第三章-摄影测量基础知识二

主要内容,中心投影的基本知识常用坐标系,问题的引出,摄影测量是通过量测像片来获得地面目标的几何信息，这就要研究像片和地面之间的几何投影关系。,a,为什么相交？航空影像具有什么几何特点？,1、投影Projection,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。,物点、像点、投射线、像面（承影面）,物点,投射线,像面,像点,一、中心投影的基本知识,2、平行投影与中心投影,投射线互相平行的投影，叫做平行投影。,正射投影（垂直投影）,一、中心投影的基本知识,一、中心投影的基本知识,地形图在局部范围内是地面的正射投影！航摄像片？,2、平行投影与中心投影,地形图是地面的什么投影？,投影中心摄站,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(CentralProjection)。,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。,一、中心投影的基本知识,一、中心投影的基本知识,阳位与阴位之间的关系及转换,主距,如何将中心投影的航摄像片转化为垂直投影的地形图，就成为了航空摄影测量学的主要任务之一。,一、中心投影的基本知识,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。在透视变换的情况下，投影中心称为透视中心。,基本要素（S、P、T）,主垂面（W）,特殊面（3）：,合面/真水平面（G）,遁面（R）,G,R,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,T,特殊线（8）：,透视轴（tt）,基本方向线（KV）,主纵线（iV）,灭线（kk）,合线/真水平线（gg）,主垂线(SN),V,N,i,G,R,K,特殊点（9）：,像主点（o）,地主点（O）,像底点（n）,地底点（N）,主灭点（K）,主迹点（V）,主合点（i）,像等角点（c）,地等角点（C）,T,N,i,G,R,K,c,C,n,V,主横线(hoho),等比线(hchc),SO：主光轴,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,重要点、线满足的数学关系：,H,A0,a,a0,A,n,N,像底点特性:铅垂线在像平面上的构像位于以像底点n为辐射中心的相应辐射线上.,像底点特性,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,像底点特性:铅垂线在像平面上的构像位于以像底点n为辐射中心的相应辐射线上.,A0,a,a0,A,n,N,等角点的特性：在倾斜像片和水平地面上，由等角点c和C所引出的一对透视对应线无方向偏差，保持着方向角相等,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,等角点的作用：在倾斜像片上以等角点c为交点量测的某一角度可用于代替在地面用C为测站实测的水平角，实现了把外业测量转化为内业量测。（注意：在倾斜像片上只有这一个点具有这个特性，其他的点不具备）,3、透视变换及其特殊的点、线、面,一、中心投影的基本知识,等比线的特性：等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影响。,考虑：想找像片的摄影比例尺，该怎么做？,？,数学分析方法第一步：数学描述，建立坐标系第二步：建立关系方程,a,o,f,航摄像片是地面的中心投影。如何建立像点与地面点之间的关系？,3.4摄影测量中常用的坐标系,摄影测量中常用的坐标系有两大类：一类是描述像点的位置，称为像方坐标系；一类用于描述地面点的坐标，称为物方坐标系。,像点位置,相应地面点的空间位置,1框标坐标系框标坐标系是依像片上相应框标连线作为基准建立直角坐标。对于框标设在像幅四边中央的像片，通常依航线方向两边对应框标连线作为x轴，以飞行方向为正方向；旁向两边对应框标连线作为y轴，方向以右手系确定；两连线的交点P作为坐标原点如图所示。,像平面坐标系,对于框标设在像幅四角处的像片，以相对框标连线的交点P作为坐标原点取两对相对框标连线在航线方向夹角的平分线作为x轴，垂直于x轴的方向作为y轴，如图所示。,坐标轴的正方向都按右手定则确定。,像平面坐标系o-xy（像主点坐标系）像平面坐标系是以象主点o为坐标原点，x、y轴分别平行于框标坐标系的x、y轴。,像平面直角坐标系与框标坐标系的转化：,像空间直角坐标系Sxyz,摄影中心S作为像空间直角坐标系Sxyz的坐标原点，Z轴与摄影方向So重合，朝上为正方向；x和y轴分别平行于像平面坐标的相应轴，方向一致。右手系。,每张像片的像空间直角坐标系是各自独立的。,已知像点的像平面坐标后，就能获得该像点的像空间直角坐标(x、y、-f)。,s,为了进行像点的空间坐标变换，需要建立起描述像点在像空间位置的坐标系，既像空间坐标系,像空间辅助坐标系S-uvw,以摄站点(或投影中心)S为坐标原点，坐标轴可根据需要选定:,像点的像空间坐标系可以直接从像平面坐标系得到，但由于各片的像空间坐标系不统一，计算起来不方便，需要建立一种相对统一的坐标系，称为像空间辅助坐标系，用S-uvw,第一种：取u、v、w轴分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ，右手直角坐标系。,第二种：是以每条航线内第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系。,x,y,第三种：是以每个像片对的左片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为u轴，以摄影基线及左片主光轴构成的面作为uw平面,构成右手直角坐标系。,P1,1、地面测量坐标系（T-XTYTZT）地面测量坐标系通常指家测图所采用的高斯克吕格3度带或6度带投影的平面直角坐标系（如1980年西安坐标系或1954北京坐标系或用户定义地方测量坐标系），及高程坐标系（如1985年国家基准高程系或1956年黄海高程），两者组合而成的空间左手直角坐标系系，用T-XtYtZt表示，也是用摄影测量的方法求的地面点坐标的形式。,设立原因：摄影测量坐标系采用的是右手系，而地面测量坐标系采用的是左手系，这给由摄影测量坐标到地面测量坐标的转换带来了困难。为此，在摄影测量坐标系与地面测量坐标系之间建立一种过渡性的坐标系，称为地面摄影