武大《摄影测量》课件—第09讲 第1章 复习.ppt

摄影测量学 PHOTOGRAMMETRY 信息工程大学测绘学院遥感信息工程系 一 摄影测量学的定义与任务 二 摄影测量学的发展历史 三 摄影测量学的分类 五 摄影测量学与其他测绘学科的关系 四 摄影测量的主要阶段与特点 六 摄影测量的发展现状与主要任务 第一讲绪论 摄影测量学 摄影测量学是利用摄影机或其它传感器采集被测对象的图像信息 经过加工处理和分析 获取有价值的可靠信息的理论和技术的一门学科 摄影测量学的分类 按用途分类 按距离分类 按技术手段分类 特种摄影测量 地形摄影测量 地形图 非地形摄影测量 其他用途 航天摄影测量航空摄影测量地面摄影测量近景摄影测量显微摄影测量 雷达摄影测量双介质摄影测量X射线摄影测量 模拟摄影测量 解析摄影测量 数字摄影测量 摄影测量学各阶段的特点 使用的影像 使用的设备特点 产品形式 自动化程度 劳动强度 摄影测量利用航摄像片获取所摄目标信息 因此 航摄像片是摄影测量的基础 问题提出 摄影测量对影像质量提出什么要求 在摄影时 必须满足什么条件 一 空中摄影定义 二 普通摄影机 照相机 三 测量用摄影机 地面摄影机和航空摄影机 四 航摄仪的种类 五 常见的摄影相机 六 航空摄影测量对航空像片及摄影的基本要求 七 航空摄影技术计划 第二讲摄影与空中摄影 空中摄影定义 空中摄影就是从空中一定高度上摄取地面物体影像的过程 航空摄影测量对航空像片及摄影的基本要求 航摄像片的质量主要包括 航空摄影的飞行质量要求 构像质量 影像的分解力 清晰度 表观质量 色调正常 反差适中 几何质量 体现在影像的量测性能方面 航摄比例尺与航高 像片的倾斜角 航片的重叠度 航线弯曲度 航片旋偏角 问题提出 像片 地面 地形图 数学变换 投影 问题提出 地面到像片的数学变换有哪些特点 这种变换与地面到地形图的变换有什么区别 一 中心投影及其特征 二 透视变换及其特别点 线 面 第三讲中心投影的基本知识 投影定义 中心投影与平行投影中心投影的主要特征 透视变换定义透视变换中的特别点 线 面主垂面内的几何关系透视平面旋转定理 投影 Projection 中心投影及其特征 物点 像点 投射线 像面 承影面 平行投影 ParallelProjection 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 投射线互相平行的投影 叫做平行投影 正射投影 垂直投影 局部范围内 地形图可视为地面的垂直投影 中心投影 CentralProjection 中心投影及其特征 所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影 叫做中心投影 投影中心S 阴位 投影中心位于物和像之间 阳位 投影中心位于物和像同侧 航摄像片是地面的中心投影 中心投影的主要特征 中心投影及其特征 点的中心投影一般是点 特例 线段的中心投影一般是线段 特例 相交线段的中心投影一般是相交线段 特例 空间一组不与承影面平行的平行直线 其中心投影为一平面线束 线束的顶点是由过投影中心并与空间平行直线相平行的投射线与承影面的交点 称为合点 平面曲线的中心投影一般是平面曲线 特例 空间曲线的中心投影是平面曲线 透视变换及其特别点 线 面 透视变换定义 PerspectiveTransform 透视变换中的特别点 线 面 Points Lines Planes 两个平面之间的中心投影变换 称为透视变换 基本要素 S P T 特殊面 3 特殊线 8 特殊点 9 主垂面内的几何关系 透视变换及其特别点 线 面 iS KV ic f sin iV SK KC H sin Vc VC iV iS H f sin io fctg oc ftg 2on ftg cn ftg 2 sec KN Hctg NC Htg 2NO Htg CO Htg 2 sec 问题提出 像片 地面 地形图 中心投影 投影 问题提出 如何建立中心投影关系下地面点与其像点之间的数学关系 建立坐标系表示点位 依据中心投影条件建立数学关系 一 常用的坐标系统 二 航摄像片的内外方位元素 三 点的坐标变换 四 共线条件方程 常用的坐标系统和共线方程的建立第四讲 五种常用的坐标系统 像片的内方位元素像片的外方位元素 旋转矩阵的性质像点和地面点的坐标变换 重点 难点 定义共线条件方程推导 重点 难点 分析 常用的坐标系统 1 像平面坐标系o xy2 像空间坐标系S xyz3 摄影测量坐标系S XYZ4 地面辅助坐标系OT XTYTZT5 大地坐标系O XGYGZG 原点 轴向 作用 常用的坐标系统 1 像平面坐标系o xy2 像空间坐标系S xyz3 摄影测量坐标系S XYZ4 地面辅助坐标系OT XTYTZT5 大地坐标系O XGYGZG 航摄像片的内外方位元素 航摄像片的内方位元素 投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片的内方位 确定内方位的独立参数叫做内方位元素 航摄像片的外方位元素 三种角元素系统 航摄像片的内外方位元素 确定像空系 或摄影光束 在地辅系中位置和方向的元素叫做航摄像片的外方位元素 像片的外方位元素有6个 其中3个是线元素 即像空系的原点S在地辅系中的坐标 另外3个是角元素 用以确定像空系三轴在地辅系中的方向 点的坐标变换 目的 建立同一个点在像空系与地辅系中坐标之间的对应关系 由空间解析几何知识可得同原点两个坐标系之间的变换关系 点的坐标变换 旋转矩阵 独立量只有3个 像点和地面点的坐标变换 推求像点在地辅系中的坐标 推求地面点在像空系中的坐标 点的坐标变换 地面点坐标变换 像点坐标变换 目的 在同一坐标系中建立像点和地面之间的对应关系 共线条件方程 共线条件方程 问题提出 已知外方位角元素后 如何计算旋转距阵的9个元素 不同系统角元素之间有什么关系 在实际生产作业中 常用的共线方程有哪些 第五讲共线方程的实用形式 一 角元素表达方向余弦的共线方程 二 倾斜像片和水平像片相应像点的变换关系 四 共线方程的一次项公式 三 简化的共线方程 三种角元素系统及对应的方向余弦三种角元素系统之间的关系 倾斜像片表示水平像片水平像片表示倾斜像片 问题提出简化结果 基本思路一次项公式 利用a2 a3 b3构成旋转矩阵 一 用角元素表达方向余弦的共线方程 比例尺特性 统一的比例尺 构像方程 求 问题提出 地形图的比例尺是统一的 航摄像片上 比例尺具有哪些特性 描述像空系的位置和方向的外方位元素值如何得到 第六讲空间后方交会和像比例尺 一 空间后方交会 二 航摄像片的比例尺 空间后方交会的定义空间后方交会的基本公式 严密公式 平坦地区竖直摄影情况下的公式空间后方交会的基本过程空间后方交会的精度 航摄像片比例尺的一般情况像点比例尺概念和像比例尺公式推导特殊点 线的比例尺 空间后方交会 空间后方交会定义 空间后方交会是利用若干地面控制点以及其在像片上的像点确定像片外方位元素的方法 当地面平坦时 内方位元素系数与摄站系数相关 产生法方程奇异 只有当地面起伏较大时 才有可能求解内方位元素 空间后方交会的基本过程 空间后方交会 利用三个不在同一条直线上的控制点可求得航摄像片的六个外方位元素 航摄像片比例尺的一般情况 一般地说 像片比例尺也可象地图比例尺一样定义为像片上的线段与地面上相应水平线段之比 在像片水平 地面也水平的情况下有严格的表达 影响像比例尺变化的因素 基本上是地形起伏和像片倾斜 航摄像片的比例尺 像点比例尺的概念和一般公式 像点比例尺的概念 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 航摄像片的比例尺 航摄像片的比例尺 像点比例尺的概念和一般公式 一般公式 特殊点 线的比例尺 航摄像片的比例尺 像比例尺总结 几何学上 等比线可以视为是倾斜像片与同主距水平像片的交线 在倾斜像片上除像水平线外 其它线段上都没有均匀一致的比例尺 一般无法简单表达 水平像片P0 平坦且水平的地面T 问题提出 地形起伏和像片的倾斜引起的这种像点变化的规律是什么 在像片上如何消除这些因素带来的像点位置的变化 通过航摄像片比例尺的分析可知 地形起伏和像片的倾斜造成像比例尺的变化 其实质就是地形起伏和像片的倾斜引起实际像点位置相对于理想状态构像位置的变化 一 因像片倾斜引起的像点移位 引起的像点移位因像片倾斜和地形起伏第七讲 二 因地形起伏引起的像点移位 倾斜误差定义公式推导 重点 难点 倾斜误差性质 投影误差定义公式推导 重点 难点 投影误差性质 因像片倾斜引起的像点移位 倾斜误差定义 TiltError 同摄站同主距的倾斜像片和水平像片沿等比线重合时 地面点在倾斜像片上的像点与相应水平像片上像点之间的直线移位 记为 m0 m 因像片倾斜引起的像点移位 倾斜误差公式 倾斜误差性质 因像片倾斜引起的像点移位 产生的方向 移位的方向 等角点辐射线上 靠近c点 远离c点 等比线上的像点没有倾斜误差 移位的大小 定性分析 rc增加 移位绝对值增加 在辐射距相同时 主纵线上的移位最大 因地形起伏引起的像点移位 投影误差定义 ProjectionError 投影误差 A0 a a0 A 当地面有起伏时 高于或低于所选定的基准面的地面点的像点 与该地面点在基准面上的垂直投影点的像点之间的直线移位 记为 因地形起伏引起的像点移位 投影误差公式 投影误差严密公式 投影误差近似公式 水平像片的投影误差公式 因地形起伏引起的像点移位 投影误差性质 产生的方向 移位的方向 移位的大小 定性 像底点辐射线上 在选定基准面的情况下 地面点的高差越大 辐射距越大 则投影误差越大 基准面的相对航高越大 则投影误差越小 投影误差具有相对性 改倾斜误差和投影误差 问题提出 问题提出 理想状况下的构像方程在实际应用中需考虑的问题 经摄影处理后 量测的像点位置是否为摄影时构像位置 在实际成像过程中 是否真的满足像点 投影中心 物点三者共线 基准面的选取是否一致 不一致带来的误差满足什么规律 量测系统有没有系统误差存在 最终体现为像点的系统误差 像点坐标的系统误差及其改正第八讲 一 航摄像片的变形 二 物镜畸变差 三 大气折光差 四 地球曲率的影响 像片变形的原因及种类像片变形的检查及其改正方法 畸变差的几何意义及其种类像片变形的检查及其改正方法 大气折光差的几何意义及公式推导大气折光差变形的改正方法 地球曲率的几何意义