攝影測量學(xué)2-1

1、第二章單張航攝像片解析主要內(nèi)容21 航空攝影的基本知識航空攝影的基本知識22航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線23攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系 24航攝像片的內(nèi)外方位元素航攝像片的內(nèi)外方位元素25空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 26中心投影的構(gòu)像方程與投影變換中心投影的構(gòu)像方程與投影變換27航攝像片的像點位移與比例尺航攝像片的像點位移與比例尺 28單張像片空間后方交會單張像片空間后方交會中心投影中心投影正攝投影正攝投影中心投影：中心投影：投影射線匯聚同一點的投影。投影射線匯聚同一點的投影。正攝投影：正攝投影：投影射線相互平行且與投影平面正交的投影投影射線相互平行且與投影

2、平面正交的投影 。 一、航空攝影儀一、航空攝影儀指航空攝影機(jī)、地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀，以及近景攝指航空攝影機(jī)、地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀，以及近景攝影測量用的攝影機(jī)，簡稱攝影機(jī)。主要由暗箱和鏡箱構(gòu)成。影測量用的攝影機(jī)，簡稱攝影機(jī)。主要由暗箱和鏡箱構(gòu)成。1.鏡箱鏡箱物鏡物鏡物鏡筒物鏡筒座架座架框標(biāo)平面框標(biāo)平面鏡箱體是一個可調(diào)節(jié)攝影物鏡與像平鏡箱體是一個可調(diào)節(jié)攝影物鏡與像平面之間距離的封閉筒面之間距離的封閉筒2 21 1 航空攝影的基本知識2 21 1 航空攝影的基本知識高光學(xué)性能、高度自動化；高光學(xué)性能、高度自動化； 承片框位置固定承片框位置固定-物鏡中心到底片面的物鏡中心到底片面的距離距離

3、= =航攝機(jī)主距航攝機(jī)主距f； 框標(biāo)框標(biāo)：機(jī)械框標(biāo)或光學(xué)框標(biāo)：機(jī)械框標(biāo)或光學(xué)框標(biāo) -建立像平面坐標(biāo)系；建立像平面坐標(biāo)系；LH-ADS40框標(biāo)：設(shè)置在攝影機(jī)焦平面（承影面）上位置固定的光框標(biāo)：設(shè)置在攝影機(jī)焦平面（承影面）上位置固定的光學(xué)機(jī)械標(biāo)志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方學(xué)機(jī)械標(biāo)志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。3.3.框標(biāo)坐標(biāo)：框標(biāo)坐標(biāo)： 在框標(biāo)平面內(nèi)區(qū)其交在框標(biāo)平面內(nèi)區(qū)其交點作為坐標(biāo)原點，建點作為坐標(biāo)原點，建立起框標(biāo)直角坐標(biāo)系。立起框標(biāo)直角坐標(biāo)系。航攝軟片緊密貼附在航攝軟片緊密貼附在框標(biāo)平面上，所以框框標(biāo)平面上，所以框標(biāo)平面即為像平面的標(biāo)平面即為像平面的位置。

4、位置。xyo2 21 1 航空攝影的基本知識航攝相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 二、分類二、分類按攝影物鏡焦距和像場角分為：按攝影物鏡焦距和像場角分為：1.1.短焦距航攝儀，短焦距航攝儀，f f150 mm150 mm，相應(yīng)的像場角為，相應(yīng)的像場角為100100；2.2.中焦距航攝儀中焦距航攝儀f:150 mmf:150 mm300 mm300 mm，像場角為，像場角為7070100100；3.3.長焦距航攝儀長焦距航攝儀f f300 mm300 mm，相應(yīng)的像場角為，相應(yīng)的像場角為270270。 4.像主點 ：攝影機(jī)主光軸與像平面的交點 5.5.攝影機(jī)主距攝影機(jī)主距 （像片主距（像片主距 ）：攝影機(jī)物鏡后

5、：攝影機(jī)物鏡后節(jié)點到像片主點的垂距稱為攝影機(jī)主距，也節(jié)點到像片主點的垂距稱為攝影機(jī)主距，也叫像片主距，一般用字母叫像片主距，一般用字母 f f 表示。表示。6.6.像片的內(nèi)方位元素像片的內(nèi)方位元素：像片主距和像片主點在框標(biāo)像片主距和像片主點在框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)稱為攝影機(jī)的內(nèi)方位元素。它能惟坐標(biāo)系中的坐標(biāo)稱為攝影機(jī)的內(nèi)方位元素。它能惟一確定物鏡后節(jié)點在框標(biāo)坐標(biāo)系中的位置。量測用一確定物鏡后節(jié)點在框標(biāo)坐標(biāo)系中的位置。量測用的攝影機(jī)內(nèi)方位元素的數(shù)值是已知的。的攝影機(jī)內(nèi)方位元素的數(shù)值是已知的。 2 21 1 航空攝影的基本知識2 21 1 航空攝影的基本知識航空攝影的基本知識量測用攝影機(jī)的特征量測用攝

6、影機(jī)的特征1 1、量、量測用攝影機(jī)的像距是一個固定的已知值測用攝影機(jī)的像距是一個固定的已知值。用于測繪。用于測繪地形的航攝儀，攝影的物距要比像距大的多，攝影時攝地形的航攝儀，攝影的物距要比像距大的多，攝影時攝影物鏡固定調(diào)焦于無窮遠(yuǎn)點處，因此，像距是一個定值，影物鏡固定調(diào)焦于無窮遠(yuǎn)點處，因此，像距是一個定值，約等于攝影物鏡的焦距約等于攝影物鏡的焦距f f。2 2、攝影機(jī)、攝影機(jī)像面框架上有像面框架上有框標(biāo)標(biāo)志框標(biāo)標(biāo)志。像平面與物鏡的主光像平面與物鏡的主光軸垂直，同時像平面也是一個框標(biāo)平面，因此像點在像軸垂直，同時像平面也是一個框標(biāo)平面，因此像點在像片平面上的位置，可以根據(jù)像片上的框片平面上的位置

7、，可以根據(jù)像片上的框標(biāo)坐標(biāo)標(biāo)坐標(biāo)系來確定。系來確定。 3 3、內(nèi)內(nèi)方位元素方位元素 的數(shù)值是已知的。的數(shù)值是已知的。00,xyfNextBack2 21 1 航空攝影的基本知識航空攝影的基本知識二、攝影比例尺二、攝影比例尺 ： 航攝像片上一線段航攝像片上一線段 ： 地面上相應(yīng)線段的水平距離。地面上相應(yīng)線段的水平距離。lL像片上的攝影比例尺處處不相同。像片上的攝影比例尺處處不相同。攝影比例尺攝影比例尺：像片視為水平像片，：像片視為水平像片，地面平均高程地面平均高程所所對應(yīng)的。對應(yīng)的。1lfmLH1lmLABCDabcd相對航高相對航高攝像機(jī)物鏡相對于某一基準(zhǔn)面的高度，稱為攝像機(jī)物鏡相對于某一基準(zhǔn)

8、面的高度，稱為攝影航高，相對于航攝區(qū)域內(nèi)地面平均高程攝影航高，相對于航攝區(qū)域內(nèi)地面平均高程基準(zhǔn)面的設(shè)計航高。確定飛機(jī)飛行的基本數(shù)基準(zhǔn)面的設(shè)計航高。確定飛機(jī)飛行的基本數(shù)據(jù)。據(jù)。 H=mf絕對航高絕對航高相對于平均海平面的航高，指相對于平均海平面的航高，指攝影物鏡在攝攝影物鏡在攝影瞬間的真實海波高度影瞬間的真實海波高度。 H H絕絕=H+H=H+H地地飛行過程中航高的要求：飛行過程中航高的要求：1 1、差異一般不大于、差異一般不大于5%5%2 2、同一航帶內(nèi)最大航高與最小航高只差不得、同一航帶內(nèi)最大航高與最小航高只差不得大于大于30m30m3 3、攝影區(qū)域內(nèi)實際航高與設(shè)計航高只差不得、攝影區(qū)域內(nèi)實

9、際航高與設(shè)計航高只差不得大于大于50m50m。 比例尺類別比例尺類別 航攝比例尺航攝比例尺成圖比例尺成圖比例尺大比例尺大比例尺1:2000 1:30001： 500 1:3500 1:70001：1 0001:7000 1:140001：2 0001:5 000中比例尺中比例尺1:10 000 1:20 000(像幅像幅 23*23) 1:20 000 1:25 0001:25 000 1:4 000(像幅像幅 2323）1:10 000小比例尺小比例尺1:20 000 1:30 0001:25 0001:35 000 1:55 0001:50 000攝影比例尺的選擇2 21 1 航空攝影的基

10、本知識航空攝影的基本知識三、航空攝影三、航空攝影 將航攝儀安裝在航攝飛機(jī)上，從空中將航攝儀安裝在航攝飛機(jī)上，從空中一定的高度上對地面物體進(jìn)行攝影，便可一定的高度上對地面物體進(jìn)行攝影，便可取得航攝像片。實施飛行取得航攝像片。實施飛行如右圖所示：如右圖所示：航攝是中心投影，攝影測量的主要任務(wù)之一，航攝是中心投影，攝影測量的主要任務(wù)之一，即是把記錄在中心投影即是把記錄在中心投影 像片上的地面景物像片上的地面景物轉(zhuǎn)換成按圖比例尺的正射投影地圖。轉(zhuǎn)換成按圖比例尺的正射投影地圖。 2 21 1 航空攝影的基本知識航空攝影的基本知識攝影方式攝影方式： 豎直攝影豎直攝影 -攝影機(jī)主光軸近似于地面垂直；攝影機(jī)主

11、光軸近似于地面垂直；航向重疊：航向重疊：同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的影像重疊，同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的影像重疊，60%60%；旁向重疊：旁向重疊：相鄰航線的重疊，相鄰航線的重疊，30%30%；B攝影基線攝影基線 ：攝站的間距：攝站的間距 航攝傾角（像片傾角）航攝傾角（像片傾角）: : 攝影主光軸與鉛垂方向的夾角攝影主光軸與鉛垂方向的夾角 3 3 。航向航向旁向攝影基攝影基線線B BB=m*L(1-p%)D=m*L(1-q%)L L為像片的像幅尺寸為像片的像幅尺寸m m 為像片的比例尺為像片的比例尺P%為設(shè)計的航向重疊為設(shè)計的航向重疊q%為設(shè)計的航向重疊為設(shè)計的航向重疊三度重疊三度重疊控制點控制

12、點區(qū)域區(qū)域練習(xí)練習(xí): :1 1、對于平坦地區(qū)航空攝影測量，如果航向重疊、對于平坦地區(qū)航空攝影測量，如果航向重疊60%60%，旁向重疊，旁向重疊30%30%，那么航攝像片所能達(dá)到的最，那么航攝像片所能達(dá)到的最大重疊像片數(shù)為（）張。大重疊像片數(shù)為（）張。A 4 B 6 C 8 D 9A 4 B 6 C 8 D 9練習(xí)練習(xí): :2 2、測繪航空攝影的基本要求包括（、測繪航空攝影的基本要求包括（）A A 攝影比例尺攝影比例尺 B B 像片傾角像片傾角C C 航線彎曲航線彎曲 D D 像片重疊度像片重疊度Y-12型飛機(jī)在型飛機(jī)在綠洲石河子執(zhí)綠洲石河子執(zhí)行航空攝影任行航空攝影任務(wù)務(wù)北京奧林匹克體育中心全景

13、彩色影像圖 （垂直航拍）航帶彎曲（不超過3%）航帶兩端像片主點之間的直線與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點到該直線的垂距比的倒數(shù)像片的旋偏角（6）相鄰兩像片的主點連線與像幅沿航帶飛行方向的兩框標(biāo)兩線之間的夾角R%=*100%L2 22 2航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線設(shè)像片平面設(shè)像片平面P P和水平地面和水平地面E E是以攝影物鏡是以攝影物鏡S S作為投影中作為投影中心的兩個透視平面，如圖所示心的兩個透視平面，如圖所示2 22 2航攝像片上特殊的點、線重要點、線、面重要點、線、面透視變換：透視變換： 兩個平面間的中心投影變換。兩個平面間的中心投影變換。像主點像主點O O： 投影中心投影中心

14、S S在投影面在投影面P P上的垂足（主光上的垂足（主光 與像平面的交點）。與像平面的交點）。像片主距像片主距f f：投影中心：投影中心S S到像平面到像平面P P的垂距。的垂距。 像底點像底點n n： 過投影中心過投影中心 S S 的鉛垂線與像平面的的鉛垂線與像平面的 交點。交點。主垂面主垂面w w： 過主光軸過主光軸soso和鉛垂線和鉛垂線snsn的鉛垂面。的鉛垂面。主縱線主縱線vvvv： 主垂面主垂面w w與像平面的交線。與像平面的交線。 2 22 2航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線投影中心投影中心：物鏡中心：物鏡中心 -中心投影；中心投影；S透視軸透視軸 ：像平面與地平面的

15、交線；：像平面與地平面的交線；TT像片傾角像片傾角 ：像平面與地平面的夾角；：像平面與地平面的夾角；a鉛垂線鉛垂線 ：過投影中心：過投影中心 作地平面垂線作地平面垂線 ；S-像底點像底點 ：與像平面的交點；：與像平面的交點；n- 地底點地底點 ：與地平面的交點：與地平面的交點, 為航高為航高NSNH攝影方向線攝影方向線vvvv：主垂面：主垂面w w與地平面的交線。與地平面的交線。 等角點等角點c c： osnosn的角平分線與像平面的交點。的角平分線與像平面的交點。合點合點I:I:地平面上（平行線組）無窮遠(yuǎn)點的中心投地平面上（平行線組）無窮遠(yuǎn)點的中心投影。影。跡點跡點t t： 物像二重點。物像

16、二重點。合線合線hihihihi： 過投影中心過投影中心s s且平行與地面的水平且平行與地面的水平 面與像平面的交線（合點的集）。面與像平面的交線（合點的集）。等比線等比線hchchchc： 過等角點過等角點c c且平行于合線的直線且平行于合線的直線 2 22 2航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線2 22 2 航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線主光軸：過主光軸：過 點作像平面的垂線；點作像平面的垂線；SO-地主點地主點 ：與：與地平面地平面的交點；的交點；-像主點像主點 ：與像平面的交點，：與像平面的交點， 主距主距 ；oSof過過 點作點作 的平分線的平分線SoSn-等角

17、點等角點 ：與像平面的交點；：與像平面的交點；c2 22 2 航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線主垂面主垂面 ：過：過 與與 作的平面；作的平面；SnSoW-攝影方向線攝影方向線 ： 與地平面的交線；與地平面的交線；VVvv-像片主縱線像片主縱線 ： 與像平面的交線；與像平面的交線； Wi主合點主合點 ：過：過 點作點作 的平行線，與的平行線，與 線交點；線交點；SVVvv主遁點主遁點 ：過：過 點作點作 的平行線，與的平行線，與 線交點；線交點；SVVvvj2 22 2 航攝像片上特殊的點、線航攝像片上特殊的點、線地平線（真水平線）地平線（真水平線） ： -過像平面上的過像平面上的

18、 點，作點，作 的平行線；的平行線；hihiiTT主橫線主橫線 ： -過像平面上的過像平面上的 點，作點，作 的平行線；的平行線；hohooTThchc等比線等比線 ： -過像平面上的過像平面上的 點，作點，作 的平行線；的平行線；cTT23攝影測量常用的坐標(biāo)系坐坐標(biāo)標(biāo)系系像方空間像方空間坐標(biāo)系坐標(biāo)系物方空間物方空間坐標(biāo)系坐標(biāo)系（像點位置）像點位置）（地面點位置）（地面點位置）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)系像平面坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系1. 1. 像平面坐標(biāo)系

19、像平面坐標(biāo)系 ：表示像點在像平面上：表示像點在像平面上的位置的位置 ( (右手系右手系) )框標(biāo)坐標(biāo)系框標(biāo)坐標(biāo)系以像主點為坐標(biāo)原點的坐標(biāo)系以像主點為坐標(biāo)原點的坐標(biāo)系以主縱線為以主縱線為 軸的坐標(biāo)系軸的坐標(biāo)系ypxy2 23 3 攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系- 像方平面坐標(biāo)系像方平面坐標(biāo)系xy框標(biāo)坐標(biāo)系（機(jī)械框標(biāo)）框標(biāo)坐標(biāo)系（機(jī)械框標(biāo)）pxya2 23 3攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系- 像方平面坐標(biāo)系像方平面坐標(biāo)系xy框標(biāo)坐標(biāo)系（光學(xué)框標(biāo)）框標(biāo)坐標(biāo)系（光學(xué)框標(biāo)）pxya2 23 3攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系- 像方平面坐標(biāo)系像方平面坐標(biāo)系xy像主點為原點的像平面坐標(biāo)系像主點為原點的像平面坐標(biāo)系pxyaooxoy2 23 3攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系- 像方平面坐標(biāo)系像方平面坐標(biāo)系xycch hnnh hooh hcon以主縱線為以主縱線為 軸的像平面坐標(biāo)系軸的像平面坐標(biāo)系y23攝攝影測測量常用的坐標(biāo)標(biāo)系- 像方平面坐標(biāo)標(biāo)系2. ：描述像點在像空間位置的坐標(biāo)系。描述像點在像空間位置的坐標(biāo)系。SxyzxyoSxyzzfaxy()a x yf（右手系）（右手系）2 23 3攝影測量常用的坐標(biāo)系攝影測量常用的坐標(biāo)系- 像方空間坐標(biāo)系像方空間