航空摄影测量航摄像片解析

1、第二章第二章 航摄像片解析航摄像片解析航空摄影测量航空摄影测量v航摄像片是通过航空摄影所获得的地面航摄像片是通过航空摄影所获得的地面三维空间的二维影像信息。三维空间的二维影像信息。v航空摄影测量的目的就是通过地面被摄航空摄影测量的目的就是通过地面被摄物体的影像信息来研究确定其空间位置物体的影像信息来研究确定其空间位置和几何形状，测制出地形图。和几何形状，测制出地形图。2.1 中心投影的基础知识中心投影的基础知识投影、正射投影与中心投影投影、正射投影与中心投影投 影投影投影：假设有一组空间直线，将物体的形状沿：假设有一组空间直线，将物体的形状沿直线方向投影到某一几何平面上直线方向投影到某一几何平

2、面上投影线（投射线）投影线（投射线）：假想的空间直线：假想的空间直线像面（承影面）像面（承影面）：投影到的几何平面：投影到的几何平面物面物面：物体所在的面：物体所在的面像像：投影的结果，它是投影线与像面交点（即：投影的结果，它是投影线与像面交点（即像点）的集合像点）的集合投影线所会聚的那个点称为投影线所会聚的那个点称为投影中心投影中心。在中心投影中，任一物点与所对应的像点以及投影中心均位于在中心投影中，任一物点与所对应的像点以及投影中心均位于同一直线上，这被称之为中心投影的同一直线上，这被称之为中心投影的三点共线三点共线。航摄像片是地面的中心投影航摄像片是地面的中心投影航摄像片是地面景物的摄影

3、构像，这种影像是航摄像片是地面景物的摄影构像，这种影像是由地面上各点发出的光线通过航空摄影机物镜由地面上各点发出的光线通过航空摄影机物镜投射到底片感光层上形成的，投射到底片感光层上形成的，这些光线会聚于这些光线会聚于物镜中心物镜中心S S，称为摄影中心，称为摄影中心。这样所得到的影像属于中心投影，因此这样所得到的影像属于中心投影，因此航摄像航摄像片是所摄地面景物的中心投影片是所摄地面景物的中心投影。已感光的底片经摄影处理后，得到的是已感光的底片经摄影处理后，得到的是负片负片，利用负片接触晒印在相纸上，得到的是利用负片接触晒印在相纸上，得到的是正片正片，通常将负片和正片统称为像片通常将负片和正片

4、统称为像片。中心投影的基本点、线、面中心投影的基本点、线、面将空间点、线作中心投影，在投将空间点、线作中心投影，在投影平面影平面P上得到一一对应的点、线，上得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一对应这种经中心投影取得的一一对应的投影关系称为的投影关系称为。中心投影的基本点、线、面中心投影的基本点、线、面2.2 航摄像片解析航摄像片解析v航摄像片的内、外方位元素航摄像片的内、外方位元素v摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系v共线条件方程式共线条件方程式v单像空间后方交会单像空间后方交会航摄像片的内、外方位元素航摄像片的内、外方位元素v意义：意义：利用航摄像片测制地形图，必须研利用航摄

5、像片测制地形图，必须研究航摄像片与相应地面之间的关系。其中航究航摄像片与相应地面之间的关系。其中航摄像片内、外方位元素的概念，是用于建立摄像片内、外方位元素的概念，是用于建立物、像之间数学关系的重要基础。物、像之间数学关系的重要基础。v概念：概念：在航测中，将确定摄影瞬间摄影中在航测中，将确定摄影瞬间摄影中心心S、像片、像片P与地面（物面）与地面（物面）T相关位置的数相关位置的数据称之为航摄像片的方位元素。根据作用不据称之为航摄像片的方位元素。根据作用不同，航摄像片的方位元素又分为内方位元素同，航摄像片的方位元素又分为内方位元素和外方位元素。和外方位元素。在摄影像片的方位元素中，用以确定摄影中

6、心在摄影像片的方位元素中，用以确定摄影中心S与像片与像片平面平面P相关位置的数据，称为航摄像片的相关位置的数据，称为航摄像片的内方位元素内方位元素。内方位元素（内方位元素（x0,y0,f)可恢复摄影光束。可恢复摄影光束。在摄影测量作业中，将像片装入投影镜箱后，若在摄影测量作业中，将像片装入投影镜箱后，若保持摄影时的三个内方位元素值，并用灯光照明，保持摄影时的三个内方位元素值，并用灯光照明，即可得到与摄影时完全相似的投影光束，它是建即可得到与摄影时完全相似的投影光束，它是建立测图所需要的立体模型的基础。立测图所需要的立体模型的基础。内方位元素一般视为已知，它由制造厂家通过摄内方位元素一般视为已知

7、，它由制造厂家通过摄影机鉴定设备检验得到，检验的数据写在仪器说影机鉴定设备检验得到，检验的数据写在仪器说明书上。在制造摄影机时，一般应将像主点置于明书上。在制造摄影机时，一般应将像主点置于框标连线交点上，但安装中有误差，所以内方位框标连线交点上，但安装中有误差，所以内方位元素中的元素中的x x0 0,y,y0 0 是一个微小值。内方位元素值的正是一个微小值。内方位元素值的正确与否，直接影响测图的精度，因此对航摄机须确与否，直接影响测图的精度，因此对航摄机须作定期的鉴定。作定期的鉴定。在航摄像片的方位元素中，用以确定摄影光束在空间的位置及其姿态的在航摄像片的方位元素中，用以确定摄影光束在空间的位

8、置及其姿态的数据，称之为航摄像片的外方位元素。数据，称之为航摄像片的外方位元素。v航摄像片的外方位元素共有航摄像片的外方位元素共有6个：其中个：其中3个用来确定摄影个用来确定摄影光束在空间位置的数据叫光束在空间位置的数据叫直线元素直线元素；另外；另外3个用来确定个用来确定摄影光束在空间姿态的数据叫摄影光束在空间姿态的数据叫角元素角元素。v3个直线元素个直线元素：指摄影中心：指摄影中心S在地面坐标系中的在地面坐标系中的3个空间个空间坐标值（坐标值（XS,YS,ZS)。有了这。有了这3个直线元素，某航摄像片个直线元素，某航摄像片在摄影瞬间的空间位置即可确定。在摄影瞬间的空间位置即可确定。v3个角元

9、素个角元素：可看作是摄影机光轴从起始的铅垂方向绕：可看作是摄影机光轴从起始的铅垂方向绕空间坐标轴按某种次序连续三次旋转形成的。在这空间坐标轴按某种次序连续三次旋转形成的。在这3个个角元素中，其中两个是用以确定主光轴的方向，另一个角元素中，其中两个是用以确定主光轴的方向，另一个则是用以确定像片平面绕主光轴的旋转量。则是用以确定像片平面绕主光轴的旋转量。摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系v像方空间坐标系像方空间坐标系：用于描述像点的位置用于描述像点的位置 像平面坐标系像平面坐标系 像空间坐标系像空间坐标系 像空间辅助坐标系像空间辅助坐标系v物方空间坐标系物方空间坐标系：用于描述地面点的位置用

10、于描述地面点的位置 摄影测量坐标系摄影测量坐标系 地面测量坐标系地面测量坐标系 地面摄影测量坐标系地面摄影测量坐标系共线条件方程式共线条件方程式v共线条件方程的一般形式共线条件方程的一般形式v共线条件方程的应用共线条件方程的应用单像空间后方交会单像空间后方交会v定义定义v误差方程和法方程误差方程和法方程v计算过程计算过程2.3 航摄像片的倾斜误差航摄像片的倾斜误差和投影误差和投影误差 航摄像片是地面物体的中心投影，在实际航摄像片是地面物体的中心投影，在实际中，航摄像片一般不可能处于绝对水平的位置；中，航摄像片一般不可能处于绝对水平的位置；而地面也总是存在着不同程度的起伏。正由于而地面也总是存在

11、着不同程度的起伏。正由于这种像片倾斜和地面起伏因素的存在，必然使这种像片倾斜和地面起伏因素的存在，必然使得地面物体在航摄像片上的构像产生像点的移得地面物体在航摄像片上的构像产生像点的移位和偏差。因此，在航测成图中对此问题必须位和偏差。因此，在航测成图中对此问题必须了解并给予处理。了解并给予处理。航测像片的倾斜误差航测像片的倾斜误差v倾斜误差的概念倾斜误差的概念v实用公式实用公式v倾斜误差的特性倾斜误差的特性由于像片倾斜而引起的某一地面点在该像由于像片倾斜而引起的某一地面点在该像片上的构像相对于同摄站、同主距的水平片上的构像相对于同摄站、同主距的水平像片上的构像所产生的一段位移，称之为像片上的构像所产生的一段位移，称之为倾斜误差。倾斜误差一般用倾斜误差。倾斜误差一般用 表示。表示。倾斜误差的概念倾斜误差的概念航测像片的投影误差航测像片的投影误差v投影误差的概念投影误差的概念v实用公式实用公式v投影误差的特性