阶段的基本特点;2、摄影基本知识(1)了解摄影原理与摄影机类型、基本构造;(2)了解摄影处理与像片的晒印过程;(3)了解航空摄影与摄影测量对摄影的基本要求;(4)掌握像片影像的系统误差类型及处理;(5)了解彩色摄影与其它摄影方式。
3、单张航摄像片解析(1)了解中心投影的基本知识;(2)掌握摄影测量中常用坐标系的三轴定义及用途;(3)掌握航摄像片的内、外方位元素;(4)掌握像点在空间直角坐标系中的变换过程;(5)掌握中心投影的构像方程的推导,了解其应用;(6)掌握像点位移的类型及其规律;(7)掌握单张像片空间后方交会的基本原理与解算步骤。
4、像片立体观察与量测(1)了解人眼的立体视觉原理;(2)了解人造立体视觉原理及产生的条件;(3)掌握像对的立体观察方法;(4)掌握像对的立体量测步骤;(5)了解像点坐标量测仪器。
5、双像解析摄影测量(1)了解双像解析摄影测量的方法;(2)掌握立体像对空间前方交会的原理与过程;(3)掌握空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法;(4)掌握连续法解析相对定向及模型坐标计算过程;(5)掌握立体模型的绝对定向过程;(6)掌握光束法整体解求的原理。
第三章单张航摄像片解析摄影测量的主要任务是根据像点的平面坐标确定地面点的空间坐标。
本章从最基本的单张航摄像片出发,采用图解和解析的方法,研究像片与对应地面、像点与对应物点之间的关系。
单张航摄像片解析是摄影测量学的理论基础,其中的基本概念、基本理论和主要公式在摄影测量中应用广泛。
§3.1 中心投影的基本知识一、投影、中心投影和正射投影用一组假想的直线,将空间物体投射到某个几何面上,形成该物体在几何面上的构像,称为投影。
所用的几何面可以是平面,也可以是曲面。
在摄影测量学中,投影的几何面通常取平面,称为投影平面。
投影的直线称为投射线或投影线,在投影平面上得到的构像也称投影。
投射线相互平行的投影称为平行投影,如图3—1-1所(a)平行投影示,投射线垂直于投影平面的平行投影称为正射投影(如图3—1-1b)。
在测量学中,小范围的地形图就是该区域地物、地貌在水平面上作正射投影后,按某一地图比例尺、用图式符号绘制在图纸上。
投射线会聚于一点的投影称为中心投影,投射线的会聚点S称为投影中心。
中心投影中,空间物体、投影中心和投影平面的相对位置有三种方式,如图3―1―2所示。
图(a)中,投影中心在投影平面和物体之间,称为负片位置;图(b)和(c)中,投影中心位于一侧,称为(b)正射投影正片位置。
中心投影的构像过程也称透视变换。
图3—1-1平行投影与正射投影(a)(b)(c)图3-1-2 中心投影的三种方式二、航摄像片是所摄地面的中心投影航摄像片是地面景物的构像,如图3-1-3(a)所示,地面上某一点A的构像光线,经物方节点k和像方节点k'后在像片上构像a。
由于航空摄影时物镜内、外介质相同,所以像方节点与像方主点重合,物方节点与物方主点重合。
根据节点的特点可知,入射光线与主光轴的夹角β和出射光线与主光轴的夹角β'相等。
为了作图方便,把像方节点(主点)连同像片一起平移,使之与物方节点(主点)重合,当作一个点看待,并以摄影中心(投影中心)S表示,这样地面点A的构像光线ASa就成为一条直线,所有其它的构像光线也可以用直线表示且相交于投影中心S,图3-1-3(b)所示。