摄影测量学基础第3章 单张像片的解析基础
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《摄影测量学》课程笔记第一章绪论一、摄影测量学的基本概念1. 定义摄影测量学是一种通过分析摄影图像来获取地球表面及其物体空间位置、形状和大小等信息的科学技术。
它结合了光学、数学、计算机科学和地理信息科学等多个领域的知识,为地图制作、资源管理、环境监测和工程建设等领域提供精确的数据。
2. 分类- 地面摄影测量:使用地面上的摄影设备进行的摄影测量,适用于小范围或精细的测量工作。
- 航空摄影测量:利用飞行器(如飞机、无人机)搭载摄影设备进行的摄影测量,适用于大范围的地形测绘。
- 卫星摄影测量:通过卫星搭载的传感器获取地球表面信息,适用于全球或大区域的环境监测和资源调查。
3. 应用领域- 地图制作:制作各种比例尺的地形图、城市规划图和专题地图。
- 土地调查:进行土地分类、土地权属界定和土地使用规划。
- 城市规划:辅助城市设计和基础设施规划。
- 环境监测:监测环境变化,如森林覆盖、水资源和污染状况。
- 灾害评估:评估自然灾害的影响范围和损失。
- 军事侦察:获取敌对地区的地理信息。
二、摄影测量学的发展历程1. 早期摄影测量(19世纪中叶-20世纪初)- 1839年,法国人达盖尔发明了银版照相法,这是摄影技术的起源。
- 1851年,瑞士工程师普雷斯特勒使用摄影方法绘制了第一张地形图。
- 1859年,法国人布洛克发明了立体测图仪,使得通过摄影图像进行三维测量成为可能。
2. 现代摄影测量(20世纪初-20世纪末)- 20世纪初,德国人奥佩尔提出了像片纠正和像片定向的理论,为摄影测量学的理论基础做出了贡献。
- 1930年代,随着航空技术的发展,航空摄影测量开始广泛应用。
- 1950年代,电子计算机的出现为摄影测量数据的处理提供了新的工具。
- 1960年代,数字摄影测量开始发展,利用计算机技术进行图像处理和分析。
3. 空间摄影测量(20世纪末-至今)- 1970年代,卫星遥感技术开始应用于摄影测量,提供了全球范围内的地理信息。
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。