第三章攝影測(cè)量單張像片解析基礎(chǔ)一

攝影測(cè)量學(xué)photogrammetry主要內(nèi)容

中心投影的基本知識(shí)常用坐標(biāo)系內(nèi)外方位元素共線條件方程像點(diǎn)位移與方向偏差單張像片后方交會(huì)問(wèn)題的引出

攝影測(cè)量是通過(guò)量測(cè)像片來(lái)獲得地面目標(biāo)的幾何信息，這就要研究像片和地面之間的幾何投影關(guān)系。Aa為什么相交？航空影像具有什么幾何特點(diǎn)？1、投影[Projection]

一個(gè)空間點(diǎn)按一定方式在一個(gè)平面上的構(gòu)像，叫做該空間點(diǎn)的投影。物點(diǎn)、像點(diǎn)、投射線、像面（承影面）物點(diǎn)投射線像面像點(diǎn)一、中心投影的基本知識(shí)2、平行投影與中心投影

投射線互相平行的投影，叫做平行投影。正射投影（垂直投影）一、中心投影的基本知識(shí)一、中心投影的基本知識(shí)ABCD地形圖a0b0c0d0地形圖在局部范圍內(nèi)是地面的正射投影！航攝像片？？2、平行投影與中心投影地形圖是地面的什么投影？S投影中心－攝站

所有投射線或其延長(zhǎng)線都通過(guò)一個(gè)固定點(diǎn)的投影，叫做中心投影(CentralProjection)。陰位：投影中心位于物和像之間。陽(yáng)位：投影中心位于物和像同側(cè)。SS一、中心投影的基本知識(shí)一、中心投影的基本知識(shí)SffABbab'a'陽(yáng)位與陰位之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換主距

如何將中心投影的航攝像片轉(zhuǎn)化為垂直投影的地形圖，就成為了航空攝影測(cè)量學(xué)的主要任務(wù)之一。一、中心投影的基本知識(shí)3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)

兩個(gè)平面之間的中心投影變換，稱為透視變換。在透視變換的情況下，投影中心稱為透視中心。TSP基本要素（S、P、T）主垂面（W）特殊面（3）：真水平面（G）遁面（R）TPWSGR3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)T特殊線（8）：透視軸（tt）基本方向線（KV）主縱線（iV）滅線（kk）真水平線（gg）主垂線(SN)ttVNPWiggGRKkkS特殊點(diǎn)（9）：像主點(diǎn)（o）地主點(diǎn)（O）像底點(diǎn)（n）地底點(diǎn)（N）主滅點(diǎn)（K）主跡點(diǎn)（V）主合點(diǎn)（i）像等角點(diǎn)（c）地等角點(diǎn)（C）TttNPWiggGRKkkSoOhohocChchcnV主橫線(hoho)等比線(hchc)SO：主光軸3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)SA0aa0αAnN像底點(diǎn)特性:鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底點(diǎn)n為輻射中心的相應(yīng)輻射線上.像底點(diǎn)特性3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)像底點(diǎn)特性:鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底點(diǎn)n為輻射中心的相應(yīng)輻射線上.SA0aa0αAnN

等角點(diǎn)的特性：在傾斜像片和水平地面上，由等角點(diǎn)c和C所引出的一對(duì)透視對(duì)應(yīng)線無(wú)方向偏差，保持著方向角相等3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)TttNPWiggGRKkkSoOhohocChchcnV3、透視變換及其特殊的點(diǎn)、線、面一、中心投影的基本知識(shí)等比線的特性：等比線的構(gòu)像比例尺等于水平像片上的攝影比例尺，不受像片傾斜影響。？數(shù)學(xué)分析方法第一步：數(shù)學(xué)描述，建立坐標(biāo)系第二步：建立關(guān)系方程AaoSf航攝像片是地面的中心投影。如何建立像點(diǎn)與地面點(diǎn)之間的關(guān)系？二、常用坐標(biāo)系1、框標(biāo)坐標(biāo)系(o'-x'y')o'x'y'如何表示像點(diǎn)量測(cè)坐標(biāo)？o'x'y'掃描坐標(biāo)系(A－IJ)用于表示掃描后數(shù)字影像的量測(cè)象素坐標(biāo)二、常用坐標(biāo)系飛行方向1、框標(biāo)坐標(biāo)系(o'-x'y')o'x'y'

大地坐標(biāo)系是指高斯平面坐標(biāo)和高程所組成的左手空間系；描述地面點(diǎn)的空間位置；攝影測(cè)量的成果最終轉(zhuǎn)化到該坐標(biāo)系中。

2、大地坐標(biāo)系

用于表示像點(diǎn)量測(cè)坐標(biāo)。二、常用坐標(biāo)系SO：主光軸二、常用坐標(biāo)系SoAa3、像平面坐標(biāo)系o-xy

表示像點(diǎn)在像平面內(nèi)位置的平面直角坐標(biāo)系。xyxy原點(diǎn)、軸向、作用o'x'y'yxoayx2D3D？SoAaxyxySyxyxa-fyxz4、像空間坐標(biāo)系s-xyz

表示像點(diǎn)在像方空間位置的空間直角坐標(biāo)系。xyz原點(diǎn)、軸向、作用(x,y,-f)(x,y,-f)O右手系？？左手系二、常用坐標(biāo)系二、常用坐標(biāo)系5、像空間輔助坐標(biāo)系

S-XYZ

原點(diǎn)、軸向、作用像空間和物空間過(guò)渡性的坐標(biāo)系；用于表示模型空間各點(diǎn)的位置，也可表示像點(diǎn)的空間位置。X軸大體上與航線方向或者反方向一致，Y、Z軸分別接近水平和鉛垂。右手系SoAaxyxyxyzXZYXZYXZYXZYM二、常用坐標(biāo)系原點(diǎn)、軸向、作用SoAaxyxyxyz6、地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系過(guò)渡性的地面坐標(biāo)系統(tǒng)。Z軸鉛垂的攝影測(cè)量坐標(biāo)系為地面輔助坐標(biāo)系。攝影測(cè)量成果都在地面輔助坐標(biāo)系中表示。簡(jiǎn)稱地輔系。二、常用坐標(biāo)系物方坐標(biāo)系像方坐標(biāo)系A(chǔ)aoSf

構(gòu)建多個(gè)坐標(biāo)系的目的？多個(gè)坐標(biāo)系間變換的關(guān)鍵？框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系像空輔坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量SoAaxyxyxyz關(guān)系？關(guān)系？已知地面攝影測(cè)量系已知XZY框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系像空輔坐標(biāo)系關(guān)系？關(guān)系？?jī)?nèi)方位元素外方位元素三、方位元素三、方位元素確定投影中心對(duì)像片的相對(duì)位置的參數(shù)；?

內(nèi)方位元素一般是已知的

注意?

x0，y0都為小值框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系內(nèi)方位元素xyz1、內(nèi)方位元素三、方位元素框標(biāo)坐標(biāo)系、像平面坐標(biāo)系、像空間系之間的關(guān)系xyza在框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為a在像空系中的坐標(biāo)為1、內(nèi)方位元素三、方位元素1、內(nèi)方位元素每條攝影光線在像空系中有一個(gè)確定的方向。作用：1、像點(diǎn)的框標(biāo)坐標(biāo)系向像空系的改化；2、確定攝影光束的形狀；SxyoaAzxy框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系像空輔坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量關(guān)系？關(guān)系？已知地面攝影測(cè)量系已知內(nèi)方位元素外方位元素三、方位元素？？三、方位元素SoAaxyxyxyz

確定攝影時(shí)像空系在地面攝影測(cè)量系中位置和方向的元素叫做航攝像片的外方位元素。2、外方位元素三、方位元素2、外方位元素外方位線元素:確定像空系的原點(diǎn)S在地輔系中的坐標(biāo)；外方位角元素:確定像空系三軸在地輔系中的方向。

確定像空系在地輔系中位置和方向所需要的元素。線元素角元素SoAaxyxyxyz確定像空系的原點(diǎn)S在地輔系中的坐標(biāo)；外方位線元素三、方位元素2、外方位元素ZYX確定像空系三軸在地輔系中的方向。Soxyxyz外方位角元素三、方位元素2、外方位元素1)

2)3)系統(tǒng)

系統(tǒng)系統(tǒng)三、方位元素2、外方位元素-角元素旁向傾角航向傾角像片旋角oxyyxzSYXZoOMNh確定x，y軸在自身平面內(nèi)的方向

確定z軸的方向S-X'Y'Z'S-XYZ第一次旋轉(zhuǎn)xXYXYZS繞Y軸系統(tǒng)系統(tǒng)S-XYZ第二次旋轉(zhuǎn)繞

X'軸xy’X'X'Y'Z'SZ''S-X'Y'Z'o系統(tǒng)繞

Z軸S-xyz第三次旋轉(zhuǎn)ZX''YSxyyxzS-XYZYX''ozS-XYZS-xyzY-X-Z像空輔像空系

xOoyyxzSYXZoxMNh以Y為主軸的外方位角元素系統(tǒng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)矩陣S-X'Y'Z'S-XYZ繞Y軸第一次旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)矩陣第二次旋轉(zhuǎn)S-XYZ繞

X'軸S-X'Y'Z'系統(tǒng)繞

Z軸S-xyzS-XYZ旋轉(zhuǎn)矩陣第三次旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)矩陣系統(tǒng)a1=cosφcosκ-sinφsinωsinκa2=-cosφsinκ

–sinφsinωcosκa3=-sinφcosωb1=cosωsinκb2=cosωcosκb3=-sinωc1=sinφcosκ+cosφsinωsinκc2=-sinφsinκ

+cosφsinωcosκc3=cosφcosω

三、方位元素2、外方位元素-角元素

系統(tǒng)xyyxzSYXZoy'NOMEφh逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较騼A角,旁向傾角，

像片旋角，以X為主軸的外方位角元素三、方位元素2、外方位元素-角元素系統(tǒng)oyyxzSYXZoONXYx方位角A像片傾角像片旋角以Z為主軸的外方位角元素S-XYZZ-X-ZS-xyz地輔系

像空