摄影测量-投影几何基础知识

摄影测量学,第三章摄影测量基础知识东华理工大学,第三章摄影测量基础知识,3.1航空摄影3.2中心投影的基本知识3.3航摄像片上特殊的点、线、面3.4摄影测量常用的坐标系统3.5航摄像片的内、外方位元素3.6像点的空间直角坐标变换与中心投影构像方程3.7航摄像片上的像点位移,3.1航空摄影,一、摄影比例尺与摄影航高,摄影航高：是指摄影机在摄影的瞬间相对某一水准面的高度，从该水准面起算，向上为正号。根据所取基准面的不同，可分为相对航高和绝对航高；相对航高：摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称为摄影航高；绝对航高：摄影机物镜相对于平均海平面的航高，指摄影机物镜在摄影瞬间的真实海拔高度；通过相对航高H与摄影地区平均高度计算得到。,一、摄影比例尺与摄影航高,3.1航空摄影,一、摄影比例尺与摄影航高,3.1航空摄影,二、空中摄影过程,3.1航空摄影,二、空中摄影过程,二、空中摄影过程,二、空中摄影过程,二、空中摄影过程,3.1航空摄影,三、生产对摄影资料的基本要求空中摄影的成果是摄影测量的基本原始资料，其质量的优劣，直接影响摄影测量过程的繁简、摄影测量成图的工效和精度。,1、影像的色调,要求影像清晰，色调一致，反差适中，像片上不应有妨碍测图的阴影；,3.1航空摄影,相邻两像片的比例尺相差太大，则会影响像对的立体观察；相邻两像片的比例尺之差超出航测仪器结构的允许范围时，则无法在仪器在进行作业。因此，摄影比例尺的变化要有一定的限制范围。按摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差（）一般不应超过5%，因此空中摄影时飞行航高H的变化量也应该小于5%H。另，规范还规定，同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于30m；摄影区域内实际航高与设计航高之差不得大于50m.,三、生产对摄影资料的基本要求,2、摄影比例尺,3、像片倾角,3、像片倾角：摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅直方向的夹角称为像片的倾角,4、像片重叠,4、像片重叠,同一航线上，相邻两像片应有一定范围的影像重叠，称为航像重叠,4、像片重叠,相邻航线上的重叠，称为旁像重叠,5、航线弯曲,6、像片旋角：相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角；像片旋角是由于空中摄影时，摄相机定向不准产生的，有像片旋角会使重叠度受到影响；一般要求旋角不超过6度，最大不超过8度；,3.2中心投影的基本知识,一、中心投影与正射投影,一、中心投影与正射投影,一、中心投影与正射投影,一、中心投影与正射投影,二、航摄像片与地形图,二、航摄像片与地形图,二、航摄像片与地形图,一、航片上特殊的点、线、面,3.3航片上特殊的点、线、面,一、航片上特殊的点、线、面,二、几何关系,三、重要的点、线特征,三、重要的点、线特征,三、重要的点、线特征,主合点I,是E面上一组平行于VV的平行线束在P面上构像的合点；像底点n,是一组垂直于E面的平行线束在P面上的构像的合点；,三、重要的点、线特征,表示过等比线hc_hc的水平面P0，相当于是在原摄站S和用原摄影仪器所摄得的一张理想的水平像片，等比线既在航摄像片P上又在理想的水平像片P0上。,四、透视作图,四、透视作图,四、透视作图,四、透视作图,3.4摄影测量常用的坐标系统,描述像点的平面坐标和空间坐标；,描述地面点在物方空间的位置；,3.4摄影测量常用的坐标系统,一、像方坐标系,以主点为原点的右手坐标系。实际应用中常采用框标的连线交点为原点，在摄影测量解析计算中，像点的坐标应采用以像主点为原点的像平面坐标系；,原点：摄影中心；x、y轴与像平面坐标系平行，z轴与光轴重合，形成像空间右手直角坐标系S-xyz，像空间坐标随像片的空间位置而定，每张像片的像空间坐标系是各自独立的。,原点：摄影中心S；坐标轴的选取有多种方法；通常是以航线方向作为X方向，有利于改正沿航线方向累积的系统误差；,二、物方坐标系,左手坐标系当伸出左手，让四个手指指着x轴的正方向,大母指指向z轴的正方向，牚心指向y轴的正方向。符合这样规则的坐标系，就叫做左手坐标系；最终的坐标形式；,地面测量坐标,地面摄影测量坐标,像空间辅助坐标,像空间坐标,像平面坐标,3.5航摄像片的方位元素,方位元素：确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相关位置关系的参数；内方位元素：表示摄影中心与像片之间相关位置的参数；外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数；,一、像片内方位元素,量测相机与非量测相机的主要差别：,是否已知相机的内方位元素？,二、像片外方位元素,它由摄影中心S在空间坐标系中的位置（三个坐标）,摄影测量有6个外方位元素：3线元素+3角元素,3.6像点空间直角坐标变换与中心投影的构像方程,一、空间直角坐标变换,二、正交变换矩阵的特点,三、中心投影构像方程式,1、什么是共线方程:它是通过摄影机的内、外方位元素，描述三点共线的数学方程式：,三点？,2、共线方程的推导,共线方程或可以表