3摄影测量基本知识

mb = c mk
l 测绘小比例尺地形图 时， mb大于mk l 测绘中比例尺地形图 时， mb略小或接近mk l 测绘大比例尺地形图 时， mb小于mk
其中：mb为摄影比例尺分母，mk为成图比例尺分母
大比例尺
航高H要求：实际飞行与设计航高相差不大于5％ ; 同一航线 内，摄站高差不大于50m
摄影测量基本知识
Z Y A
上次课主要内容
n 摄影测量常用坐标系 n 像片内外方位元素
摄影测量基本知识
五、中心投影构像方程（共线方程）
1. 像点的平面直角坐标变换 y’ y a
x’
y0 p x0
o x
− sin κ x ' x0 + cos κ y ' y0
x x ' x0 cos κ y = A y ' + y = sin κ 0 x ' x x0 −1 y ' = A y − y 0
w y s y o x v x u
③ 像空间辅助坐标
摄影测量基本知识
2. 物方空间标系
① 地面测量坐标系和地面摄影测量坐标系
Z Y Zt Xt Yt D X
T
摄影测量基本知识
四、航摄像片的内外方位元素
n 问题的提出
Ø 摄影测量的主要课题是根据像点解求地面点的空间位置； Ø 其中首先要求解的是投影中心与像片的关系（内方位元素）以及像片在 地面摄影坐标系下的空间位置及姿态（外方位元素）；
l L
摄影测量基本知识
一、航空摄影基本知识
2、航空摄影计划、过程及要求
n 摄影测量对航空摄影的要求
l像片旋转
Ø像幅水平框标连线与航线的夹角，不大于6-8度
k
a1
摄影测量基本知识
二、中心投影及透射变换知识
1、正射投影、斜投影、中心投影
A C B c 斜投影 透射图 c b a S
a b
正射投影
B A 中心投影 C
ˆ cos uy ˆ cos uz a3 cos ux ˆ = cos vx ˆ cos vy ˆ cos vz ˆ b3 ˆ cos wy ˆ cos wz ˆ c3 cos wx
a 1 a 2 a 3 L c 3 九个方向余弦
摄影测量基本知识
上次课主要内容
n 数码航摄仪（DMC、UCD、ADS40） n 卫星遥感影像（IKONOS、QUICKBIRD、WORLDVIEW 、LANDSAT、SPOT等）
摄影测量基本知识
1. 2. 3. 4. 5. 6. 航空摄影基本知识 中心投影及透射变换知识 摄影测量常用坐标系统 航摄像片的内外方位元素 中心投影构像方程（共线方程） 航摄像片上的像点位移
五、中心投影构像方程（共线方程）
n 旋转矩阵R的正交特性
x u y = R −1 v = RT − f w
a1 R ⋅ RT = b1 c1 a2 b2 c2
u a1 b1 c1 u v = a b c v 2 2 2 w w a3 b3 c3
摄影测量基本知识
二、中心投影及透射变换知识
3、透射变换
将平面上的点、线作中心投影，在投影平面P上，得到一一对应 的点、线，这种经中心投影取得的一一投影关系，称为透视变换。
hi W S hc
H
ho
i f c o
v
α
hi V O E
T V J v
n N
P T
h hc o C
l l l l l l l l l l
− sin κ cos κ
摄影测量基本知识
五、中心投影构像方程（共线方程）
2. 像点的空间直角坐标变换 ( x, y) Ø 已知像片上任意一个像点 ( x, y , − f ) Ø 像空间坐标系下的坐标 Ø 像空间辅助坐标系下的坐标 ( u、 v、 w )
Ø 坐标系转换
w z s
-f
y
摄影测量基本知识
五、中心投影构像方程（共线方程）
1. 像点的平面直角坐标变换
x x' y = A y ' x' −1 x y ' = A y
y’ κ
y a x’ κ p x
ˆx' cos x ˆy ' cos κ cos x A= = ˆx' cos y ˆ y ' sin κ cos y
B
P2 S2 E
立体像对：由航向相邻两张像片组成，有理想像对、竖直像对、倾斜像对 摄影基线：航线方向上相邻摄影站之间的空间距离，用B表示
摄影测量基本知识
一、航空摄影基本知识
2、航空摄影计划、过程及要求
n 摄影测量对航空摄影的要求
l l
影像色调
Ø清晰、色调一致
像片重叠
Ø航向60%，旁向30%左右
І-1 Ly py Ⅱ 1
思考题
航摄计划制定： n 假设当前成图比例尺为1:1000，测区范围为 5*5平方公里，采用Canon5D MarkⅡ，35mm焦 距的数码相机，要求航向重叠度为60%，旁向 重叠度为30%，请根据上述条件计算相关技术 参数、航线数及每条航线的像片数。
上次课主要内容
n 航空摄影基本知识 n 中心投影及透射变换知识
v x u y o x
u a1 a2 a3 x x v = b b b y = R y 1 2 3 w − f − f c1 c2 c3
a1 a2 b b 1 2 c1 c2
双心投影
地形图为正摄投影
航摄像片为中心投影
摄影测量基本知识
二、中心投影及透射变换知识
2、航摄像片与地形图的差异
① 投影方法不同：航摄像片为中心投影，地形图为正射投 影； ② 产生误差不同：像片存在像片倾斜和地形起伏引起的误 差，地形图误差主要来自测量精度和绘图精度等； ③ 比例尺不同：航摄像片中各处比例尺不一致，地形图上 比例尺一致； ④ 表示方法不同：地形图为线化图，航摄像片为影像； ⑤ 表示内容不同：地形图中的内容经过取舍，有各种符号、 道路、房屋、注记等，航摄像片是拍摄对象的成像； ⑥ 几何上的不同：两幅航摄像片可以构成立体像片
b1 b2 b3 c1 1 0 0 0 1 0 c2 = c3 0 0 1
a3 a1 a b3 ⋅ 2 c3 a3
摄影测量基本知识
五、中心投影构像方程（共线方程）
n 旋转矩阵R中方向余弦的关系
Ø 同一行（列）的各元素自乘之和为1； Ø 任意两行（列）对应元素互乘之和为0； Ø 行列式为1
y a y P x x P x y a y x
摄影测量基本知识
1. 像方坐标系
② 像平面坐标系(右手坐标系)
以像主点为坐标原点，坐标轴系的方向与像框坐标系轴系的方向一致.
y y
O
P x0
y0
x x
x − x0，
y − y0
摄影测量基本知识
1. 像方坐标系
② 像空间坐标系(右手坐标系)
Ø Ø Ø 作用：描述像点在像空间的位置 原点：投影中心S 坐标轴：x、y轴与像平面坐标系 的轴平行，z轴与摄影机轴重合 z Ø 作用：为方便计算，建立的一 种相对统一的坐标系（过渡性 坐标系 ） Ø 原点：摄影中心S Ø 坐标轴：视需要而定，有三种 选取方法
摄影测量基本知识
一、航空摄影基本知识
1、摄影比例尺（像片比例尺）
n 摄影比例尺的定义 S f a P
l
1 m
=
l L
=
f H
H
n 航摄像片上处处不相等
Ø 像片非水平拍摄 Ø 地面地形起伏
A
L
E
摄影测量基本知识
一、航空摄影基本知识
1、摄影比例尺（像片比例尺）
n 摄影比例尺与成图比例尺的关系
比例尺类型 航摄比例尺 1:2000~1:3000 1:4000~1:6000 1:8000~1:12000 中比例尺 小比例尺 1:15000~1:20000(23*23) 1:10000~1:25000 1:25000~1:35000(23*23) 1:20000~1:30000 1:35000~1:55000 成图比例尺 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 1:10000 1:25000 1:50000
摄影测量基本知识
三、摄影测量常用坐标系统
像平面坐标系 像框标坐标系 像方坐标系 像空间坐标系 像空间辅助坐标系
摄 影 测 量 坐 标 系
地面测量坐标系 物方空间坐标系 地面摄影测量坐标系
摄影测量基本知识
1. 像方坐标系
① 框标平面坐标系(右手坐标系)
原点为框标连线交点，坐标轴可按需要而定，X轴可选用与航线 方向相近的连线，也可选择对角线框标连线交角的平分线
1
2
3
px
Lx
摄影测量基本知识
一、航空摄影基本知识
2、航空摄影计划、过程及要求
n 摄影测量对航空摄影的要求
l
像片倾角
Ø竖直摄影，小于3度
A
摄影机主光轴 铅垂线
摄影测量基本知识
一、航空摄影基本知识
2、航空摄影计划、过程及要求
n 摄影测量对航空摄影的要求
l
航线弯曲
Ø按规定航高和设计的方向呈直线飞行，最大偏距比不大于3%
摄影测量基本知识
四、航摄像片的内外方位元素
2）以X轴为主轴的ϕ，、 ω， 、 κ， Z Y S y Zs Z Y A Xs ω， ϕ oY Ys N