摄影测量学2-1

1、第二章单张航摄像片解析主要内容21 航空摄影的基本知识航空摄影的基本知识22航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线23摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系 24航摄像片的内外方位元素航摄像片的内外方位元素25空间坐标系的转换空间坐标系的转换 26中心投影的构像方程与投影变换中心投影的构像方程与投影变换27航摄像片的像点位移与比例尺航摄像片的像点位移与比例尺 28单张像片空间后方交会单张像片空间后方交会中心投影中心投影正摄投影正摄投影中心投影：中心投影：投影射线汇聚同一点的投影。投影射线汇聚同一点的投影。正摄投影：正摄投影：投影射线相互平行且与投影平面正交的投影投影射线相互平行且与投影

2、平面正交的投影 。 一、航空摄影仪一、航空摄影仪指航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪，以及近景摄指航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪，以及近景摄影测量用的摄影机，简称摄影机。主要由暗箱和镜箱构成。影测量用的摄影机，简称摄影机。主要由暗箱和镜箱构成。1.镜箱镜箱物镜物镜物镜筒物镜筒座架座架框标平面框标平面镜箱体是一个可调节摄影物镜与像平镜箱体是一个可调节摄影物镜与像平面之间距离的封闭筒面之间距离的封闭筒2 21 1 航空摄影的基本知识2 21 1 航空摄影的基本知识高光学性能、高度自动化；高光学性能、高度自动化； 承片框位置固定承片框位置固定-物镜中心到底片面的物镜中心到底片面的距离距离

3、= =航摄机主距航摄机主距f； 框标框标：机械框标或光学框标：机械框标或光学框标 -建立像平面坐标系；建立像平面坐标系；LH-ADS40框标：设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光框标：设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方坐标系。坐标系。3.3.框标坐标：框标坐标： 在框标平面内区其交在框标平面内区其交点作为坐标原点，建点作为坐标原点，建立起框标直角坐标系。立起框标直角坐标系。航摄软片紧密贴附在航摄软片紧密贴附在框标平面上，所以框框标平面上，所以框标平面即为像平面的标平面即为像平面的位置。

4、位置。xyo2 21 1 航空摄影的基本知识航摄相机的结构示意图 二、分类二、分类按摄影物镜焦距和像场角分为：按摄影物镜焦距和像场角分为：1.1.短焦距航摄仪，短焦距航摄仪，f f150 mm150 mm，相应的像场角为，相应的像场角为100100；2.2.中焦距航摄仪中焦距航摄仪f:150 mmf:150 mm300 mm300 mm，像场角为，像场角为7070100100；3.3.长焦距航摄仪长焦距航摄仪f f300 mm300 mm，相应的像场角为，相应的像场角为270270。 4.像主点 ：摄影机主光轴与像平面的交点 5.5.摄影机主距摄影机主距 （像片主距（像片主距 ）：摄影机物镜后

5、：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距，一般用字母叫像片主距，一般用字母 f f 表示。表示。6.6.像片的内方位元素像片的内方位元素：像片主距和像片主点在框标像片主距和像片主点在框标坐标系中的坐标称为摄影机的内方位元素。它能惟坐标系中的坐标称为摄影机的内方位元素。它能惟一确定物镜后节点在框标坐标系中的位置。量测用一确定物镜后节点在框标坐标系中的位置。量测用的摄影机内方位元素的数值是已知的。的摄影机内方位元素的数值是已知的。 2 21 1 航空摄影的基本知识2 21 1 航空摄影的基本知识航空摄影的基本知识量测用摄影机的特征量测用摄

6、影机的特征1 1、量、量测用摄影机的像距是一个固定的已知值测用摄影机的像距是一个固定的已知值。用于测绘。用于测绘地形的航摄仪，摄影的物距要比像距大的多，摄影时摄地形的航摄仪，摄影的物距要比像距大的多，摄影时摄影物镜固定调焦于无穷远点处，因此，像距是一个定值，影物镜固定调焦于无穷远点处，因此，像距是一个定值，约等于摄影物镜的焦距约等于摄影物镜的焦距f f。2 2、摄影机、摄影机像面框架上有像面框架上有框标标志框标标志。像平面与物镜的主光像平面与物镜的主光轴垂直，同时像平面也是一个框标平面，因此像点在像轴垂直，同时像平面也是一个框标平面，因此像点在像片平面上的位置，可以根据像片上的框片平面上的位置

7、，可以根据像片上的框标坐标标坐标系来确定。系来确定。 3 3、内内方位元素方位元素 的数值是已知的。的数值是已知的。00,xyfNextBack2 21 1 航空摄影的基本知识航空摄影的基本知识二、摄影比例尺二、摄影比例尺 ： 航摄像片上一线段航摄像片上一线段 ： 地面上相应线段的水平距离。地面上相应线段的水平距离。lL像片上的摄影比例尺处处不相同。像片上的摄影比例尺处处不相同。摄影比例尺摄影比例尺：像片视为水平像片，：像片视为水平像片，地面平均高程地面平均高程所所对应的。对应的。1lfmLH1lmLABCDabcd相对航高相对航高摄像机物镜相对于某一基准面的高度，称为摄像机物镜相对于某一基准

8、面的高度，称为摄影航高，相对于航摄区域内地面平均高程摄影航高，相对于航摄区域内地面平均高程基准面的设计航高。确定飞机飞行的基本数基准面的设计航高。确定飞机飞行的基本数据。据。 H=mf绝对航高绝对航高相对于平均海平面的航高，指相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄摄影物镜在摄影瞬间的真实海波高度影瞬间的真实海波高度。 H H绝绝=H+H=H+H地地飞行过程中航高的要求：飞行过程中航高的要求：1 1、差异一般不大于、差异一般不大于5%5%2 2、同一航带内最大航高与最小航高只差不得、同一航带内最大航高与最小航高只差不得大于大于30m30m3 3、摄影区域内实际航高与设计航高只差不得、摄影区域内实

9、际航高与设计航高只差不得大于大于50m50m。 比例尺类别比例尺类别 航摄比例尺航摄比例尺成图比例尺成图比例尺大比例尺大比例尺1:2000 1:30001： 500 1:3500 1:70001：1 0001:7000 1:140001：2 0001:5 000中比例尺中比例尺1:10 000 1:20 000(像幅像幅 23*23) 1:20 000 1:25 0001:25 000 1:4 000(像幅像幅 2323）1:10 000小比例尺小比例尺1:20 000 1:30 0001:25 0001:35 000 1:55 0001:50 000摄影比例尺的选择2 21 1 航空摄影的基

10、本知识航空摄影的基本知识三、航空摄影三、航空摄影 将航摄仪安装在航摄飞机上，从空中将航摄仪安装在航摄飞机上，从空中一定的高度上对地面物体进行摄影，便可一定的高度上对地面物体进行摄影，便可取得航摄像片。实施飞行取得航摄像片。实施飞行如右图所示：如右图所示：航摄是中心投影，摄影测量的主要任务之一，航摄是中心投影，摄影测量的主要任务之一，即是把记录在中心投影即是把记录在中心投影 像片上的地面景物像片上的地面景物转换成按图比例尺的正射投影地图。转换成按图比例尺的正射投影地图。 2 21 1 航空摄影的基本知识航空摄影的基本知识摄影方式摄影方式： 竖直摄影竖直摄影 -摄影机主光轴近似于地面垂直；摄影机主

11、光轴近似于地面垂直；航向重叠：航向重叠：同一条航线内相邻像片之间的影像重叠，同一条航线内相邻像片之间的影像重叠，60%60%；旁向重叠：旁向重叠：相邻航线的重叠，相邻航线的重叠，30%30%；B摄影基线摄影基线 ：摄站的间距：摄站的间距 航摄倾角（像片倾角）航摄倾角（像片倾角）: : 摄影主光轴与铅垂方向的夹角摄影主光轴与铅垂方向的夹角 3 3 。航向航向旁向摄影基摄影基线线B BB=m*L(1-p%)D=m*L(1-q%)L L为像片的像幅尺寸为像片的像幅尺寸m m 为像片的比例尺为像片的比例尺P%为设计的航向重叠为设计的航向重叠q%为设计的航向重叠为设计的航向重叠三度重叠三度重叠控制点控制

12、点区域区域练习练习: :1 1、对于平坦地区航空摄影测量，如果航向重叠、对于平坦地区航空摄影测量，如果航向重叠60%60%，旁向重叠，旁向重叠30%30%，那么航摄像片所能达到的最，那么航摄像片所能达到的最大重叠像片数为（）张。大重叠像片数为（）张。A 4 B 6 C 8 D 9A 4 B 6 C 8 D 9练习练习: :2 2、测绘航空摄影的基本要求包括（、测绘航空摄影的基本要求包括（）A A 摄影比例尺摄影比例尺 B B 像片倾角像片倾角C C 航线弯曲航线弯曲 D D 像片重叠度像片重叠度Y-12型飞机在型飞机在绿洲石河子执绿洲石河子执行航空摄影任行航空摄影任务务北京奥林匹克体育中心全景

13、彩色影像图 （垂直航拍）航带弯曲（不超过3%）航带两端像片主点之间的直线与偏离该直线最远的像主点到该直线的垂距比的倒数像片的旋偏角（6）相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标两线之间的夹角R%=*100%L2 22 2航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线设像片平面设像片平面P P和水平地面和水平地面E E是以摄影物镜是以摄影物镜S S作为投影中作为投影中心的两个透视平面，如图所示心的两个透视平面，如图所示2 22 2航摄像片上特殊的点、线重要点、线、面重要点、线、面透视变换：透视变换： 两个平面间的中心投影变换。两个平面间的中心投影变换。像主点像主点O O： 投影中心投影中心

14、S S在投影面在投影面P P上的垂足（主光上的垂足（主光 与像平面的交点）。与像平面的交点）。像片主距像片主距f f：投影中心：投影中心S S到像平面到像平面P P的垂距。的垂距。 像底点像底点n n： 过投影中心过投影中心 S S 的铅垂线与像平面的的铅垂线与像平面的 交点。交点。主垂面主垂面w w： 过主光轴过主光轴soso和铅垂线和铅垂线snsn的铅垂面。的铅垂面。主纵线主纵线vvvv： 主垂面主垂面w w与像平面的交线。与像平面的交线。 2 22 2航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线投影中心投影中心：物镜中心：物镜中心 -中心投影；中心投影；S透视轴透视轴 ：像平面与地平面的

15、交线；：像平面与地平面的交线；TT像片倾角像片倾角 ：像平面与地平面的夹角；：像平面与地平面的夹角；a铅垂线铅垂线 ：过投影中心：过投影中心 作地平面垂线作地平面垂线 ；S-像底点像底点 ：与像平面的交点；：与像平面的交点；n- 地底点地底点 ：与地平面的交点：与地平面的交点, 为航高为航高NSNH摄影方向线摄影方向线vvvv：主垂面：主垂面w w与地平面的交线。与地平面的交线。 等角点等角点c c： osnosn的角平分线与像平面的交点。的角平分线与像平面的交点。合点合点I:I:地平面上（平行线组）无穷远点的中心投地平面上（平行线组）无穷远点的中心投影。影。迹点迹点t t： 物像二重点。物像

16、二重点。合线合线hihihihi： 过投影中心过投影中心s s且平行与地面的水平且平行与地面的水平 面与像平面的交线（合点的集）。面与像平面的交线（合点的集）。等比线等比线hchchchc： 过等角点过等角点c c且平行于合线的直线且平行于合线的直线 2 22 2航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线2 22 2 航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线主光轴：过主光轴：过 点作像平面的垂线；点作像平面的垂线；SO-地主点地主点 ：与：与地平面地平面的交点；的交点；-像主点像主点 ：与像平面的交点，：与像平面的交点， 主距主距 ；oSof过过 点作点作 的平分线的平分线SoSn-等角

17、点等角点 ：与像平面的交点；：与像平面的交点；c2 22 2 航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线主垂面主垂面 ：过：过 与与 作的平面；作的平面；SnSoW-摄影方向线摄影方向线 ： 与地平面的交线；与地平面的交线；VVvv-像片主纵线像片主纵线 ： 与像平面的交线；与像平面的交线； Wi主合点主合点 ：过：过 点作点作 的平行线，与的平行线，与 线交点；线交点；SVVvv主遁点主遁点 ：过：过 点作点作 的平行线，与的平行线，与 线交点；线交点；SVVvvj2 22 2 航摄像片上特殊的点、线航摄像片上特殊的点、线地平线（真水平线）地平线（真水平线） ： -过像平面上的过像平面上的

18、 点，作点，作 的平行线；的平行线；hihiiTT主横线主横线 ： -过像平面上的过像平面上的 点，作点，作 的平行线；的平行线；hohooTThchc等比线等比线 ： -过像平面上的过像平面上的 点，作点，作 的平行线；的平行线；cTT23摄影测量常用的坐标系坐坐标标系系像方空间像方空间坐标系坐标系物方空间物方空间坐标系坐标系（像点位置）像点位置）（地面点位置）（地面点位置）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像平面坐标系像平面坐标系1. 1. 像平面坐标系

19、像平面坐标系 ：表示像点在像平面上：表示像点在像平面上的位置的位置 ( (右手系右手系) )框标坐标系框标坐标系以像主点为坐标原点的坐标系以像主点为坐标原点的坐标系以主纵线为以主纵线为 轴的坐标系轴的坐标系ypxy2 23 3 摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系- 像方平面坐标系像方平面坐标系xy框标坐标系（机械框标）框标坐标系（机械框标）pxya2 23 3摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系- 像方平面坐标系像方平面坐标系xy框标坐标系（光学框标）框标坐标系（光学框标）pxya2 23 3摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系- 像方平面坐标系像方平面坐标系xy像主点为原点的像平面坐标系像主点为原点的像平面坐标系pxyaooxoy2 23 3摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系- 像方平面坐标系像方平面坐标系xycch hnnh hooh hcon以主纵线为以主纵线为 轴的像平面坐标系轴的像平面坐标系y23摄摄影测测量常用的坐标标系- 像方平面坐标标系2. ：描述像点在像空间位置的坐标系。描述像点在像空间位置的坐标系。SxyzxyoSxyzzfaxy()a x yf（右手系）（右手系）2 23 3摄影测量常用的坐标系摄影测量常用的坐标系- 像方空间坐标系像方空间