03航摄像片的方位元素-课件·ppt

摄影测量的主要任务之一：把地面按中心投影规律获取 的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射 投影地形图
.
28
三、航摄像片上特殊的点、线、面
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
.
29
航摄像片中的重要点、线、面
Es S ho
例 尺
大比例尺 中比例尺
1:4000 ～1:6000 1:8000 ～1:12000 1:15000～1:20000 1:10000～1:35000
1:1000 1:2000， 1:5000 1:5000 1:10000
小比例尺
1:20000～1:30000 1:35000～1:55000
1:25000 1:50000
式中m为像片比例尺分母，f为摄影机主距，H为摄影高度或称航 高。
按照摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差一般不应超过5 ％。因此，空中摄影测量飞行航高H的变换量也称航高差应限 制为：
.
15
另外，测量规范还规定同一航带内最大航高与最小航高 之差不得大于30m；摄影区域内实际航高与设计航高 之差不得大于50m。
的像对
p1
p2 p1
P2
S1
S2
S1
S2
理想像对
E 正直像对
.
E
19
7同名光线、同名像点、核线、核面
摄影基线
S1
同名像点
p1 l1
核面
S2
同名核线
p2 l2
A
.
20
核面：摄影基线与同一地面点发出的两条 同名光线组成的面
核线：核面与左右像片面的交线为同名核 线

THANKS
感谢您的观看
Part
02
航片内方位元素
像素大小与像点位置
像素大小
像素是像片上的最小成像单元， 其大小决定了像片的分辨率和细 节表现。像素大小与相机镜头焦 距、传感器尺寸等因素有关。
像点位置
像点是像素在像片上的投影，其 位置由像素在传感器上的排列位 置决定。像点位置的准确性对后 续的图像处理和测量至关重要。
像片倾角与旋转角
Part
05
航片内外方位元素的应用
Байду номын сангаас
摄影测量基本应用
确定摄影中心与被摄物之间的几何关系
01
通过内外方位元素的确定，可以推算出摄影中心与被摄物之间
的位置关系，为后续的测量和数据处理提供基础。
纠正影像变形和畸变
02
利用内外方位元素，可以对影像进行几何纠正，消除由于摄影
角度、地球曲率等因素导致的影像变形和畸变。
概念
内外方位元素是摄影测量学中的基本概念，用于描述摄影中心、像片和地面点之间的空 间几何关系，是进行航空摄影测量和遥感图像处理的基础。
元素之间的关系
相互影响
内外方位元素之间相互影响，任何一个元素的改变都会对其他元素产生影响。 例如，摄影中心坐标的改变会导致像片坐标的变化，而像片倾角的变化也会影 响像片旋角和像片倾斜角等。
地球椭球体模型
描述地球形状的数学模型 ，用于将地理坐标转换为 平面坐标。
摄影时刻太阳方位角与高度角
STEP 02
STEP 03
时间参数
拍摄时刻的准确时间，与 太阳位置相关，影响太阳 方位角和高度角。
STEP 01
太阳高度角
太阳光线与地球表面之间 的夹角，用于描述太阳在 天空中的位置。

注意
y x
y
S
f
o x0
o y
0
x
•
内方位元素一般是已知的
•
x0，y0都为小值

内方位元素
x0 , y0 , f
z y x
y
o y
0
框标坐标系、像平面坐标系、 像空系之间的关系
S
a 在框标坐标系中的坐标为（x，y） a 在像空系中的坐标为
f
o x0

（6） 地面摄影测量坐标系（地面辅助坐标系）
由于摄影测量坐标系来用的是右手系，而地面测量 坐标系采用的是左手系，这给由摄影测量坐标到地 面测量坐标的转换带来了困难，为此，在摄影测量 坐标系与地面测量坐标系之间建立一种过渡性的坐 标系，称为地面摄影测量坐标系，用D－ XtpYtpZtp表示，其坐标原点在测区内的某一地面 点上，Xtp轴与Xp轴方向大致一致，但为水平， Ztp轴铅垂，构成右手直角坐标系；


像片的方位元素[Element of orientation] 像点 摄 影 测 量
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
线元素： X S、YS、Z S 角元素：
地面点
x、、
y、、
内方位元素3个，外方位元素6个。
、、 v



z
y x y
a o
Z
像点 摄 影 测 量
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
OT
S
x
G
ZT
地面点
YT
X

16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
摄影测量常用坐标系和航摄像片方位元素
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
END

➢ z轴：与摄影方向（主光轴 ）So重合，右手定则确定z
轴正方向
➢ 用途：过渡坐标系；右手坐
a (x,y,-f) 标系
o
x
➢ 表示：S-xyz
表示像点在像方空间位置的空间直角坐标系。已知像点 的像平面坐标后，就能获得该像点的像空间直角坐标。
一、像方坐标系
2、像空间坐标系 s-xyz
zy x
s
➢特点：每张像片的像空间坐标系是 各自独立
三、航摄像片的内、外方位元素
2、外方位元素
三个角元素：可看作是由摄影机主光轴从起始的铅垂方向 绕空间坐标轴按某种次序连续三次旋转形成的。 可以用三种不同的主轴系统来描述： 以Y轴为主轴的φ-ω-κ系统（我国用的较多） 以X轴为主轴的ω′-φ ′ -κ ′系统（西方国家用的较多） 以Z轴为主轴的 τ -α- v （ A-α- v ）系统 我国摄影测量工作站用的是φ-ω-κ系统
二、物空间坐标系
3、地面摄影测量坐标系
其坐标原点在测区内的其一地面点上，X轴与航线 方向大致一致，但为水平．Z铀铅垂，构成右手直角坐标 系。
摄影测量中，首先将摄影测量坐标转换成地面摄影 测量坐标，最后再转换成地面直角坐标。
二、物空间坐标系
s
3、地面摄影测量坐标系
y
原点为地面 某一控制点，
Ztp
ox a
新课导入 像点
框标坐标系 关系？
像空间坐标系
S
o
x
y
a
x
关系？
地面辅助坐标系
A
地面点
已知 大地坐标系
如何确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相关 位置关系的参数？
三、航摄像片的内、外方位元素
方位元素：描述摄影机（含航摄像片）姿态的参数

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
ppt精选版
S
y
a
o
x
Z G X G
3D O
A
54
Y G
3-4 摄影测量常用的坐标系统
z
y
像
x
空 s
间
直
y
角
ox
坐
标
a
系
a(x,y,-f)
ppt精选版
55
3-4 摄影测量常用的坐标系统
原点、轴向、作用
AE
ppt精选版
作图步骤： 1）找迹点T1 2）找主合点i 3）连T1i与SA，
交点为a
48
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
已知 E 平面上有 AB 直线，在像平面上作对应的像 ab
主合点
P
作图步骤：
中 心 投 影 作 图
S
i
T T1 v
a b
i1 v
1）找迹点T1 2）找合点i1 3）连T1i1与SA，
主灭点（K）
主迹点（V） 主合点（i）
像等角点（c） 地等角点（C） k
R
t
KW
ppt精选版
k
g
G S
i
ho
hc
o
Pg
c
ho
n
hc
VN
tC
O E 43
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
底点特性
S
p
t
V
αn
N
t
a
a0 A
E A0

以Y 轴为主轴的- - 转角系统
1.将主光轴So投影 到SXZ平面上，得 到Sox
2.将Y轴投影到像平 面上，投影线与像 平面直角坐标系的y 轴之间的夹角为κ
z
Z z
y
Yx
S Z
航向倾角
X 像片旋角
o
Y
旁向倾
N OX角
X A
以X 轴为主轴的 '-'- '转角系统
1.将主光轴So投影 到SYZ平面上，得 到SoY
X
像片倾
像片旋角
角
o v
像片倾角 ：主光轴 与铅垂线的夹角。
Y 方位角A N
像片旋角κv：主纵
X
线与像片y轴之间的 A
夹角
无人机航拍POS数据
谢谢观看
2.将X轴投影到像 平面上，投影线与 像平面直角坐标系 的x轴之间的夹角 为κ'
z
Z z
y
Yx
S Z 旁向倾
角ω'
X
像片旋角
'
o 航向倾角'
Y
OYNX A以Z 轴为主轴的A- - v转角系统
方位角A：主垂面与 地面摄影测量坐标 系的Y轴之间的夹角， 即摄影方向线与Y轴 Z 的夹角。
z
Z z
y
Yx
s
（x0,y0,f）可恢 x 复摄影光束
外方位元素
确定摄影瞬间像片在地面摄影测量直 角坐标系中空间位置和姿态的参数
外方位线元素：
描述摄影中心在 地面空间直角坐
Z
标
系 中 的 位 置 (Xs 、
Ys、Zs)
s
o
Zs X
外方位角元素：
描述像片在摄影

2、平行投影与中心投影 [Central Projection & Parallel Projection ]
投射线互相平行的
正射投影（垂直投影）
投影，叫做平行投影。
§3-2中心投影的基本知识
2、平行投影与中心投影
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？？
夹角。要求像片旋角<6
片
旋
角
o2
o1
像片旋角过大会减少立体像对的有效范围
§3-2中心投影的基本知识
一 中心投影的基本知识
1、投影[Projection]
一个空间点按一定方式在一个平面上的构像，叫做该 空间点的投影。
物点、像点、投射线、像面（投影平面）
物点
像面
投影射线 像点
§3-2中心投影的基本知识
数学工具：微 分
dc
f
ab
P0 P
S
H
AB
CD
§3-1 航空摄影
1、像点比例尺的概念和一般公式
？
• 像点比例尺的概念
1lims ds m s0S dS
点比例尺定义：为像片上 某点在某一方向上的无穷 小线段与地面上相应线段 长度比的极限。
§3-1 航空摄影
摄影比例尺与成图比例尺的关系
§3-1 航空摄影
绝对航高：航摄仪物镜 中心S在摄影瞬间相对于 大地水准面的高度。
H0hHT
§3-1 航空摄影
航高差
同一航线上相邻像片的航高差不得大于30m，最大航高与 最小航高之差不得大于50m；
摄影分区内实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的 5%。