[工學(xué)]攝影測(cè)量學(xué)第三章課件2

1、攝影測(cè)量學(xué) 測(cè)繪工程系：杜子濤13.1 航空攝影3.2 中心投影的基本知識(shí)3.3 航攝像片上特殊的點(diǎn)、線、面3.4 攝影測(cè)量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)3.5 航攝像片的內(nèi)、外方位元素3.6 像點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)變換與中心投影構(gòu)像方程3.7 航攝像片上的像點(diǎn)位移 第三章 攝影測(cè)量基本知識(shí)2 一、像平面上的坐標(biāo)系 原點(diǎn)：框標(biāo)連線交點(diǎn)P 1、框標(biāo)坐標(biāo)系(p- ) 軸：航向框標(biāo)連線方向 軸：旁像框標(biāo)連線方向 3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)3 2、像平面坐標(biāo)系 （O-xy） 原點(diǎn)：像主點(diǎn)o x、y軸：分別平行于p-xy的坐標(biāo)軸 a(x,y) 3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)4x像平面a(x,y)y直角apo坐標(biāo)系原點(diǎn)：像主

2、點(diǎn)x、y軸：分別平行于p-xy的坐標(biāo)軸5像點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)采用以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。當(dāng)像主點(diǎn)與框標(biāo)連線交點(diǎn)不重合時(shí)，須將像框標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)平移至像主點(diǎn)。若像主點(diǎn)在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為xo、yo時(shí)，測(cè)量出的像點(diǎn)坐標(biāo)x、y，化算到以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為x-xo、y-yo。3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)6二 、像空間坐標(biāo)系（ S-xyz ） 原點(diǎn)：投影中心S x、y軸：分別平行于o-xy的坐標(biāo)軸 z軸：主光軸方向（os方向?yàn)檎?a（x,y,-f） 3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)7像空間直角zsyoayxx坐標(biāo)系a(x,y,-f)原點(diǎn)：投影中心Sx、y軸：分別平行于o-xy的坐

3、標(biāo)軸 z軸：主光軸方向（os方向?yàn)檎?三、像空間輔助坐標(biāo)系（ S-uvw ） 原點(diǎn)：投影中心S u、v、w軸：分別平行于地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸 a（u,v,w） 過(guò)渡性坐標(biāo)系統(tǒng)，S-uvw也可根據(jù)需要設(shè)置3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)9三、像空間輔助坐標(biāo)系（ S-uvw ）以每條航線第一張像片的像空間坐標(biāo)系作為像空間輔助坐標(biāo)系；以每個(gè)像片對(duì)的左片攝影中心為坐標(biāo) 原點(diǎn)，攝影基線方向?yàn)閡軸，以攝影基 線及左片光軸構(gòu)成的平面作為uw平面， 過(guò)原點(diǎn)且垂直于uw平面(左核面)的軸 為p構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。 3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)10w像空v間su輔助坐標(biāo)系a(X,Y,Z)oayx原點(diǎn)：投影中心

4、Su、v、w軸：分別平行于地面攝影坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸S-uvw也可根據(jù)需要設(shè)置（過(guò)渡性坐標(biāo)系統(tǒng)） 11四、地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系（D-X,Y,Z） 原點(diǎn)：測(cè)區(qū)地面某點(diǎn)D X 軸：大致平行航線方向 Z 軸：鉛垂向上 A(X,Y,Z) 3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)12地面攝原點(diǎn)為地面某一控制點(diǎn)，Z軸與地面測(cè)量坐標(biāo)系的Zt軸平行，X軸與航線一致s影測(cè)量Zaoyx坐標(biāo)系MYAX13 五、地面測(cè)量坐標(biāo)系（TXtYtZt） 大地坐標(biāo)系，國(guó)家高程基準(zhǔn) 左手系 A（Xt，Yt，Zt） 3-4 攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系統(tǒng)14地面測(cè)量坐標(biāo)為國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)系，平面坐標(biāo)為高斯-克地面測(cè)量坐Ztsaoyx呂格3度帶或6度帶投影（198

5、0西安坐標(biāo)系），高程為1985黃海高程系標(biāo)Xt系tAA(Xt,Yt,Zt)Yt15Z )w攝影測(cè)量中的各種坐標(biāo)系z(mì)yuxZsa(x,y,-f)u(XA,tY,t tZtXtYtMYtX16用攝影測(cè)量方法研究被攝物體的幾何信息和物理信息時(shí)，必須建立該物體與像片之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。描述航空攝影瞬間攝影中心與像片在地面設(shè)定的空間坐標(biāo)系中的位置與姿態(tài)的參數(shù)稱為像片的方位元素。表示攝影中心與像片之間相關(guān)位置的參數(shù)稱為內(nèi)方位元素；表示攝影中心和像片在地面坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)的參數(shù)稱為外方位元素。 35 像片的內(nèi)、外方位元素17 一、像片(攝影機(jī))的內(nèi)方位元素 內(nèi)方位元素：確定投影中心（物鏡后節(jié)點(diǎn)）相對(duì)于像平面

6、位置關(guān)系的參數(shù)。具體包括三個(gè): 像主點(diǎn)O在框標(biāo)坐標(biāo)系中坐標(biāo)（x 0 , y 0） 主距 f 35 像片的內(nèi)、外方位元素18確定投影中心（物鏡后節(jié)點(diǎn)）與像片之間相互位置關(guān)系的參數(shù)像片內(nèi)方y(tǒng) fS位元op x0y0 x素內(nèi)方位元素（x0,y0,f）可恢復(fù)攝影光束具體包括:像主點(diǎn)O在框標(biāo)坐標(biāo)系中坐標(biāo)（x 0 , y 0）主距 f 19 二、像片（攝影機(jī)）的外方位元素 外方位元素：確定攝影瞬間像片在空間坐標(biāo)系中 位置和姿態(tài)的參數(shù)。 三個(gè)線元素 具體包括六個(gè)三個(gè)角元素 35 像片的內(nèi)、外方位元素20二、像片（攝影機(jī)）的外方位元素 1、三個(gè)線元素: 攝影瞬間投影中心S在空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)(Xs，Ys，Zs)

7、 2、三個(gè)角元素 攝影瞬間像片在空間坐標(biāo)系中的姿態(tài)角（二個(gè)角度確定主光軸方位，另一個(gè)角度確定像片在像平面內(nèi)的方位） 35 像片的內(nèi)、外方位元素21確定攝影瞬間像片在地面直角坐標(biāo)系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)外方位線元素：描述攝影像片中心在地面空間直角坐標(biāo)系中的位置(Xs、Ys、Zs)s外方位ZXZso元素AXsYsY外方位角元素：描述像片在攝影瞬間的空間姿態(tài)具體包括三個(gè)線元素三個(gè)角元素22以v軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)像片外航向傾角zsvyvxu方位角ZYo像片旋角元素ANOXX旁向傾角23（1）以v為主軸的轉(zhuǎn)角系統(tǒng) 航向傾角（繞v軸轉(zhuǎn)） 旁向傾角（繞u軸轉(zhuǎn)） 像片旋角（繞 軸轉(zhuǎn)） 繞v軸轉(zhuǎn) 繞u軸轉(zhuǎn) 繞

8、w軸轉(zhuǎn)Suvw Suvw Suvw Sxyz 35 像片的內(nèi)、外方位元素24以u(píng)軸為主軸的- 轉(zhuǎn)角系統(tǒng)像片zsZyYxX外方位Z旁向傾角o像片旋角角元素AYNOYX航向傾角25以w 軸為主軸的A-v轉(zhuǎn)角系統(tǒng)像片zsZyYxX外方位Z像片傾角o像片旋角v角Y元素ANX方位角A26平面坐標(biāo)變換36 像點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)變換與中心投影構(gòu)像方程27)y像空間w坐標(biāo)與zyvx像空間輔助s(X,Y,Z)a(x,-fu坐標(biāo)的變換28以v軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的坐標(biāo)變換S-uvw坐標(biāo)系繞v 軸旋轉(zhuǎn)角到S-XYZ29以v軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的坐標(biāo)變換S-XYZ坐標(biāo)系繞u軸旋轉(zhuǎn)角到S-XYz30以v軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系

9、統(tǒng)的坐標(biāo)變換S-XYz坐標(biāo)系繞w軸旋轉(zhuǎn)角到S-xyz31以v軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的坐標(biāo)變換32以v軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的坐標(biāo)變換33以u(píng) 軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的坐標(biāo)變換34以u(píng)軸為主軸的-轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的坐標(biāo)變換35以w 軸為主軸的A-v系統(tǒng)的坐標(biāo)變換36以w 軸為主軸的A-v系統(tǒng)的坐標(biāo)變換37像點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)變換對(duì)于同一張像片在同一坐標(biāo)系中，當(dāng)取不同旋角系統(tǒng)的三個(gè)角度計(jì)算方向余弦時(shí)，其表達(dá)式不同，但是相應(yīng)的方向余弦值是彼此相等的，即由不同旋角系統(tǒng)的角度計(jì)算的旋轉(zhuǎn)矩陣是惟一的，且九個(gè)方向余弦中只有三個(gè)獨(dú)立參數(shù)。 38中心投影構(gòu)像方程式39中心投影構(gòu)像方程式中心投影的構(gòu)像方程式，它描述了像點(diǎn)a、攝影中心S何地面點(diǎn)A位于一條直線上，又稱為共線方程式。 40中心投影構(gòu)像方程式共線方程式中包括有12個(gè)數(shù)據(jù)：