工程摄影测量学--第02讲航摄像片的投影关系与内外方位元素

1、12航摄比例尺与航高航摄比例尺与航高航片的重叠度航片的重叠度像片的倾斜角像片的倾斜角航线弯曲度航线弯曲度航片旋偏角航片旋偏角3Aa4为什么相交？航空影像具有什么几何特点？5投影定义、中心投影与平行投影投影定义、中心投影与平行投影中心投影的主要特征（重点）中心投影的主要特征（重点）透视变换定义透视变换定义透视变换中的特别点、线、面透视变换中的特别点、线、面主垂面内的几何关系主垂面内的几何关系( (重点重点) )内容安排五种常用的坐标系统五种常用的坐标系统像片的内方位元素像片的内方位元素像片的外方位元素像片的外方位元素6 一一 航摄像片的投影关系及其特征航摄像片的投影关系及其特征1 1、投影、投影

2、 Projection 一个空间点按一定方式在一个平面上的构像，一个空间点按一定方式在一个平面上的构像，叫做叫做该空间点的投影该空间点的投影。物点、像点、投射线、像面（承影面）物点、像点、投射线、像面（承影面）物点投射线像面像点72 2、平行投影与中心投影、平行投影与中心投影Central Projection & Parallel Projection 投射线互相平投射线互相平行的投影，叫做行的投影，叫做平行投影平行投影。正射投影正射投影（垂直投影）（垂直投影）一 航摄像片的投影关系及其特征8ABCD地形图地形图a0b0c0d0地形图地形图在局部范围内是地面的在局部范围内是地面的正射投影正射

3、投影！ 航摄像片？航摄像片？2 2、平行投影与中心投影、平行投影与中心投影地形图是地面的什么投影？地形图是地面的什么投影？910S投影中心Center of Projection (COP). 摄站 所有投射线或其延长线都通过一个固定点的所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做投影，叫做中心投影中心投影(Central Projection)(Central Projection)。阴位阴位：投影中心位于物和像之间。：投影中心位于物和像之间。阳位阳位：投影中心位于物和像同侧。：投影中心位于物和像同侧。SS112 2、中心投影与平行投影、中心投影与平行投影Central Projecti

4、on & Parallel Projection Central Projection & Parallel Projection SffABbaba阳位与阴位之间阳位与阴位之间的关系及转换的关系及转换主距Principal distance12航摄仪焦距航摄仪焦距(Focus Length)：物镜节点到焦点的距离：物镜节点到焦点的距离像片主距（像片主距（Principal distance）：）：物镜节点到像平面的物镜节点到像平面的距离距离关系？关系？S焦距焦距f焦点焦点F主光轴主光轴像平面像平面主距主距d物距物距Da像点像点物点物点A13 如何将如何将中心投影的航摄像片中心投影的航摄像片转

5、化为转化为垂直投影垂直投影的地形图的地形图，就成为了航空摄影测量学的主要任务，就成为了航空摄影测量学的主要任务之一。之一。 点点的中心投影是的中心投影是_。 线段线段的中心投影是的中心投影是_。 相交线段相交线段的中心投影是的中心投影是_。 空间一组空间一组不与承影面平行的平行直线不与承影面平行的平行直线的中心投影的中心投影 是是_。 平面曲线平面曲线的中心投影是的中心投影是_。 空间曲线空间曲线的中心投影是的中心投影是_。14点点的中心投影的中心投影ASaB15线段线段的中心投影的中心投影ASaCcDB(d)E16相交线段相交线段的中心投影的中心投影ABKSabABDCsbdac17空间一组

6、不与承影面空间一组不与承影面平行的平行直线平行的平行直线的中心的中心投影。投影。si ii 线束的顶点是由过投影线束的顶点是由过投影中心并与空间平行直线相平中心并与空间平行直线相平行的投射线与承影面的交点，行的投射线与承影面的交点，称为称为合点合点。 合点：合点：空间一组不与承空间一组不与承影面平行的直线无穷远点处影面平行的直线无穷远点处的中心投影。的中心投影。18为什么相交？19ABS平面曲线平面曲线的中心投影的中心投影ab20空间曲线空间曲线的中心投影的中心投影SABCabc21 点点的中心投影的中心投影一般一般是点（特例）。是点（特例）。 线段线段的中心投影一般是线段（特例）。的中心投影

7、一般是线段（特例）。 相交线段相交线段的中心投影一般是相交线段。的中心投影一般是相交线段。 （特例）（特例） 空间一组不与承影面平行的平行直线空间一组不与承影面平行的平行直线，其中，其中 心投影为一平面线束。心投影为一平面线束。 平面曲线平面曲线的中心投影一般是平面曲线。的中心投影一般是平面曲线。 （特例）（特例） 空间曲线空间曲线的中心投影是平面曲线。的中心投影是平面曲线。22 两个平面之间两个平面之间的中心投影变换，的中心投影变换，称为称为透视变换透视变换。在透视变换的在透视变换的情况下，投影中心情况下，投影中心称为称为透视中心透视中心。TSP23基本要素（基本要素（S S、P P、T T

8、）主垂面（主垂面（W W）特殊面（特殊面（3 3）：）：真水平面（真水平面（G G）遁面（遁面（R R）TPWSGR24T特殊线（特殊线（8 8）：）：透视轴（透视轴（tttt）基本方向线（基本方向线（KVKV）主纵线（主纵线（iViV）灭线（灭线（kkkk）真水平线（真水平线（gggg）主垂线主垂线(SN)(SN)ttVNPWiggGRKkkS25特殊点（特殊点（9 9）：）：像主点（像主点（o o） 地主点（地主点（O O）像底点（像底点（n n）地底点（地底点（N N）主灭点（主灭点（K K）主迹点（主迹点（V V）主合点（主合点（i i）像等角点（像等角点（c c）地等角点（地等角点（

9、C C）TttNPWiggGRKkkSoOhohocChchcnV主横线主横线(h(ho oh ho o) )等比线等比线(h(hc ch hc c) )SOSO：主光轴：主光轴26pTSA0aa0ttVAnN底点特性底点特性: :铅垂线在像平面上铅垂线在像平面上的构像位于以像底的构像位于以像底点点n n为辐射中心的相为辐射中心的相应辐射线上应辐射线上. .底点特性底点特性27底点特性底点特性: :铅垂线在像平面上铅垂线在像平面上的构像位于以像底的构像位于以像底点点n n为辐射中心的相为辐射中心的相应辐射线上应辐射线上. .pTSA0aa0ttVAnN28iS=KV=ic=f/siniV=SK

10、=KC= ? Vc=VC=iV-iS= ? io= oc= on= cn=KN= ? NC= ? NO= ? CO= ?nNcCKVoOSi透视平行四边形透视平行四边形（iSKV）透视指数透视指数Page 24H29？AaoSf30飞行方向1 1、框标坐标系、框标坐标系(o-xy)oxy如何表示像点如何表示像点量测坐标？量测坐标？JIAoxy2 2、扫描坐标系、扫描坐标系(AIJ)用于表示用于表示扫描后数字影像的扫描后数字影像的量测象素坐标量测象素坐标31飞行方向1 1、框标坐标系、框标坐标系(o-xy)oxyGXGYGZO 大地坐标系是指高斯平面大地坐标系是指高斯平面坐标和高程所组成的坐标和

11、高程所组成的左手空左手空间系；间系； 描述地面点的空间位置；描述地面点的空间位置；摄影测量的成果最终转化到摄影测量的成果最终转化到该坐标系中。该坐标系中。 GGGZYXO用于表示像点用于表示像点量测坐标量测坐标。32oyxoSOSO：主光轴：主光轴33SoAa xyxy原点、轴向、作用原点、轴向、作用oxyyxoa ayxGXGYGZO2D3D？34SoAaxyxySyxyxa-fyxz 像空间坐标系像空间坐标系 s-xyzs-xyzxyz原点、轴向、作用原点、轴向、作用GXGYGZO(x,y,-f)(x,y,-f)O右手系 ？左手系35 摄影测量坐标系摄影测量坐标系 S-XYZ原点、轴向、作

12、用原点、轴向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTOXZYXZYXZYXZYM36原点、轴向、作用原点、轴向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZO 地面辅助坐标系地面辅助坐标系TTTTZYXO TXTYTZ过渡性的地面坐标系统。过渡性的地面坐标系统。Z轴铅垂的摄影测量坐标系轴铅垂的摄影测量坐标系为地面辅助坐标系。为地面辅助坐标系。摄影测量成果都在地面辅助摄影测量成果都在地面辅助坐标系中表示。坐标系中表示。简称地辅系。简称地辅系。371 1、常用的坐标系统、常用的坐标系统(Coordinate System) 像空间坐标系像空间坐标系 摄影测量坐标系摄影测量坐标系 地面辅助

13、坐标系地面辅助坐标系 大地坐标系大地坐标系 像平面坐标系像平面坐标系 Photo coordinate systemImage space coordinate systemPhotogrammetric coordinates systemGeodetic coordinate systemObject space coordinate system 扫描坐标系扫描坐标系Scan coordinate system38框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZ关系？关系？已知39框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标

14、系像点地面点摄影测量关系?内方位元素外方位元素关系?关系已知？40 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation内方位元素内方位元素投影中心对航摄像片的相对位置叫做像投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片的片的内方位内方位；确定内方位的独立参数叫做；确定内方位的独立参数叫做内内方位元素方位元素。 确定投影中心对像片的相对位置的参数；确定投影中心对像片的相对位置的参数；oyx0 x0yoSf 内方位元素一般是已知的内方位元素一般是已知的 注意x0，y0都为小值都为小值框标坐标系像空间坐标系内方位元素00,xyfxyz41

15、 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation内方位元素内方位元素框标坐标系、像平面坐标系、框标坐标系、像平面坐标系、像空系之间的关系像空系之间的关系oyx0 x0yoSfxyz xx yy0 x0ya ），（yx a ），（fyx00,xyf42 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation内方位元素内方位元素每条摄影光线在像空系中有一个确定的方向。作用：作用：1、像点的框标坐标系向像空系的、像点的框标坐标系向像空系的改化；改化；2、确定

16、摄影光束的形状；、确定摄影光束的形状； SxyoaAfzxy),( yx00,xyf43框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系?内方位元素外方位元素关系? 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation关系已知？00,xyf44SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZ外方位元素外方位元素像空间坐标系地面辅助坐标系外方位元素关系?45 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation外方位元素外方位元素外方位线

17、元素外方位线元素: :确定像空系的原点确定像空系的原点S S在地辅系中的坐标；在地辅系中的坐标；外方位角元素外方位角元素: :确定像空系三轴在地辅系中的方向。确定像空系三轴在地辅系中的方向。46 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientationSoAaxyxyxyzTXTYTZTO确定像空系的原点确定像空系的原点S S在地辅系在地辅系中的坐标；中的坐标；SSSZYX、外方位线元素外方位线元素47ZYX确定像空系三轴在地辅系中的方向。确定像空系三轴在地辅系中的方向。Soxyxyz、x、yV、 四四 像片的方位元素像片的方位

18、元素Element of orientationElement of orientation外方位角元素外方位角元素48、xx、x作用作用XZzxY、49oxyyxzSYXZo x OMN、xxh、x作用作用50第一次旋转第一次旋转 xXYXYZS、x绕绕Y轴轴xYXZXY51、x第二次旋转第二次旋转绕绕 轴轴 xyXSZX YXYo52、x绕绕 轴轴第三次旋转第三次旋转 Sxyyxzoz53、xY-X-Z、xxOoyyxzSYXZo x MNh以以Y Y为主轴的外方位角元素为主轴的外方位角元素54xyyxzSYXZo y Ny、yOMEh55、y、yX-Y-ZxyyxzSYXZo y NOME以以X X为主轴的外方位角元素为主轴的外方位角元素56V、VoyyxzSYXZoVONXYx57V、Z-X-ZV、xoyyxzSYXZoVONXY以以Z Z为主轴的外方位角元素为主轴的外方位角元素58框标坐标系像空间坐标系地面辅助坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系?内方位元素外方位元素关系? 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation关系已知00,xyfSSSZYX、 、x 、yv、线元素：角元素：内方位元素3个，外方位元素6个。5