摄影测量学第二章-单张航片解析

第二章单张航片解析,第一节航摄基础,利用安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面进行摄影沿航线方向相邻两张像片应有60%左右的航向重叠，相邻航线间的像片应有30%左右的旁向重叠航摄仪在曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面,框标：机械框标、光学框标建立像平面坐标系主距：物镜中心至像底片面垂直距离像幅：23X23cm、18X18cm,一、航空摄影机,较好的光学性能、高度自动化、像移补偿、压平装置,二、摄影比例尺,航摄像片上的一线段l与地面上相应线段L之比。航片倾斜、地形起伏时m不为常数。,f为摄影机主距，H为航高,视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水平距L之比为摄影比例尺,二、空中摄影,航摄计划编制,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3度。,二、空中摄影,重叠度,1,2,3,航向重叠度,二、空中摄影,重叠度,旁向重叠度,二、空中摄影,空间摄影基线,航向相邻两个摄影站间的距离,第二节航摄像片上特殊的点、线、面,航摄像片是地面景物的中心投影构像,S,J,i,第二节航摄像片上特殊的点、线、面,面：地面E像片面P主垂面W真水平面Es线：迹线TT主光线SoO主垂线SnN摄影方向线VV主纵线vv等角线ScC主合线hihi主横线hoho等比线hchc,重要的点线面,点：摄影中心S像主点o地主点O像底点n地底点N等角点c地面等角点C主合点i主遁点J,第三节摄影测量常用坐标系,摄影测量几何处理任务：像点坐标地面点空间位置1、建立适当坐标系2、定量描述P点、E点坐标系：描述像点位置：像方空间坐标系描述地面点位置：物方空间坐标系,一、像方空间坐标系,像平面坐标系,x,y,p,x,y,一、像方空间坐标系,像空间坐标系,每张像片的像空间坐标系各自独立,一、像方空间坐标系,像空间辅助坐标系,由于像空间坐标系不统一，计算不方便原点：摄影中心S。坐标轴选择：三种情况。A、每条航线第一张像片像空间坐标系。B、Z轴铅垂，X轴航向右手系。C、基线坐标系：摄影基线为X轴，基线与左片主光轴构成XZ平面，右手系。,一、像方空间坐标系,A、每条航线第一张像片像空间坐标系。,x,y,z,x,y,s,a(x,y,-f),o,(X),(Y),(Z),一、像方空间坐标系,B、Z轴铅垂，X轴航向右手系,一、像方空间坐标系,C、基线坐标系,二、物方空间坐标系,1.摄影测量坐标系：像空间辅助坐标系原点平移至地面点P,2.地面测量坐标系：地面测量坐标系为国家统一坐标系，平面坐标系为高斯-克吕格三度带或六度带1980西安坐标系，高程坐标系为1985黄海高程系,3.地面摄影测量坐标系：原点为地面某一控制点，Ztp轴与地面测量坐标系的Zt轴平行，Xtp轴与航线一致,二、物方空间坐标系,地面测量坐标系,二、物方空间坐标系,地面摄影测量坐标系,第四节航摄像片内、外方位元素,确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相互位置关系的参数。恢复内方位元素后，可得到与摄影时完全相似的摄影光束。,一、航摄像片内方位元素,一般已知、鉴定得到恢复内方位元素、可得到与摄影时完全相似的投影光束,二、航摄像片外方位元素,三个直线元素摄影中心的坐标三个角元素摄影机主光轴从起始位置（铅垂方向）绕空间坐标轴按某种次序连续三次旋转形成。旋转顺序不同、形成不同的转角系统。Y轴为主轴的-转角系统；X轴为主轴的-转角系统的坐标变换；Z轴为主轴的A-v系统的坐标变换。注意角元素方向的定义,确定像片摄影瞬间在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数(恢复摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态)。,二、航摄像片外方位元素,第五节、空间直角坐标变换,由像点坐标计算地面点坐标须引入坐标变换,像点空间直角坐标变换方向余弦确定,一、像点空间直角坐标变换,R为正交矩阵R中9个元素可分别表示为坐标轴间夹角和余弦，称为方向余弦,S-XYZ为像空间辅助坐标系；S-xyz为像空间坐标系；a(x,y)像点为像片上任一点,二、方向余弦确定,像空间坐标系可看作是：像空间辅助坐标系绕空间坐标轴按某种次序连续三次旋转形成,以-为例,推导变换公式,二、方向余弦确定,1.S-XYZ坐标系绕Y轴旋转角到S-XYZ,二、方向余弦确定,2.S-XYZ坐标系绕X轴旋转角到S-XYZ,二、方向余弦确定,3.S-XYZ坐标系绕Z轴旋转角到S-xyz,二、方向余弦确定,上述三式依次回代,同一像片在特定坐标系中：不同的转角系统：方向余弦的表达式不同但是R唯一；R中有且只有三个独立参数,第六节共线条件方程,航片：中心投影构像地图：地面景物的正射投影摄影测量的任务：中心投影的像片正射投影的地图,摄影测量中，摄影中心、像点及对应的地面点应满足直线条件。由此得到的方程共线条件方程。,第六节共线条件方程,第六节共线条件方程,第六节共线条件方程,第六节共线条件方程,应用：求像底点坐标单像空间后方交会和多像空间前方交会摄影测量中的数字投影基础航空影像模拟光束法平差的基本数学模型利用DEM制作数字正射影像图利用DEM进行单张像片测图,思考题：已知像片内、外方位元素、像点坐标。能否计算得到地面点坐标？,第六节共线条件方程,像片仿真,已知1、内、外方位元素2、地面点空间坐标3、DEM4、DOM,第七节航片像点位移,航摄像片：投影射线会聚于一点的投影称为中心投影。地形图：投影射线与投影平面正交称为正射投影。,第七节航片像点位移,当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移,地形起伏引起的像点位移,像片倾斜引起的像点位移,第八节空间后方交会,一、定义：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素,第八节空间后方交会,二、共线条件方程线性化,已知值x0,y0,f,m,X,Y,Z观测值x,y未知数Xs,Ys,Zs,泰勒级数展开,第八节空间后方交会,三、误差方程,第八节空间后方交会,第八节空间后方交会,第八节空间后方交会,第八节空间后方交会,第八节空间后方交会,四、外方位元素计算,当一张像片上至少有三个控制点时，误差方程矩阵形式,第八节空间后方交会,五、计算过程,获取已知数据m,x0,y0,f,Xtp,Ytp,Ztp量测控制点像点坐标x,y确定未知数初值Xs0,Ys0,Zs0,0,0,