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第2章单张像片的基本知识

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(完整版)摄影测量知识点整理(完整精华版)

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摄影测量学第一章 绪论1、摄影测量是从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。

2、摄影测量学的三个发展阶段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量4、摄影测量存在哪些问题第二章 单幅影像解析基础1、像主点：摄影机主光轴（摄影方向）与像平面的交点，称为像片主点。

像主距：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距（f ）。

2、航空摄影：利用安装在航摄飞机上的航摄仪，在空中以预定的飞行高度度沿着事先制定好的航线飞行，按一定的时间间隔进行曝光摄影，获取整个测区的航摄像片。

空中摄影采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄影机物镜主光轴近似与地面垂直。

Hf L l m ==1 （m —像片比例尺分母，f —摄影机主距，H —平均高程面的摄影高度 H=m ·f ） 3、相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，称为摄影航高。

绝对航高是相对于平均海平面的航高，是指摄影机物镜在摄影瞬间的真实海拔高。

通过相对航高H 与摄影地区地面平均高度H 地计算得到：H 绝=H+H 地5、航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠称，重叠度一般要求在60%以上； 旁向重叠：两相邻航带像片之间的影像重叠，重叠度要求在30%左右。

6、中心投影：当投影会聚于一点时，称为中心投影； 正射投影：投影射线与投影平面成正交。

中心投影：投影射线会聚于一点（投影射线的会聚点称投影中心） 投影 斜投影：投影射线与投影平面成斜交 平行投影正射投影：投影射线与投影平面成正交7、透视变换中的重要的点线面：① 由投影中心作像片平面的垂线，交像面于o ，称为像主点；像主点在地面上的对应点以O 表示，称为地主点。

② 由摄影中心作铅垂线交像片平面于点n ，称为像底点；此铅垂线交地面于点N ，称为地底点。

③ 过铅垂线SnN 和摄影方向SoO 的铅垂面称为主垂面（W ），主垂面即垂直于像平面P ，又垂直于地平面E ，也垂直于两平面的交线透视轴TT 。

第二章 单幅影像解析基础

第二章 单幅影像解析基础


以X 轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换
a1 cos cos a 2 cos sin a3 sin b1 cos sin sin sin cos b2 cos cos sin sin sin b3 sin cos c1 sin sin cos sin cos c2 sin cos cos sin sin c3 cos cos
重 要 的 点 、 线 特 征
等角点特性
c
C
在倾斜像片 和水平地面 上，由等角 点 c 和 C 所引 出的一对透 视对应线无 方向偏差， 保持着方向 角相等
重 要 的 点 、 线 特 征
等比线特性 等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺， 不受像片倾斜影响
已知 E 平面上有 A 点，在像平面上作对应 的像 a
像 片 外 方 位 角 元 素
A
z
y
o
像片旋 角 v
X
三、空间直角坐标变换
平 y’ 面 坐 x x 'cos y 'sin 标 y x 'sin y 'cos 变 换 x cos sin x y sin cos y
o2 o1

像片旋角过大会减少立体像对 的有效范围
理想像对：相邻两像片水平、摄影基线水平组成的像对 正直像对：相邻两像片水平、摄影基线不水平组成的像对 竖直像对：相邻两像片不严格水平、摄影基线不水平组成 的像对
立 体 像 对
p1
S1 S2
p2
p1 S1
P2 S2
P2 p1 S1 S2
第2章单张像片的基本知识

第2章单张像片的基本知识


飞行质量的要求



1、像片倾斜角 应小于3度。 2、摄影航高 航高，H表示，指航摄仪物镜中心S在摄影 瞬间相对于某一基准面的高度。 杭高的计算从该基准面算起，向上为正。



相对航高HT:航摄物镜中心S在摄影瞬间相对 于某一基准面的高度（通常是摄影区域地 面平均高程基准面）。 绝对杭高H0： 相对于大地水准面的高度。

4、影像处理工艺不同 光化学反应，暗房冲洗。 数码：由计算机进行，使用软件。
信息数字化，可以借助各种媒介实现图像 的实时传递。数码摄影机在摄影测量上的 应用日益广泛。


三、航空像片的获取及技术要求



1、航空摄影实施过程 采用摄影测量方法测制地形图，必须对 测区进行有计划的空中摄影。 摄影仪安装在摄影飞机上，从空中一定 的高度对地面物体进行摄影，取得像片。 飞机：保持一定的飞行高度和航线飞行的 直线性，航速不能过大，续航的时间要长。




搜集地形图、控制测量成果、气象 划分航摄分区 确定航线方向和敷设航线 计算航摄所需的飞行数据和摄影数据 编制领航图 确定航摄的日期和时间
空中摄影

天空晴朗、能见度好、气流平稳
摄影时间最好是中午前后的几个小时


书上第12页空中摄影示意图
摄影处理

底片冲洗、正片晒印、像片索引图的拍照 冲晒等工作。航空像片拍摄完后，立即将 装有底片的暗盒取出，在专用的冲印设备 中进行处理，并按相应的技术质量标准检 查，万一出现质量问题，如云层遮挡、漏 拍、漏光、重叠度超限等。

H=HT + h

3、摄影比例尺 空中摄影计划设计时的像片比例尺 航摄比例尺的选取要以成图比例尺、 摄影测量内业成图方法和成图精度等因素 来考虑选取，经济性、摄影资料的可实用 性。 第14页表2-1
ch2-单张航摄像片解析

ch2-单张航摄像片解析


18cmx18cm,23cmx23cm,30cmx30cm
通常承片框上四个边的中点各安置一个机械框标或
在四个角设定四个光学框标来建立像平面坐标。
光学框标
—
机械框标
康 念 坤
框标坐标系
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
—
康 念 坤
量测用摄影机的三个特征
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
康 念 坤
量测用摄影机的三个特征
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
① 量测用摄影机的像距是一个固定值，几乎等于
摄影机物镜的焦距。
② 摄影机像面框架有无框标标志，是作为区分量
—
测用摄影机和非量测用摄影机的重要标志。
康 念 坤
框 标
航摄像片的大小规格：
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
康 念 坤
等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺f/H ，不 受像片倾斜影响。
§2-2 摄影测量常用坐标系统
根据像片上像点的位置确定相应的地面点的空间位置。需
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
要选择适当的坐标系统来描述像点和地面点，并通过一系列 的坐标变换，建立二者之间的数学关系，从而由像点观测值 求出对应物点的测量坐标。
—
康 念 坤
像片倾斜引起的 像点位移
地形起伏引起的 像点位移
航摄像片与地形图的区别
（1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为 中心投影。
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
（2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起伏 引起的像点位移。 （3）比例尺的不同：地图有统一比例尺；航片无统一比例尺， 比例尺因点而异。 （4）表示方法的不同：地图为线划图；航片为影像图。 （5）表示内容的不同：地图需要综合取舍；航片所见即所得。 （6）几何上的不同：航摄像片可组成像对立体观察。 摄影测量的主要任务就是把地面按中心投影规律获得 的摄影比例尺像片转换成按图比例尺要求的正射投影地 形图。
无人机航空摄影测量：单张像片解析基础

无人机航空摄影测量：单张像片解析基础


c1 u
c2
v
c3 w
共线方程：
x f a1( X A X S ) b1(YA YS ) c1( Z A ZS ) a3 ( X A X S ) b3 (YA YS ) c3 ( Z A ZS )
y f a2 ( X A X S ) b2 (YA YS ) c2 ( Z A ZS ) a3 ( X A X S ) b3 (YA YS ) c3 ( Z A ZS )
w a3 b3
x a1u b1v c1w y a2u b2v c2w
f a3u b3v c3w
x
f y
a1u b1v c1w a3u b3v c3w
a2u b2v c2w
f a3u b3v c3w
uvkk((XYAA
X YS
S
)
)
w k(Z A ZS )
S
ab
c
S
ab
f c
A a0
B b0
C
A
B
c0
a0
b0
H
C c0
理想状态：地面平 实际状态：地面不平
坦，像片水平
坦，像片不水平
航摄像片的特点：
当像片倾斜或地形起伏时，地 面点在航摄像片上构像相对于理 想情况下的构像所产生的位置差 异称像点位移。
Photo
Map
由于存在像片倾斜和地形起伏两种误差的影响，致使影像发生几何变 形，反映为影像比例尺有不同的变化，相关方位也发生变化。若利用航 摄像片制作正射影像图时，必须消除倾斜误差和投影误差，统一像片上 各处比例尺，使中心投影的航摄像片转化为正射投影的影像。
共线方程：摄影测量中最基本最重要的公式
当需顾及内方位元素时 :
摄影测量学第二章_单张航片解析

摄影测量学第二章_单张航片解析


二、方向余弦确定
1. S-XYZ坐标系绕Y轴旋转角到S-XY Z
二、方向余弦确定
2. S-XY Z坐标系绕X轴旋转角到S-XYZ
二、方向余弦确定
3. S-XYZ坐标系绕Z轴旋转角到S-xyz
二、方向余弦确定
上述三式依次回代
同一像片在特定坐标系中： 不同的转角系统：方向余弦的表达式不同但是R唯一； R中有且只有三个独立参数
航摄像片是地面景物的中心投影构像
Es S ho
hi P v
i
hc
o
T
c
W hi
n
ho
J
V v N hc C O
T
V E
第二节 航摄像片上特殊的点、线、面
面：地面E
点：摄影中心S
重
像片面P 主垂面W
要
真水平面Es
的
线：迹线TT
点
主光线SoO
像主点o 地主点O 像底点n 地底点N
线
主垂线SnN
等角点c
思考题：已知像片内、外方位元素、像点坐标。能否计算得到 地面点坐标？
第六节 共线条件方程
像片仿真
已知 1、内、外方位元素 2、地面点空间坐标 3、DEM 4、DOM
z
S(Xs, Ys, Zs)
Z
y x
a (x,y)
A(X,Y,Z) Y
X
x f a1(X X s ) b1(Y Ys ) c1(Z Zs ) a3 (X X s ) b3 (Y Ys ) c3 (Z Zs )
种次序连续三次旋转形成。 旋转顺序不同、形成不同的转角系统。 Y轴为主轴的--转角系统；
X轴为主轴的’-’-’转角系统的坐标变换；
Z轴为主轴的A--v系统的坐标变换。 注意角元素方向的定义
无人机航空摄影测量之单张像片解析基础介绍课件

无人机航空摄影测量之单张像片解析基础介绍课件

技术原理：利用无人机搭载的相机进行航空摄影，获取地面影像数据
发展现状及趋势
技术进步：无人机技术不断发展，性能不断提高
应用领域：无人机航空摄影测量广泛应用于测绘、环境监测、城市规划等领域
法规政策：各国政府对无人机航空摄影测量的监管政潜力巨大，未来发展前景广阔
成果应用：地形测量成果可用于规划、设计、施工等环节，为工程建设提供依据
某城市规划案例
01
城市概况：某市位于中国东部沿海地区，人口约500万，经济发达，交通便利。
02
规划需求：某市需要进行城市规划，包括土地利用、交通规划、环境保护等方面。
03
无人机航空摄影测量：使用无人机进行航空摄影测量，获取高分辨率影像数据。
4
技术挑战及应对策略
技术挑战：无人机飞行控制、图像处理、数据传输等
应对策略：采用先进的无人机控制系统、图像处理算法和数据传输技术
技术挑战：无人机续航能力、图像质量、数据处理速度等
应对策略：提高无人机续航能力、优化图像采集和处理算法、提高数据处理速度
技术挑战：无人机安全、隐私保护、法规限制等
应对策略：加强无人机安全防护、保护用户隐私、遵守相关法规限制
04
数据处理：对影像数据进行处理，生成数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）等。
05
应用：利用无人机航空摄影测量数据，进行城市规划设计，包括道路规划、建筑布局、绿化规划等。
06
成果：某市城市规划方案得到了政府和市民的认可，为城市的可持续发展提供了有力支持。
某工程勘察案例
项目背景：某地区需要进行工程勘察，以确定地质条件、地下水状况等
03
特征提取：通过图像处理算法提取像片中的地物特征
04
2单幅影像解析基础

2单幅影像解析基础


航摄像片中的重要点、线、面
hi P ho o
Es S hc T J n v N
v
i
hi W
c
V
ho hcC
O E
V
T
重 要 的 点 线
点：摄影中心S
像主点o 地主点O
project center
principal point of photograph ground principal point
像底点n
地底点N 等角点c 地面等角点C 主合点i 主遁点J
image nadir point
ground nadir point isocenter of photograph isocenter of ground principal vanishing point principal vanishing point
一个坐标系按某种顺序依次旋转 三个角度即可变换为另一个同原 点的坐标系。
Zs
Z Y Ys A Xs
p
X
1）以Y轴为主轴的、 、 先后绕Y、X、Z轴旋转 Z S y Zs Z x ox X o
Y X 航向倾角 旁向倾角
Y
Ys N A Xs
像片旋角
2）以X轴为主轴的 ， 、，、 ， 先后绕X、Y、Z轴旋转 Z S y Zs Z
， ，
on f tg oc f tg
P S T J n V v N c o
v W

2
i
oi f ctg
C
O
V E
ON Htg CN Htg
T
f sin H SJ iV sin Si ci

2
重 要 的 点 线 特 征
第2章单张像片的基本知识2-坐标系统

第2章单张像片的基本知识2-坐标系统


地球曲率对像点坐标的影响 地球的水准面是曲面，而地形面 的基准面是一水平面，摄影的像 片平面在摄影测量处理中是取与 水平面平行，这样地面上点的构 像于像片平面上是要受到影响的 、如图所示。当不考虑大气折光 差的影响时，地面点A在像片上 的构像为a点。A点在基准平面E 上的投影为A0。A0点在像片上的 构像点a’。线段aa’ 即为地球弯曲 引起的像点移位。
像片在摄影、摄影处理和存储过程中由于底 片变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率的影响， 使像片上影像产生误差。
一、底片变形的影响－－主要原因
底片在摄影曝光、摄影处理、保存时， 受外力、温度、湿度的影响发生变形。
底片变形分为偶然变形和系统变形两类， 系统变形又分为均匀变形和不均匀变形。
变形改正方法一（边、角框标）
三、大气折光差
图中dｒ为折光误差
dr

f
(1
r f
2 2
) f
坐标改正数为
d
dy

r r

y

四、地球曲率的影响
与前面三种误差不同，地球曲率的影像 不是一种误差，而是地球表面上的点，投 影到平面上后，投影点的构像与实际像点 之间存在差异。
地球曲率的影响值
Ｘｐ Yt
§2.4 像片的内、外方位元素
确定摄影时摄影物镜、像片和地面间相互关系的参数称为像片的方位元 素，包括内方位元素和外方位元素
一、像片(摄影机)的内方位元素 内方位元素：确定投影中心（物镜后节点）相对于
像平面位置关系的参数。 具体包括三个: 像主点O在框标坐标系中坐标（x 0 , y 0） 主距f
第二章 单张像片的基本 知识
§2.3 摄影测量中常用的坐标系
摄影测量学第二章_单张航片解析

摄影测量学第二章_单张航片解析


一、航空摄影机
较好的光学性能、高度自动化、像移补偿、压平装置
框标：机械框标、光学框标－建立像平面坐标系 机械框标、光学框标－ 机械框标 主距：物镜中心至像底片面垂直距离 物镜中心至像底片面垂直距离 像幅：23X23 cm 18X18cm 23X23 cm、18X18cm
f
二、摄影比例尺
航摄像片上的一线段l与地面上相应线段 之比 航摄像片上的一线段 与地面上相应线段L之比。 与地面上相应线段 之比。 航片倾斜、地形起伏时m不为常数 不为常数。 航片倾斜、地形起伏时 不为常数。
摄影测量中，摄影中心、像点及对应的地面点应满足 直线条件。由此得到的方程－共线条件方程。
第六节 共线条件方程
第六节 共线条件方程
第六节 共线条件方程
第六节 共线条件方程
应用： 求像底点坐标 单像空间后方交会和多像空间前方交会 摄影测量中的数字投影基础 航空影像模拟 光束法平差的基本数学模型 利用DEM制作数字正射影像图 利用DEM进行单张像片测图 思考题：已知像片内、外方位元素、像点坐标。 思考题：已知像片内、外方位元素、像点坐标。能否计算得到 地面点坐标？ 地面点坐标？
第六节 共线条件方程
像片仿真
Z
z y
S(Xs, Ys, Zs)
x a (x,y)
已知 1、内、外方位元素 、 2、地面点空间坐标 、 3、DEM 、 4、DOM 、
a1 ( X − X s ) + b1 (Y − Ys ) + c1 (Z − Z s ) x =−f a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s ) y =−f a2 ( X − X s ) + b2 (Y − Ys ) + c2 (Z − Z s ) a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s )
第二章 单幅影像解析基础

第二章 单幅影像解析基础

卫星影像名称 MSS TM ASTER SPOT（1—4） SPOT-5 IRS-P5 ALOS IKONOS QuickBird Geoeye-1 WorldView 资源三号 空间分辩力/ m 79 多光谱30，全色15 多光谱30，全色15 多光谱20，全色10 多光谱10，全色2.5 全色2.5 多光谱10，全色2.5 多光谱4，全色1 最大成图比例尺 1:50万 1:10万 1:25万 1:5万 1:2.5万 1:2.5万 1:2.5万 1:1万 一般判读的成图比例尺 1:25万 1:5万 1:25万 1:2.5万 1:1万 1:1万 1:1万 1:5千 1:2千 1:2千 1:2千 1:1万
数字航空影像
成图比例尺 1：500 1：1 000 1：2 000 1：5 000 地面采样间隔（GSD）/cm 优于0.1 优于0.1 优于0.2 优于0.5
1 ：1 万 1：2.5 万
1：5万
优于1.0 优于2.5
优于5.0
对于航天遥感影像，常用卫星空间分辨率与影像成图比例尺对 应关系如下表所示：
ADS40采用单个镜头成像，可见光通过ADS40的分光镜主件时被 按照RGB三种色光分出，落在焦平面上各自对应的不同区域， RGB 三种色光及近红外波段能够同时对地面相同的区域获取影像。
（前视（全色）＋下视（全色）＋后视（全色））＋（近红外＋红 ＋绿＋兰）（多光谱安置于全色阵列之间） ＝ 全色＋多光谱 利用三个航空摄影条带进行摄影测量
14～28
20～40 40～80 50～120 70～160
3、扫描影像的分辨率 当采用胶片影像进行数字摄影测量生产时，需要用影像扫描仪 进行扫描数字化，扫描影像以扫描分辨率表示（微米/像素） 。扫 描分辨率指影像扫描仪在实现图像的模数转换时，通过扫描元件将 扫描对象表示成像素所采用的最小面元单位，即一个扫描像素在原 始胶片上的实际尺寸。 扫描影像的地面分辨率可以通过原始胶片影像的摄影分辨率、 摄影比例尺及扫描分辨率测算，应优于正射影像的地面分辨率。 如果采用大比例尺航摄资料，底片（胶片）扫描分辨率最大不 得超过60μm， R=20（m/M） R为航片扫描分辨率（μm）； m为成图比例尺分母；M为航摄 比例尺分母。

摄影基讲义础第2章

反光镜反射到磨砂玻璃上的影像
10
第一节 照相机
• 双镜头反光照相机一般为120照相机。例如：德国的禄莱、瑞典的哈斯德以及国
产的海鸥4A及4B等照相机均属此类。
禄莱双镜头反光照相机
11
第一节 照相机
• 双镜头反光照相机结构简单，耐用。由于拍摄时不需要翻动反光
镜，所以快门的噪音很小。
• 最大的优点在于取景和拍摄由上下两个镜头分别来完成，所以在
卡 片 数 码相 机
• 其主要特点是可以极其方便地随身携带这就限定了它们的功能不会十分强大。最基本的曝光
补偿是超薄数码相机最基本的功能配置，再加上区域或者点测光模式保证了能准确地曝光。 另外，时尚、轻质、易操作的特点使得卡片数码相机有时候也能够完成一些摄影创作。
• 然而，因其手动功能相对薄弱、超大的液晶显示屏耗电量较大、镜头性能较差而不被“高手”
佳 能 单 镜 头 反 光 照 相 机
9
EOS-1Ds Mark III
第一节 照相机 三、双镜头反光照相机
• 双镜头反光照相机有两个相同焦距的镜头，分上、下安装在照相机的一个垂直面板上，照相
机的聚焦是通过垂直面板的伸缩来完成的。上面的镜头结构简单，是供取景、对焦的；下面 的一个镜头是供拍摄成像的，这只镜头内部装有可调节的光圈和镜间快门。上下两个镜头完 全是联动的，在取景拍摄时，只要上面的镜头对焦清晰，下面的镜头焦距也必然清晰，所拍 摄的影像也是清晰的。在机身内镜头主轴45°处有一块反光镜，将镜头结成的影像反射到机 身顶部的磨砂玻璃上，由于感光片和磨砂玻璃距离镜头的光程长度完全相等，所以两者的画 幅大小是一致的，在磨砂玻璃上所观察到的景物即是感光片上将要结成的影像，这种取景方 式也叫作反光镜取景模式。取景器里所看到的影像与原景物左右相反它对拍摄运动物体非常 不利，由于取景和曝光分别由不同的镜头完成而存在一定视差

单张像片空间后方交会


外方位元素的计算
当一张像片上至少有三个控制点时， 当一张像片上至少有三个控制点时，误差方程矩阵形式
V = Ax − l
x = ( A T A ) −1 ( A T l )
x , l = y a 14 a 15 a 24 a 25
σ
0
=
V TV 2n − 6
∆ X s ∆Ys ∆Z vx V = x = ∆ ϕs , v y ∆ω ∆κ a 12 a 13 a A = 11 a 22 a 23 a 21
X X −Xs Y = R−1 Y −Y s Z −Z Z s
a 1 a1 a 2 b1 a 3 c1
0 = a 2 c1 − a1 c 2 a c − a c 1 3 3 1 0 = b3 − b 2 − b3 0 b1
在竖直摄影情况 误差方程系 数的近似值
f a11 = − , H
ϕ =ω =κ = 0
Z − Z
s
= H
x a12 = 0, a13 = − H f y a21 = 0, a22 = − , a23 = − H H 2 x xy a14 = − f (1+ 2 ), a15 = − , a16 = y f f xy y2 a24 = − , a25 = − f (1+ 2 ), a26 = −x f f
已知值 x0 , y0 , f , m, X, Y, Z 观测值 x,y 未知数 Xs, Ys, Zs, ϕ, ω, κ , 泰勒级数展开
按泰勒级数展开，取小值一次项
∂x ∂x ∂x ∂x x = (x) + ΔX + ∆Y + ∆Z + ∆ϕ ∂X ∂Y ∂Z ∂ϕ ∂x ∂x + ∆ω + ∆κ ∂ω ∂κ ∂y ∂y ∂y ∂y y = ( y) + ∆X + ∆Y + ∆Z + ∆ϕ ∂X ∂Y ∂Z ∂ϕ ∂y ∂y + ∆ω + ∆κ ∂ω ∂κ

第二章 单幅影像解析基础


1.光学航空摄影机
• 安装在飞机上对地面能自动地进行连续摄 影的摄影机称为航摄机。 • 它是一台结构复杂、具有精密全自动光学 及电子机械系统的装置，所摄取的影像能 满足量测和判读的要求。 • 摄影是摄影物镜都是固定调焦与无穷远点 处，因此，像距是定值，几乎等于摄影物 镜的焦距。
光学摄影机
• 航空摄影机镜箱体的后部，即物镜筒和暗 箱的衔接处有一个金属的贴附框架，框架 的四边严格地处于同一平面内，也就是像 平面，此平面严格地与物镜的主光轴相垂 直。 • 框架的每一边的中点各设有一个框标记号， 也有将框标记号设在框架的角隅上的（书 图2-1-2a为机械框标，2-1-2b为光学框 标）。
2.重要点、线的数学关系
参照上图可求得像底点n、等角点c和主合点i到像 主点的距离为 on = f tan α
oc = oi = 2 f cot α f tan
α
2
α
因为
∠ iSc = ∠ Sci = 90 ° −
Si 所以ΔSic是等腰三角形，则有： = ci = f
第二章 单幅影像解析基础
主要内容
• • • • • 2.1 空中摄影的基本知识 2.2 中心投影与透视变换 2.3 共线方程 2.4 航摄像片的像点位移与比例尺 2.5 单幅影像解析基础
• 在摄影测量学中，为了从所获得的影像确 定被研究物体的位置、形状、大小及其相 互关系等信息，需要了解和掌握航空影像 是如何获取的，影像中的重要点、线和面 的透视关系以及物方和像方之间的解析关 系，这对于摄影测量的解析数据处理时十 分重要的。
Байду номын сангаас
• 航空摄影基本条件：
飞机飞行稳定性好、 飞机飞行稳定性好、 保持一定的高度、 保持一定的高度、航 行路线直、 行路线直、飞行速度 适宜、续航时间长。 适宜、续航时间长。

最新单张航摄像片的作业理论教学课件PPT工程摄影测量学

单张航摄像片的作业理论教学课件PPT工程摄影测量学测绘、遥感和数字矿山研究所，3，[ 3]空间交会，[1]航空照片的内外方位元素，[5)航空照片的倾斜误差和投影误差，[2)共线条件方程，[6)航空照片像点的系统误差及其校正，[4)航空照片的比例，单张照片的分析基础，重访评论，4，提出的问题，5，6，7，8，9，(1)单张照片的投影变换理论，(2)照片校正，(3)正投影技术，(4)利用单张照片、内部体积排列、直接线性变换和透视变换方程进行线条绘制，照片校正定义整片校正和块校正，定义直接法和间接法及其比较图像镶嵌，收集正投影图像上的地物数据，收集原始图像上的地物数据，第11讲:单张航空摄影的操作原理，第10讲，[ 1]单张摄影的投影变换理论，1、直接线性变换的图像构造方程(DLT)，参数具有明显的几何意义，第11讲单张航片的运算理论，直接线性变换，11，参数的几何意义不明显，参数个数:11，[ 1]单张航片的投影变换理论，1、DLT变换的图像构造方程，第11讲单张航拍照片的运算理论，12，直接线性变换DLT关系，[1]单张照片的投影变换理论，1、DLT变换的图像构造方程，第11讲单张航空照片的操作理论，13，[ 1]单张照片的投影变换理论，2、透视变换-两个平面之间的校正方程，第11讲单幅航拍照片的操作原理，14，[ 1]单幅照片的投影变换理论，2、透视变换-两个平面之间的校正方程，照片校正的理论基础。

，有8个参数:它是9个内部和外部方向元素和3个平面参数的函数。

第11讲:单张航拍照片的运算理论，第15讲:单张照片的投影变换理论，2、透视变换-两个平面之间的校正方程，校正方程的逆变换形式，第11讲单一航空摄影的操作原理，16，1、照片校正的清晰度，[2]照片校正，一种将照片转换成特定比例的正投影照片的技术。

照片校正的任务是消除照片倾斜和地形起伏的双重影响。

，讲座11单张航空摄影的操作原理，17，2、整张校正，[2]照片校正。

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2、摄影处理(黑白)
摄影处理过程：显影－定影－水洗－晾干 1.显影 显影液的成份：显影剂－－米吐尔 保护剂－－Na2SO3 促进剂－－ Na2CO3 抑制剂－－KBr 显影时间：胶卷12分钟，像纸4分钟
2.定影 定影液的成份：银盐溶解剂－－ Na2S2O3 中和剂－－－－醋酸 稳定剂－－－－ Na2SO3 坚膜剂－－－－钾矾 定影时间：2倍胶卷变透明时间，像纸半小时。




搜集地形图、控制测量成果、气象 划分航摄分区 确定航线方向和敷设航线 计算航摄所需的飞行数据和摄影数据 编制领航图 确定航摄的日期和时间
空中摄影

天空晴朗、能见度好、气流平稳
摄影时间最好是中午前后的几个小时


书上第12页空中摄影示意图
摄影处理

底片冲洗、正片晒印、像片索引图的拍照 冲晒等工作。航空像片拍摄完后，立即将 装有底片的暗盒取出，在专用的冲印设备 中进行处理，并按相应的技术质量标准检 查，万一出现质量问题，如云层遮挡、漏 拍、漏光、重叠度超限等。
二、摄影机 专业摄影机、普通摄影机 专业摄影机：摄取适合摄影测量用的像片 普通摄影机：日常生活中用来摄取生活照 片或其他用的摄像机。
数码相机 用ＣＣＤ或ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)来代替胶卷记录被摄景物。 光信号－－－电子信号－－－数字信号 优缺点：处理、传输快、存储量大，成本 低；分辨率低、色彩问题、记录延迟。

H=HT + h

3、摄影比例尺 空中摄影计划设计时的像片比例尺 航摄比例尺的选取要以成图比例尺、 摄影测量内业成图方法和成图精度等因素 来考虑选取，经济性、摄影资料的可实用 性。 第14页表2-1



视摄影像片水平、地面取平均高程时，像 片上的线段l 与地面上相应的水平距L 之比 为摄影比例尺

6、航线弯曲度 把一条航线的航摄像片根据地物影像 拼接起来，各张像片的主点连线不在一条 直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航 线弯曲。

航线弯曲度 ：航 线最大弯曲矢量 与航线长 度之比 的百分数。要求 航线弯曲度 <3%


7、像片旋偏角 一张像片上相邻主点连线与同方向框 标连线间的夹角。要求像片旋角<60；





航空摄影测量的实施过程： 任务委托 签订合同 制定航摄计划 空中摄影实施 摄影处理 资料检查验收
任务委托

根据计划测图的范围和图幅数，划定区域 范围 确定航摄比例尺 航摄仪的类型、焦距、像幅的规格 重叠度的要求 提交的资料成果内容、方式和期限



航摄技术计划的主要内容
中心投影的三种方式
物点、像点、投影中心三点都是共线的
二、航摄像片是中心投影
三、中心投影的阴位和阳位
阴位
阳位
空间物体在阴位和阳位 像片上的构像是相同的。
透视变换

将空间点、线作中心投影，在投影平面 P上得到一一对应的点、线，这种经中心投 影取得的一一对应的投影关系称为透视变 换
数码相机与传统相机区别

1、影像成像过程不同 传统相机：银盐感光材料，胶片作为载体 用ＣＣＤ或ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)来代替胶卷记录被摄景物， 光信号转变为电信号，再经模/数转换后记 录于存储卡上，可以反复使用，效果可以 立即回放观看效果。
像片旋角过大会减少立体像 对的有效范围
§2.2
中心投影的基本知识
一、投影、中心投影和正射投影 投影－－用一组投影光线，将空间物体投 影到一个几何面上，形成空间物体在该几 何面上的构像，称为投影。 投影的几何面通常是平面，称为投影 平面，投影面上的构像也称投影。 中心投影－－投影光线汇聚于一点的投影 称为中心投影。
。Ｓ
Ａ
·
· Ｂ
· Ｃ
· b · a
c ·


投影射线平行于某一固定方向的投 影的投影称为平行投影， 正射投影：投影光线垂直于投影平面的 平行投影称为正射投影。

航摄像片为中心投影，地形图为正射投影

中心投影与垂直投影两种不同的投影 方式就成了航摄橡片与地形图各种差异的 根源，而如何将中心投影的航摄像片转化 为垂直投影的地形图，就成了摄影测量学 的主要任务。
第二章
单张像片的基本 知识

掌握航空像片的获取和技术要求，中 心投影的基本知识；理解摄影测量中常用 的坐标系统，航摄像片的内方位元素和外 方位元素，像点位移，像片比例尺；了解 摄影测量的基本知识。
§2.1 摄影的基本知识
一、摄影原理 根据小孔成像原理，用一个摄影物镜代 替小孔；在成像平面处放置感光材料，物 体的投射光线经摄影物镜后聚于感光材料 上，感光材料受成像光线的光化学作用后 生成潜像，再经摄影处理得到光学影像。
4、像片重叠度

航向重叠 60% 最小不得小于53%，最大不得大于75% 旁向重叠30% 最小不得小于15%，最大不得大于50%
小于最小限定值航摄漏洞 必须补飞 过大，造成浪费，不利于测图。





5、航高差 《1：5000、1：10000、1：25000、 1：50000、1：100000地形图航空摄影规范》 规定: 1.同一条航线上最大航高与最小航高之差不 得大于30m； 2.摄影分区内实际航高与设计杭高之差不得 大于50m
摄影原理（凸透镜成像规律） 由初中物理知道：
1 1 1 u v f
其中，u是物距，v 是像距，f是焦距。
感光材料、光化学作用、负片、正片
负片：影像的黑白灰度与被摄物的明亮 程度相反。 正片：影像的黑白灰度与被摄物的明亮 程度一致。
摄影处理与黑白感光材料
1、黑白感光材料
明胶保护层 高感乳剂层 低感乳剂层 中间底层 片基 防静电、防卷曲层
飞行质量的要求



1、像片倾斜角 应小于3度。 2、摄影航高 航高，H表示，指航摄仪物镜中心S在摄影 瞬间相对于某一基准面的高度。 杭高的计算从该基准面算起，向上为正。



相对航高HT:航摄物镜中心S在摄影瞬间相对 于某一基准面的高度（通常是摄影区域地 面平均高程基准面）。 绝对杭高H0： 相对于大地水准面的高度。


2、影像存储介质不同
传统相机的影像以化学方法记录在卤化银 胶片上， 数码相机的图像以数字方式存储在存储卡 上或数字光盘上。


3、影像输入输出方式不同
传统相机：影像底片和相片的形式表现， 观看、制作、传输和携带不便。

数码相机：数字影像可以直接输入计算机， 处理后可以形式各异、丰富多彩，的产品， 非常方便快捷。
航空摄影分类

(1)面积航空摄影

(2)条状地带航空摄影
(3)块航空摄影 用于大型工程建设和矿山勘探部门。只 拍摄少数几张具有一定重叠度的像片

1、面积航空摄影 测绘地形图 大面积资源调查

Байду номын сангаас
2、条状地带航空摄影
公路、铁路、输电线路定线和江、河流域 的规划或治理工程等。 条状地带航空摄影：一般只有一条或少数 几条航带。

4、影像处理工艺不同 光化学反应，暗房冲洗。 数码：由计算机进行，使用软件。
信息数字化，可以借助各种媒介实现图像 的实时传递。数码摄影机在摄影测量上的 应用日益广泛。


三、航空像片的获取及技术要求



1、航空摄影实施过程 采用摄影测量方法测制地形图，必须对 测区进行有计划的空中摄影。 摄影仪安装在摄影飞机上，从空中一定 的高度对地面物体进行摄影，取得像片。 飞机：保持一定的飞行高度和航线飞行的 直线性，航速不能过大，续航的时间要长。