第二章-摄影测量基础知识

第二章摄影测量基础知识,一、航空摄影与航摄像片的一般介绍二、航摄像片与地形图的区别三、中心投影透视变换介绍,主要内容,摄影物镜,一、摄影机,1、摄影物镜摄影物镜：相机上由凸透镜或凹凸透镜组合成的精密光学成像系统。组合透镜成像1、利用单个透镜逐次成像分析方法2、利用透镜组的“等效透镜”成像,主光轴：透镜组诸透镜球面曲率的中心连线。主焦点（F,F):平行于主光轴的光线通过透镜组后与主光轴的交点。主平面（Q,Q):过等效折射点（h,h)且垂直于主光轴的平面。主点（s,s)：主平面与主光轴的交点。主焦距：主焦点到主点间距离。节点（k,k）：主光轴上角的放大率为1的一对光学共轭点。（光线通过共轭节点时，角放大率为1；物方与像方同介质时，k,k分别与s,s重合）。,三、摄影机简介1、普通摄影机,哈苏555ELD相机,哈苏H1D数码相机,2、改造后的数码相机（航空摄影测量用）,JXDC45航空数码相机,JXDC58航空数码相机,2量测用摄像机航空摄像机,近景摄影机,近景摄影机,航空摄影机特性：物镜成像分解力高物镜成像畸变差小（1）光学特性物镜透光率高光学影像反差大焦面照度均匀（2）焦面上设置有框标（3）有胶片压平系统（4）像距为定值（主距）（5）有减震装置（6）有影像位移补偿装置（7）抗温差、抗过载,安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。,一、航空摄影与航摄像片的一般介绍,1、航空摄影,航空摄影,航空摄影测量子系统简介,1、平台,蜜蜂3型主要参数：,翼展：9.6m机身全长：6.1m机高：2.0m最大航速：132km/h最大起飞重量：360kg续航时间：1.5-5.0h；航程140-550km转场：可用卡车、火车对飞机进行转场跑道最低条件：6m200m土路，无需机场,检影器,重力稳定平台,摄影员所在位置,飞行员所在位置,数码相机,2、稳定平台,在进行航空摄影测量时，应使相机拍摄时的主光轴垂直于地面。但在摄影作业过程中，各种因素对相机的影响很大很。稳定平台很好地解决这一问题。,重力稳定平台,航空相机是进行航空摄影测量时重要的部件，航空相机从出现到目前，经历了多个产品阶段，如早期的RC-10,RC-20,RC-30,现阶段出现的数码航摄仪，如DMC、UltraCam、ADS40和SWDC。,3、航空相机,UltraCam（奥地利）,DMC（美国）,ADS40（德国）,SWDC(中国),4、数据后处理系统,数据获取后（数字影像），需要通过专门的处理软件来对影像进行处理，并最终得到所需的成果。目前，数字后处理的核心软件为数字摄影工作站。如我国的VirtuoZo和JX-4C。,数码航空摄影测量作业流程,注意与传统航空摄影测量作业流程比较？,3、摄影比例尺：航摄像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距L之比，用1/M表示.由于影像片有倾角，地形有起伏，所以摄影比例尺在像片上处处不相等,f为摄影机像片主距，H为航高,摄影像片当作水像片，地面取平均高程时，这时像片上的一段l与地面上相应的水平距L之比为摄影比例尺。,二、摄影比例尺的选择,对于采用数码传感器进行航空摄影测量时，一般讲地面分辨率(GroundSampleDistance，GSD)，一般不再谈摄影比例尺(PhotoScale)。,需要注意：,ADS406.5mCCD,Sensorwith12mCCD,Digitalimage12,000pixelsacrosstrack,SensordataCCD:12,000pixels6.5mLens:f=63mm,FOV64Flightdatafor10cmGSDFlyingheight965mPhotoScale1:15,384Swath1,200m,SensordataCCD:12,000pixels12mLens:f=120mm,FOV62Flightdatafor10cmGSDFlyingheight1,000mPhotoScale1:8,333Swath1,200m,EqualGSDatdifferentimagescales-evenwhentheCCDpixelsizeisdifferent,Swathonground1200m,Swathonground1200m,1Pixel=10cmGSD,1Pixel=10cmGSD,不同数码影像其摄影比例尺不相关,航高：摄影机相对某一水准面的高度。相对航高：摄影机相对某一基准面的高度。（通常基准面取测区地表平均高程平面，有）绝对航高：摄影机相对平均海水面的高度。,竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于30，夹角为像片倾角。,A为像片倾角,地面,航向重叠度：航线相邻两张像片的重叠度,航线方向,旁向重叠度：相邻航线像片的重叠度,航线方向,航线方向,山西稷山某测区航线及地标点布设图,例.给定了一个测区的位置，且确定了此次航摄成图要求（成图比例尺、采用航空数码相机的类型、相机的主距f），怎么设计航线。（若此次成图比例尺为1:500）,焦距35mm光圈3.5-32快门1-1/800s，连续曝光最小时间间隔2.5s54404080像素，像素尺寸9um畸变小于2um天底点角分辨率1/3888,JXDC45数码航摄仪参数,由已知条件，地面分辨率可确定为5cm；由f/H=9um/5cm，可得航高H；还可根据地面分辨率大小，计算图幅的大小；根据事先定好的航向重叠60%，旁向重叠30%，计算基线B、两条航线间的间隔D及每条航向上相机曝光点的点位坐标；,计算过程如下：,航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。航摄像片的大小为18cmx18cm,23cmx23cm,30cmx30cm,也被称为像幅（Format）。,2航摄像片,光学框标,机械框标,像主点：摄影机投影中心S在像片平面上的垂足，即主光轴与像片平面的交点。,主光轴：过摄影机投影中心S且垂直于像片平面的直线。,摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离,S:摄影基线,航空摄影机的物镜焦距与像片主距近似相等。,像片主距：物镜节点到像平面的距离。摄影机焦距：物镜节点到焦点的距离,4、航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲。航向弯曲影响旁向重叠度。,航线弯曲度：首尾两张像片主点的连线，偏离最大像主点的位置。用l/L表示。要求航线弯曲度小于3%。,5、像对：航向相邻两张像片组成一个像对理想像对：相邻两像片水平、摄影基线水平组成的像对正直像对：相邻两像片水平、摄影基线不水平组成的像对竖直像对：相邻两像片不严格水平、摄影基线不水平组成的像对,理想像对,正直像对,像对左片,像对右片,6、同名光线、同名像点、核线、核面,同名像点：同一地面点发出的两条光线经左右摄影中心在左右像片上构成的像点称为同名像点同名光线：同一地面点发出的两条光线称同名光线核面：摄影基线与同一地面点发出的两条同名光线组成的面同名核线：核面与左右像片面的交线为同名核线,3-3中心投影的基本知识,1.中心投影：投射线会聚于一点的投影称为中心投影。,投影：用一组假想的直线将物体形状向几何面投影成像。几何平面称为投影平面；投影的直线为投影线；投影平面上得到的图像为投影。中心投影：投影射线汇聚同一点的投影。投影中心S:中心投影射线的汇聚点。,2、平行投影：投射线相互平行的投影为平行投影。投影射线相互平行且与投影平面正交的投影。,正射投影,斜投影,3、双心投影：两个投影中心和两个投影平面当作一个整体，对同一个物体进行投影。,二.航片是地面景物的中心投影航片是地面景物的中心投影；地形图（包括影像地图）是地面景物的正射投影；摄影测量的主要任务之一，即是把记录在中心投影像片上的地面景物转换成按图比例尺的正射投影地图。,三、中正心、投负影片的位置,四、透视变换中的重要点、线、面,四、透视变换中的重要点、线、面透视变换：两个平面间的中心投影变换。像主点o：投影中心S在投影面P上的垂足（主光轴与像平面的交点）。像片主距f：投影中心S到像平面P的垂距。像底点n：过投影中心S的铅垂线与像平面的交点。主垂面w：过主光轴so和铅垂线sn的铅垂面。主纵线vv：主垂面w与像平面的交线。,摄影方向线VV：主垂面w与地平面的交线。等角点c：osn的角平分线与像平面的交点。合点i:地平面上（平行线组）无穷远点的中心投影。迹点t：物像二重点。合线hihi：过投影中心s且平行于地面的水平面与像平面的交线（合点的集）。等比线hchc：过等角点c且平行于合线的直线。,三、航摄像片与地形图的区别,某家属楼像片,淮南某区地形图,1、投影方式的不同：地形图为正摄投影，航摄像片为中心投影,S,正摄投影,中