《摄影测量学》第2讲-航摄像片的投影关系与内外方位元素

[四]像片的方位元素[Element of orientation]
像点
摄 影 测 量
地面点
框标坐标系 关系?
像空间坐标系 关系?
地面辅助坐标系 关系已知
大地坐标系
x0 , y0 , f
内方位元素
外方位元素
？？
外方位元素
像空间坐标系 关系?
地面辅助坐标系
外方位元素
zy
S
x
y
a
x
o
确定摄影时像空系在地辅系中
S
i
透视指数
iS=KV=ic=f/sin
iV=SK=KC= ??
Vc=VC=iV-iS= ??
K
H
o
c
αn VN C O
io=
oc=
on=
cn=
KN= ?? NC= ?? NO= ?? CO= ??
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航摄像片是地面的中心投影。 如何建立像点与地面点之间的关系？
S
f
a
o
数学分析方法
第一步：数学描述，建立坐标系 第二步：建立关系方程
Photogrammetry
航空摄影的飞行质量的要求
航摄比例尺与航高 航片的重叠度 像片的倾斜角 航线弯曲度 航片旋偏角
小于5% 航向60％，旁向30％ < 3度 < 3％ <6度
摄影测量是通过量测像片来获得地面目 标的几何信息，这就要研究像片和地面之间 的几何投影关系。
a
A
内
书P20
•投影定义、中心投影与平行投影
特殊线（8）：
透视轴（tt）
基本方向线（KV） 主纵线（iV） 真水平线（gg）
g
G
S
i
Pg
灭线（kk）
主垂线(SN)
kR
t
KW
VN
k
t
T
2、透视变换中的特别点、线、面
SO：主光轴
（Especial Points、Lines、Planes ）
特殊点（9）：
像主点（o） 地主点（O）
像底点（n）地底点（N）
右手系
原点、轴向、作用
zy
S
x
y
a
x
o
Z
Z G
ZT
X
YT
M G
Y
AX
OT
O
Y
XT
G
[三]常用的坐标系
• 地面辅助坐标系O X Y Z
T
TT T
过渡性的地面坐标系统。
Z轴铅垂的摄影测量坐标系 为地面辅助坐标系。
摄影测量成果都在地面辅助 坐标系中表示。
简称地辅系。
原点、轴向、作用
zy
S
x
y
a
x
o
Z G
Z G
X G
飞行方向
O
Y
G
[三]常用的坐标系统
SO：主光轴
S
y
o
o
x
[三]常用的坐标系
原点、轴向、作用
• 像平面坐标系 o-xy
表示像点在像平面内位置的 平面直角坐标系。
y y'
a
oy
x
x
o'
x'
？
2D
S y
a
x
o
Z G X G
3D O
A
Y G
[三]常用的坐标系
原点、轴向、作用
• 像空间坐标系 s-xyz
Geodetic coordinate system
zy
像点
框标坐标系
S
x
关系？
y
摄 影 测
像空间坐标系 关系？
a
x
o
量
地面辅助坐标系
Z
G
已知
ZT
A
X
地面点
大地坐标系
YT
G
OT
O
Y
XT
G
[四]像片的方位元素[Element of orientation]
像点
摄 影 测 量
地面点
框标坐标系 关系?
底点特性: 铅垂线在像平面上 的构像位于以像底 点n为辐射中心的相 应辐射线上.
S
p
t
V
αn
N
t
a
a0 A
T A0
底点特性: 铅垂线在像平面上 的构像位于以像底 点n为辐射中心的相 应辐射线上.
3、主垂面内的几何关系 （Geometry Of Principal Vertical Plane）
透视平行四边形（iSKV）
x x x0
ox0 oy0
x
y y y0
[四]像片的方位元素[Element of orientation]
内方位元素 x0 , y0 , f
z
y S
x
每条摄影光线在像空系中
f
有一个确定的方向。
作用： 1、像点的框标坐标系向像空系的 改化； 2、确定摄影光束的形状；
y
o
a (x, y)
x A
像空间坐标系 关系?
地面辅助坐标系 关系已知
大地坐标系
内方位元素 外方位元素
？？
[四]像片的方位元素[Element of orientation]
内方位元素 框标坐标系
像空间坐标系
x0 , y0 , f
确定投影中心对像片的相对位置的参数； 投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片 的内方位；确定内方位的独立参数叫做内方 位元素。
的投影与Z轴的夹角。
倾角。z轴与XZ坐标面之 间的夹角。
旋角。Y轴在xy坐标面上 的投影与y轴的夹角。
yZ z
逆时针方向为正
Yx
S
X
x
y
h
x
o
作用
x、 确定z轴的方向
确定x，y轴在自身平面内
N
的方向
O M
1) x、、 系统
S-XYZ
x
绕Y轴
S-X'Y'Z'
第一次旋转
Z Z'
Y Y' X'
S
X
x
Y X
Y' X'
1) x、、 系统
S-X'Y'Z'
S-XYZ
绕 X'轴
第二次旋转
Z' Z''
S
Y'' Y' X'
X''
x
Y''
oy’
X''
X'
1) x、、 系统
S-XYZ
S-xyz
表示像点在像方空间位置 的空间直角坐标系。
zy
S
x
z
y
x
S
x
y
y
(x,y,-f)
a
x
o
-f
Z
G
y
a (x,y,-f)
X G
O
x
右手系 ？？左手系
O
A
Y G
[三]常用的坐标系 • 摄影测量坐标系 S-XYZ
像空间和物空间过渡性的坐 标系；
用于表示模型空间各点的位 置，也可表示像点的空间位 置。
X轴大体上与航线方向或者 反方向一致，Y、Z轴分别接 近水平和铅垂。
地形图是地面的什么投影？
AB
D C
地形图
a0
b0 c0
d0
地形图在局部范围内是地面的正射投影！ 航摄像片？？
2、中心投影与平行投影 [Central Projection & Parallel Projection ]
所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投 影，叫做中心投影(Central Projection)。
？
A
[三]常用的坐标系统 1、框标坐标系(o'-x'y')
如何表示像点量测坐标？ y'
2、扫描坐标系(A－IJ)
用于表示扫描后数字影像的 量测象素坐标
A
J
o'
x'
飞行方向
I
[三]常用的坐标系统 1、框标坐标系(o'-x'y')
用于表示像点量测坐标。 y'
o'
x'
3、 大地坐标系 O X Y Z GG G 大地坐标系是指高斯平面 坐标和高程所组成的左手空 间系； 描述地面点的空间位置； 摄影测量的成果最终转化到 该坐标系中。
b' a'
f S
f ab
A B
2、中心投影与平行投影 [Central Projection & Parallel Projection ]
物点A 主光轴
S 焦点F 焦距f
像平面 a像点
物距D
主距d
航摄仪焦距(Focus Length)：物镜节点到焦点的距离
像片主距（Principal distance）：物镜节点到像平面的
距离
关系？
3、航片是地面的中心投影
如何将中心投影的航摄像片转化为垂直投影的 地形图，就成为了航空摄影测量学的主要任务之 一。
4、中心投影的主要特征
点的中心投影是____________。 线段的中心投影是____________。 相交线段的中心投影是____________。 空间一组不与承影面平行的平行直线的中心投影 是____________。 平面曲线的中心投影是____________。 空间曲线的中心投影是____________。
阴位：投影中心位于物和像之间。