航空攝影測量航攝像片解析

1、第二章第二章 航攝像片解析航攝像片解析航空攝影測量航空攝影測量v航攝像片是通過航空攝影所獲得的地面航攝像片是通過航空攝影所獲得的地面三維空間的二維影像信息。三維空間的二維影像信息。v航空攝影測量的目的就是通過地面被攝航空攝影測量的目的就是通過地面被攝物體的影像信息來研究確定其空間位置物體的影像信息來研究確定其空間位置和幾何形狀，測制出地形圖。和幾何形狀，測制出地形圖。2.1 中心投影的基礎(chǔ)知識(shí)中心投影的基礎(chǔ)知識(shí)投影、正射投影與中心投影投影、正射投影與中心投影投 影投影投影：假設(shè)有一組空間直線，將物體的形狀沿：假設(shè)有一組空間直線，將物體的形狀沿直線方向投影到某一幾何平面上直線方向投影到某一幾何平

2、面上投影線（投射線）投影線（投射線）：假想的空間直線：假想的空間直線像面（承影面）像面（承影面）：投影到的幾何平面：投影到的幾何平面物面物面：物體所在的面：物體所在的面像像：投影的結(jié)果，它是投影線與像面交點(diǎn)（即：投影的結(jié)果，它是投影線與像面交點(diǎn)（即像點(diǎn)）的集合像點(diǎn)）的集合投影線所會(huì)聚的那個(gè)點(diǎn)稱為投影線所會(huì)聚的那個(gè)點(diǎn)稱為投影中心投影中心。在中心投影中，任一物點(diǎn)與所對應(yīng)的像點(diǎn)以及投影中心均位于在中心投影中，任一物點(diǎn)與所對應(yīng)的像點(diǎn)以及投影中心均位于同一直線上，這被稱之為中心投影的同一直線上，這被稱之為中心投影的三點(diǎn)共線三點(diǎn)共線。航攝像片是地面的中心投影航攝像片是地面的中心投影航攝像片是地面景物的攝影

3、構(gòu)像，這種影像是航攝像片是地面景物的攝影構(gòu)像，這種影像是由地面上各點(diǎn)發(fā)出的光線通過航空攝影機(jī)物鏡由地面上各點(diǎn)發(fā)出的光線通過航空攝影機(jī)物鏡投射到底片感光層上形成的，投射到底片感光層上形成的，這些光線會(huì)聚于這些光線會(huì)聚于物鏡中心物鏡中心S S，稱為攝影中心，稱為攝影中心。這樣所得到的影像屬于中心投影，因此這樣所得到的影像屬于中心投影，因此航攝像航攝像片是所攝地面景物的中心投影片是所攝地面景物的中心投影。已感光的底片經(jīng)攝影處理后，得到的是已感光的底片經(jīng)攝影處理后，得到的是負(fù)片負(fù)片，利用負(fù)片接觸曬印在相紙上，得到的是利用負(fù)片接觸曬印在相紙上，得到的是正片正片，通常將負(fù)片和正片統(tǒng)稱為像片通常將負(fù)片和正片

4、統(tǒng)稱為像片。中心投影的基本點(diǎn)、線、面中心投影的基本點(diǎn)、線、面將空間點(diǎn)、線作中心投影，在投將空間點(diǎn)、線作中心投影，在投影平面影平面P上得到一一對應(yīng)的點(diǎn)、線，上得到一一對應(yīng)的點(diǎn)、線，這種經(jīng)中心投影取得的一一對應(yīng)這種經(jīng)中心投影取得的一一對應(yīng)的投影關(guān)系稱為的投影關(guān)系稱為。中心投影的基本點(diǎn)、線、面中心投影的基本點(diǎn)、線、面2.2 航攝像片解析航攝像片解析v航攝像片的內(nèi)、外方位元素航攝像片的內(nèi)、外方位元素v攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系v共線條件方程式共線條件方程式v單像空間后方交會(huì)單像空間后方交會(huì)航攝像片的內(nèi)、外方位元素航攝像片的內(nèi)、外方位元素v意義：意義：利用航攝像片測制地形圖，必須研利用航攝

5、像片測制地形圖，必須研究航攝像片與相應(yīng)地面之間的關(guān)系。其中航究航攝像片與相應(yīng)地面之間的關(guān)系。其中航攝像片內(nèi)、外方位元素的概念，是用于建立攝像片內(nèi)、外方位元素的概念，是用于建立物、像之間數(shù)學(xué)關(guān)系的重要基礎(chǔ)。物、像之間數(shù)學(xué)關(guān)系的重要基礎(chǔ)。v概念：概念：在航測中，將確定攝影瞬間攝影中在航測中，將確定攝影瞬間攝影中心心S、像片、像片P與地面（物面）與地面（物面）T相關(guān)位置的數(shù)相關(guān)位置的數(shù)據(jù)稱之為航攝像片的方位元素。根據(jù)作用不據(jù)稱之為航攝像片的方位元素。根據(jù)作用不同，航攝像片的方位元素又分為內(nèi)方位元素同，航攝像片的方位元素又分為內(nèi)方位元素和外方位元素。和外方位元素。在攝影像片的方位元素中，用以確定攝影中

6、心在攝影像片的方位元素中，用以確定攝影中心S與像片與像片平面平面P相關(guān)位置的數(shù)據(jù)，稱為航攝像片的相關(guān)位置的數(shù)據(jù)，稱為航攝像片的內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素。內(nèi)方位元素（內(nèi)方位元素（x0,y0,f)可恢復(fù)攝影光束。可恢復(fù)攝影光束。在攝影測量作業(yè)中，將像片裝入投影鏡箱后，若在攝影測量作業(yè)中，將像片裝入投影鏡箱后，若保持?jǐn)z影時(shí)的三個(gè)內(nèi)方位元素值，并用燈光照明，保持?jǐn)z影時(shí)的三個(gè)內(nèi)方位元素值，并用燈光照明，即可得到與攝影時(shí)完全相似的投影光束，它是建即可得到與攝影時(shí)完全相似的投影光束，它是建立測圖所需要的立體模型的基礎(chǔ)。立測圖所需要的立體模型的基礎(chǔ)。內(nèi)方位元素一般視為已知，它由制造廠家通過攝內(nèi)方位元素一般視為已知

7、，它由制造廠家通過攝影機(jī)鑒定設(shè)備檢驗(yàn)得到，檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)寫在儀器說影機(jī)鑒定設(shè)備檢驗(yàn)得到，檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)寫在儀器說明書上。在制造攝影機(jī)時(shí)，一般應(yīng)將像主點(diǎn)置于明書上。在制造攝影機(jī)時(shí)，一般應(yīng)將像主點(diǎn)置于框標(biāo)連線交點(diǎn)上，但安裝中有誤差，所以內(nèi)方位框標(biāo)連線交點(diǎn)上，但安裝中有誤差，所以內(nèi)方位元素中的元素中的x x0 0,y,y0 0 是一個(gè)微小值。內(nèi)方位元素值的正是一個(gè)微小值。內(nèi)方位元素值的正確與否，直接影響測圖的精度，因此對航攝機(jī)須確與否，直接影響測圖的精度，因此對航攝機(jī)須作定期的鑒定。作定期的鑒定。在航攝像片的方位元素中，用以確定攝影光束在空間的位置及其姿態(tài)的在航攝像片的方位元素中，用以確定攝影光束在空間的位

8、置及其姿態(tài)的數(shù)據(jù)，稱之為航攝像片的外方位元素。數(shù)據(jù)，稱之為航攝像片的外方位元素。v航攝像片的外方位元素共有航攝像片的外方位元素共有6個(gè)：其中個(gè)：其中3個(gè)用來確定攝影個(gè)用來確定攝影光束在空間位置的數(shù)據(jù)叫光束在空間位置的數(shù)據(jù)叫直線元素直線元素；另外；另外3個(gè)用來確定個(gè)用來確定攝影光束在空間姿態(tài)的數(shù)據(jù)叫攝影光束在空間姿態(tài)的數(shù)據(jù)叫角元素角元素。v3個(gè)直線元素個(gè)直線元素：指攝影中心：指攝影中心S在地面坐標(biāo)系中的在地面坐標(biāo)系中的3個(gè)空間個(gè)空間坐標(biāo)值（坐標(biāo)值（XS,YS,ZS)。有了這。有了這3個(gè)直線元素，某航攝像片個(gè)直線元素，某航攝像片在攝影瞬間的空間位置即可確定。在攝影瞬間的空間位置即可確定。v3個(gè)角元

9、素個(gè)角元素：可看作是攝影機(jī)光軸從起始的鉛垂方向繞：可看作是攝影機(jī)光軸從起始的鉛垂方向繞空間坐標(biāo)軸按某種次序連續(xù)三次旋轉(zhuǎn)形成的。在這空間坐標(biāo)軸按某種次序連續(xù)三次旋轉(zhuǎn)形成的。在這3個(gè)個(gè)角元素中，其中兩個(gè)是用以確定主光軸的方向，另一個(gè)角元素中，其中兩個(gè)是用以確定主光軸的方向，另一個(gè)則是用以確定像片平面繞主光軸的旋轉(zhuǎn)量。則是用以確定像片平面繞主光軸的旋轉(zhuǎn)量。攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系v像方空間坐標(biāo)系像方空間坐標(biāo)系：用于描述像點(diǎn)的位置用于描述像點(diǎn)的位置 像平面坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系 像空間坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系 像空間輔助坐標(biāo)系像空間輔助坐標(biāo)系v物方空間坐標(biāo)系物方空間坐標(biāo)系：用于描述地面點(diǎn)的位置用

10、于描述地面點(diǎn)的位置 攝影測量坐標(biāo)系攝影測量坐標(biāo)系 地面測量坐標(biāo)系地面測量坐標(biāo)系 地面攝影測量坐標(biāo)系地面攝影測量坐標(biāo)系共線條件方程式共線條件方程式v共線條件方程的一般形式共線條件方程的一般形式v共線條件方程的應(yīng)用共線條件方程的應(yīng)用單像空間后方交會(huì)單像空間后方交會(huì)v定義定義v誤差方程和法方程誤差方程和法方程v計(jì)算過程計(jì)算過程2.3 航攝像片的傾斜誤差航攝像片的傾斜誤差和投影誤差和投影誤差 航攝像片是地面物體的中心投影，在實(shí)際航攝像片是地面物體的中心投影，在實(shí)際中，航攝像片一般不可能處于絕對水平的位置；中，航攝像片一般不可能處于絕對水平的位置；而地面也總是存在著不同程度的起伏。正由于而地面也總是存在

11、著不同程度的起伏。正由于這種像片傾斜和地面起伏因素的存在，必然使這種像片傾斜和地面起伏因素的存在，必然使得地面物體在航攝像片上的構(gòu)像產(chǎn)生像點(diǎn)的移得地面物體在航攝像片上的構(gòu)像產(chǎn)生像點(diǎn)的移位和偏差。因此，在航測成圖中對此問題必須位和偏差。因此，在航測成圖中對此問題必須了解并給予處理。了解并給予處理。航測像片的傾斜誤差航測像片的傾斜誤差v傾斜誤差的概念傾斜誤差的概念v實(shí)用公式實(shí)用公式v傾斜誤差的特性傾斜誤差的特性由于像片傾斜而引起的某一地面點(diǎn)在該像由于像片傾斜而引起的某一地面點(diǎn)在該像片上的構(gòu)像相對于同攝站、同主距的水平片上的構(gòu)像相對于同攝站、同主距的水平像片上的構(gòu)像所產(chǎn)生的一段位移，稱之為像片上的構(gòu)像所產(chǎn)生的一段位移，稱之為傾斜誤差。傾斜誤差一般用傾斜誤差。傾斜誤差一般用 表示。表示。傾斜誤差的概念傾斜誤差的概念航測像片的投影誤差航測像片的投影誤差v投影誤差的概念投影誤差的概念v實(shí)用公式實(shí)用公式v投影誤差的特性