摄影测量学第二章_单张航片解析
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【武汉大学-摄影测量学-单张相片解析】3.5.5单片空间后方交会
cos
0
s
in
0 0 1 0 0 0
1 0 0
X
YZ
R 1 R
R1
X
Y
Z
Xs
Ys Zs
0 R1 0
1
0 0 0
1X X s
0 0
Y Z
Ys Zs
武汉大学
摄影测量基础
偏导数－2-2
X
YZ
R 1
0 0
1
0 0 0
1 X
0 0
R
YZ
c1
X s
X)
f Z 2 (a1Z a3 X )
1
X
Z
(a1 f
f
Z
a3 )
1 Z
a1 f
a3 (x
x0 )
武汉大学
摄影测量基础
偏导数－1
x X s
1 Z
a1 f
a3(x x0 )
x Ys
1 Z
b1 f
b3(x x0 )
x Z s
1 Z
c1 f
c3(x x0 )
y X s
1 Z
c2 c3
0 0 0
a1 a1
a2 a3
bc11
a2 b2 c2
a3 b3 c3
X Y Z
0
aa23cc11
a1c2 a1c3
a1c2 a2c1 0
a3c2 a2c3
a1c3 a2c3
0
a3c1 a3c2
X
YZ
0 bb32
b3 0
b1
b2 b1
0
X
武汉大学
摄影测量基础
误差方程的建立
☺ 已知值 x0 , y0 , f , m, X, Y, Z ☺ 观测值 x, y
工程摄影测量学--第11讲单张航摄像片的作业理论
Ys
(
Z
Zs
)
b1 x
b2
y
b3
f
Y
•• • • • • • • ••
••• ••
• • • ••
••• ••
c1 x c2 y c3 f
••• • •
y ••• • •
••• • • ••• • •
纠正图像 X
••• • •
原始图像 x
24
2、间接法
x f
a1( X a3 ( X
X S ) b1(Y YS ) c1(Z ZS ) X S ) b3 (Y YS ) c3 (Z ZS )
安 全 在 于 心 细，事 故出在 麻痹。 20.10.2420.10.2417:36:5117:36:51October 24, 2020
踏 实 肯 干 ， 努力奋 斗。2020年 10月 24日 下午5时 36分20.10.2420.10.24
追 求 至 善 凭 技术开 拓市场 ，凭管 理增创 效益， 凭服务 树立形 象。2020年 10月 24日 星期六 下午5时 36分51秒 17:36:5120.10.24
15
1、像片纠正的定义 将像片变换为具有规定比例尺的正射像
片的技术。
像片纠正的任务：消除像片的倾斜和地 形起伏的双重影响。
16
2、整片纠正 对于平坦地区的航片，像片纠正只
须消除像片倾斜的影响，所有像点的纠 正可以用同一组变换参数下完成。
X a11x a12 y a13 a31x a32 y 1
(X,Y)
直接法
(Z)
(x,y) 间接法
27
3、直接法与间接法的比较
赋
灰
送灰度
度
单张航摄像片解析共109页文档
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
单张航摄像片解析
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•பைடு நூலகம்
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
单张航摄像片解析
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•பைடு நூலகம்
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
第2章 单幅影像解析基础
摄影机主光轴
A
铅垂线
38
相机类型：SWDC-4 比 例 尺：1：500 相机焦距：50mm 相对航高：340m 像元大小：9um GSD 大小：6cm
39
第2章 单幅影像解析基础 §2-2 中心投影与透视关系
一、中心投影和透视关系 中心投影：航片是摄区地面的中心投影。
40
平行投影：可分为斜投影和正射投影
b、欲得到大小相同的像，在物距大时用长焦距， 物距较小时用短焦距。
6
物镜的光圈和光圈号数： 实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜边缘的 光线会引起较大的影像像差。为了限制物镜边缘 部分的使用，并控制和调节进入物镜的光量，通 常在物镜中间设置一个光圈。
光圈示意图 7
通常将光圈放置在物镜的透镜组之间，起着控制 光束柱面的真实光圈孔径，称为有效孔径d。
摄影时，当调焦对光后，选好光圈号数，摄影机 的景深标志的刻划就指出前景点距离和后景点距 离，即得景深范围。
12
摄影机快门：用来控制曝光时间的相机装置，快 门从打开到关闭所经历的时间称为曝光时间，或 称快门速度。在物镜筒上有一个控制曝光时间的 套环，上面刻有曝光时间的数据，这些数值是以 秒为单位的曝光时间倒数，如2表示0.5秒。
《摄影测量学》第二章
单幅影像解析基础
遥感科学与技术系
1
主要内容： 1、空中摄影的基本知识 2、中心投影与透视变换 3、共线方程 4、航片的像点位移与比例尺 5、单幅影像解析基础
2
第2章 单幅影像解析基础 §2-1 空中摄影的基本知识
一、摄影原理 摄影原理：根据小孔成像原理，用摄影物镜代替小 孔，在像面处放置感光材料，物体的投影光线经摄 影物镜后聚焦于感光材料上，得到地面的影像。
ch2-单张航摄像片解析
18cmx18cm,23cmx23cm,30cmx30cm
通常承片框上四个边的中点各安置一个机械框标或
在四个角设定四个光学框标来建立像平面坐标。
光学框标
—
机械框标
康 念 坤
框标坐标系
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
—
康 念 坤
量测用摄影机的三个特征
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
康 念 坤
量测用摄影机的三个特征
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
① 量测用摄影机的像距是一个固定值，几乎等于
摄影机物镜的焦距。
② 摄影机像面框架有无框标标志，是作为区分量
—
测用摄影机和非量测用摄影机的重要标志。
康 念 坤
框 标
航摄像片的大小规格：
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
康 念 坤
等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺f/H ，不 受像片倾斜影响。
§2-2 摄影测量常用坐标系统
根据像片上像点的位置确定相应的地面点的空间位置。需
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
要选择适当的坐标系统来描述像点和地面点，并通过一系列 的坐标变换，建立二者之间的数学关系，从而由像点观测值 求出对应物点的测量坐标。
—
康 念 坤
像片倾斜引起的 像点位移
地形起伏引起的 像点位移
航摄像片与地形图的区别
（1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为 中心投影。
摄 影 测 量 学 第 二 章 单 张 航 摄 像 片 解 析
（2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起伏 引起的像点位移。 （3）比例尺的不同：地图有统一比例尺；航片无统一比例尺， 比例尺因点而异。 （4）表示方法的不同：地图为线划图；航片为影像图。 （5）表示内容的不同：地图需要综合取舍；航片所见即所得。 （6）几何上的不同：航摄像片可组成像对立体观察。 摄影测量的主要任务就是把地面按中心投影规律获得 的摄影比例尺像片转换成按图比例尺要求的正射投影地 形图。
无人机航空摄影测量：单张像片解析基础
c1 u
c2
v
c3 w
共线方程：
x f a1( X A X S ) b1(YA YS ) c1( Z A ZS ) a3 ( X A X S ) b3 (YA YS ) c3 ( Z A ZS )
y f a2 ( X A X S ) b2 (YA YS ) c2 ( Z A ZS ) a3 ( X A X S ) b3 (YA YS ) c3 ( Z A ZS )
w a3 b3
x a1u b1v c1w y a2u b2v c2w
f a3u b3v c3w
x
f y
a1u b1v c1w a3u b3v c3w
a2u b2v c2w
f a3u b3v c3w
uvkk((XYAA
X YS
S
)
)
w k(Z A ZS )
S
ab
c
S
ab
f c
A a0
B b0
C
A
B
c0
a0
b0
H
C c0
理想状态：地面平 实际状态：地面不平
坦，像片水平
坦，像片不水平
航摄像片的特点：
当像片倾斜或地形起伏时，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。
Photo
Map
由于存在像片倾斜和地形起伏两种误差的影响，致使影像发生几何变 形，反映为影像比例尺有不同的变化，相关方位也发生变化。若利用航 摄像片制作正射影像图时，必须消除倾斜误差和投影误差，统一像片上 各处比例尺，使中心投影的航摄像片转化为正射投影的影像。
共线方程：摄影测量中最基本最重要的公式
当需顾及内方位元素时 :
最新单张航摄像片的作业理论教学课件PPT工程摄影测量学
最新单张航摄像片的作业理论教学课件PPT工程摄影测量学测绘.遥感和数字矿山研究所，3，[3]空间交会，[1]航空照片的内外方位元素，[5)航空照片的倾斜误差和投影误差，[2)共线条件方程，[6)航空照片像点的系统误差及其校正，[4)航空照片的比例，单张照片的分析基础，重访评论，4，提出的问题，5，6，7，8，9，(1)单张照片的投影变换理论，（2）照片校正，(3)正投影技术， (4)利用单张照片.内部体积排列.直接线性变换和透视变换方程进行线条绘制，照片校正定义整片校正和块校正，定义直接法和间接法及其比较图像镶嵌，收集正投影图像上的地物数据，收集原始图像上的地物数据，第11讲:单张航空摄影的操作原理，第10讲，[1]单张摄影的投影变换理论，1.直接线性变换的图像构造方程(DLT)，参数具有明显的几何意义，第11讲单张航片的运算理论，直接线性变换，11，参数的几何意义不明显，参数个数:11，[1]单张航片的投影变换理论，1.DLT变换的图像构造方程，第11讲单张航拍照片的运算理论，12，直接线性变换DLT关系，[1]单张照片的投影变换理论，1.DLT变换的图像构造方程，第11讲单张航空照片的操作理论，13，[1]单张照片的投影变换理论，2.透视变换-两个平面之间的校正方程，第11讲单幅航拍照片的操作原理，14，[1]单幅照片的投影变换理论，2.透视变换-两个平面之间的校正方程，照片校正的理论基础。
，有8个参数: 它是9个内部和外部方向元素和3个平面参数的函数。
第11讲:单张航拍照片的运算理论，第15讲:单张照片的投影变换理论，2.透视变换-两个平面之间的校正方程，校正方程的逆变换形式，第11讲单一航空摄影的操作原理，16，1.照片校正的清晰度，[2]照片校正，一种将照片转换成特定比例的正投影照片的技术。
照片校正的任务是消除照片倾斜和地形起伏的双重影响。
，讲座11 单张航空摄影的操作原理，17，2.整张校正，[2]照片校正。
无人机航空摄影测量之单张像片解析基础介绍课件
技术原理：利用无人机搭载的相机进行航空摄影，获取地面影像数据
发展现状及趋势
技术进步：无人机技术不断发展，性能不断提高
应用领域：无人机航空摄影测量广泛应用于测绘、环境监测、城市规划等领域
法规政策：各国政府对无人机航空摄影测量的监管政潜力巨大，未来发展前景广阔
成果应用：地形测量成果可用于规划、设计、施工等环节，为工程建设提供依据
某城市规划案例
01
城市概况：某市位于中国东部沿海地区，人口约500万，经济发达，交通便利。
02
规划需求：某市需要进行城市规划，包括土地利用、交通规划、环境保护等方面。
03
无人机航空摄影测量：使用无人机进行航空摄影测量，获取高分辨率影像数据。
4
技术挑战及应对策略
技术挑战：无人机飞行控制、图像处理、数据传输等
应对策略：采用先进的无人机控制系统、图像处理算法和数据传输技术
技术挑战：无人机续航能力、图像质量、数据处理速度等
应对策略：提高无人机续航能力、优化图像采集和处理算法、提高数据处理速度
技术挑战：无人机安全、隐私保护、法规限制等
应对策略：加强无人机安全防护、保护用户隐私、遵守相关法规限制
04
数据处理：对影像数据进行处理，生成数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）等。
05
应用：利用无人机航空摄影测量数据，进行城市规划设计，包括道路规划、建筑布局、绿化规划等。
06
成果：某市城市规划方案得到了政府和市民的认可，为城市的可持续发展提供了有力支持。
某工程勘察案例
项目背景：某地区需要进行工程勘察，以确定地质条件、地下水状况等
03
特征提取：通过图像处理算法提取像片中的地物特征
04
发展现状及趋势
技术进步：无人机技术不断发展，性能不断提高
应用领域：无人机航空摄影测量广泛应用于测绘、环境监测、城市规划等领域
法规政策：各国政府对无人机航空摄影测量的监管政潜力巨大，未来发展前景广阔
成果应用：地形测量成果可用于规划、设计、施工等环节，为工程建设提供依据
某城市规划案例
01
城市概况：某市位于中国东部沿海地区，人口约500万，经济发达，交通便利。
02
规划需求：某市需要进行城市规划，包括土地利用、交通规划、环境保护等方面。
03
无人机航空摄影测量：使用无人机进行航空摄影测量，获取高分辨率影像数据。
4
技术挑战及应对策略
技术挑战：无人机飞行控制、图像处理、数据传输等
应对策略：采用先进的无人机控制系统、图像处理算法和数据传输技术
技术挑战：无人机续航能力、图像质量、数据处理速度等
应对策略：提高无人机续航能力、优化图像采集和处理算法、提高数据处理速度
技术挑战：无人机安全、隐私保护、法规限制等
应对策略：加强无人机安全防护、保护用户隐私、遵守相关法规限制
04
数据处理：对影像数据进行处理，生成数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）等。
05
应用：利用无人机航空摄影测量数据，进行城市规划设计，包括道路规划、建筑布局、绿化规划等。
06
成果：某市城市规划方案得到了政府和市民的认可，为城市的可持续发展提供了有力支持。
某工程勘察案例
项目背景：某地区需要进行工程勘察，以确定地质条件、地下水状况等
03
特征提取：通过图像处理算法提取像片中的地物特征
04
2单幅影像解析基础
航摄像片中的重要点、线、面
hi P ho o
Es S hc T J n v N
v
i
hi W
c
V
ho hcC
O E
V
T
重 要 的 点 线
点：摄影中心S
像主点o 地主点O
project center
principal point of photograph ground principal point
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
image nadir point
ground nadir point isocenter of photograph isocenter of ground principal vanishing point principal vanishing point
一个坐标系按某种顺序依次旋转 三个角度即可变换为另一个同原 点的坐标系。
Zs
Z Y Ys A Xs
p
X
1）以Y轴为主轴的、 、 先后绕Y、X、Z轴旋转 Z S y Zs Z x ox X o
Y X 航向倾角 旁向倾角
Y
Ys N A Xs
像片旋角
2）以X轴为主轴的 ， 、，、 ， 先后绕X、Y、Z轴旋转 Z S y Zs Z
， ，
on f tg oc f tg
P S T J n V v N c o
v W
2
i
oi f ctg
C
O
V E
ON Htg CN Htg
T
f sin H SJ iV sin Si ci
2
重 要 的 点 线 特 征
Photo03-航空摄影基本知识
多光谱波段数 快门值 光圈系数 最大连拍速度
120㎜
4（包括RGB和近红外） 1/50～1/300秒 f 4～f22 2秒/幅
辐射分辨率
12比特
2-1 -2 摄影比例尺
即航片上某线段l地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影 比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄 影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。
航摄实例 3) 像片重叠率
彩红外像片航向重叠率不小于60％旁向重叠 率不小于15％ 热红外扫描图像要求能接边。
4) 成像时相和大气条件
中晚秋有利于林地，草地和农田区分。选择 晴朗无云天气或能见度高的阴天。
测区飞行设计（彩红外）
航线布置示意图 测区边界点经纬度
飞行总面积 184 km2 比例尺 1：10000
A为像片倾角 A 摄影机主光轴 铅垂线
6 摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离
P1
S1
S
P2
S2
E S:摄影基线
7 航线弯曲：把一条航线的航摄像片
根据地物影像拼接起来，各张像片的主 点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯 曲曲的折线，称航线弯曲
航线弯曲度： 航线最大弯曲矢 量与航线长度之 比的百分数。要 求航线弯曲度不 得大于3%。
权 10 6 10 10 8 10 8 10
2-1 航空摄影的基本知识
概念
航空摄影是以飞机、气球等飞行于 大气层中的飞行器作为摄影平台。与航 天遥感区别？
2-1 航空摄影的基本知识
1 航空摄影
安装在航摄飞机上的航摄 仪从空中一定角度对地面 物体进行摄影，飞行航线 一般为东西方向，要求航 线相邻两张像片应有60% 左右的重叠度，相邻航线 的像片应有30%左右的重 叠度,航摄机在摄影曝光 的瞬间物镜主光轴保持垂 直地面。
120㎜
4（包括RGB和近红外） 1/50～1/300秒 f 4～f22 2秒/幅
辐射分辨率
12比特
2-1 -2 摄影比例尺
即航片上某线段l地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影 比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄 影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。
航摄实例 3) 像片重叠率
彩红外像片航向重叠率不小于60％旁向重叠 率不小于15％ 热红外扫描图像要求能接边。
4) 成像时相和大气条件
中晚秋有利于林地，草地和农田区分。选择 晴朗无云天气或能见度高的阴天。
测区飞行设计（彩红外）
航线布置示意图 测区边界点经纬度
飞行总面积 184 km2 比例尺 1：10000
A为像片倾角 A 摄影机主光轴 铅垂线
6 摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离
P1
S1
S
P2
S2
E S:摄影基线
7 航线弯曲：把一条航线的航摄像片
根据地物影像拼接起来，各张像片的主 点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯 曲曲的折线，称航线弯曲
航线弯曲度： 航线最大弯曲矢 量与航线长度之 比的百分数。要 求航线弯曲度不 得大于3%。
权 10 6 10 10 8 10 8 10
2-1 航空摄影的基本知识
概念
航空摄影是以飞机、气球等飞行于 大气层中的飞行器作为摄影平台。与航 天遥感区别？
2-1 航空摄影的基本知识
1 航空摄影
安装在航摄飞机上的航摄 仪从空中一定角度对地面 物体进行摄影，飞行航线 一般为东西方向，要求航 线相邻两张像片应有60% 左右的重叠度，相邻航线 的像片应有30%左右的重 叠度,航摄机在摄影曝光 的瞬间物镜主光轴保持垂 直地面。
摄影测量学第二章_单张航片解析
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
框标：机械框标、光学框标－建立像平面坐标系 机械框标、光学框标－ 机械框标 主距：物镜中心至像底片面垂直距离 物镜中心至像底片面垂直距离 像幅：23X23 cm 18X18cm 23X23 cm、18X18cm
f
二、摄影比例尺
航摄像片上的一线段l与地面上相应线段 之比 航摄像片上的一线段 与地面上相应线段L之比。 与地面上相应线段 之比。 航片倾斜、地形起伏时m不为常数 不为常数。 航片倾斜、地形起伏时 不为常数。
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。 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？ 地面点坐标？
第六节 共线条件方程
像片仿真
Z
z y
S(Xs, Ys, Zs)
x a (x,y)
已知 1、内、外方位元素 、 2、地面点空间坐标 、 3、DEM 、 4、DOM 、
a1 ( X − X s ) + b1 (Y − Ys ) + c1 (Z − Z s ) x =−f a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s ) y =−f a2 ( X − X s ) + b2 (Y − Ys ) + c2 (Z − Z s ) a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s )
第二章摄影测量解析基础.ppt
y
f
y0
(x
x0 ) sin
(y
y0 ) c os
a26
y
(x x0)
➢ 这6个系数与外方位角元素有关。
a
17
x f
x x0 f
a
18
x x0
1
a
19
x y0
0
a
27
y f
y y0 f
a
28
y x0
0
a
29
y y0
1
➢ 这6个系数与内方位元素有关。
➢ 其中：
X X S , Y S , Z S , , , , f , x 0 , y 0
➢ 其他符号对应每一个像点为：
Vi vx,vy T Li lx,ly T x(x),y(y)T
Ai aa1211
a12 a22
a13 a23
a14 a24
a15 a25
a16 a26
摄影测量解析基础
单幅影像解析基础
一． 影像内定向 ▪ 在传统摄影测量中，是将相片放到仪器承片盘进行量
测，但此时所量测的像点坐标称为影像架坐标或仪器 坐标，随后应利用平面相似变换等公式，将影像架坐 标变换为以影像上像主点为原点的像坐标系中的坐标， 通常称该变换为影像内定向。
▪ 当在计算机上以数字形式量测像点坐标时，对于数字 化的影像，由于在影像扫描数字化过程中，影像在扫 描仪上的位置通常也是任意放置的，因此所量测的像 点坐标也存在着从扫描坐标到像坐标的转换，这同样 是影像内定向。
x0
X S
y YS
YS
y ZS
ZS
y f
f
y y0
y0
y
摄影测量学2-1
y
o
x
航摄相机的结构示意图
二、分类
按摄影物镜焦距和像场角分为： 1.短焦距航摄仪，
f＜150 mm，相应的像场角为β＞100º；
2.中焦距航摄仪
f:150 mm＜＜300 mm，像场角为70º＜β＜100º；
3.长焦距航摄仪 f＞300 mm，相应的像场角为2≤70º。
§2－1 航空摄影的基本知识
第二章 单张航摄像片解析
主要内容
§2－1 航空摄影的基本知识 ※§2－2航摄像片上特殊的点、线 ※§2－3摄影测量常用的坐标系 ※§2－4航摄像片的内外方位元素
§2－5空间坐标系的转换 ※§2－6中心投影的构像方程与投影变换
§2－7航摄像片的像点位移与比例尺 ※§2－8单张像片空间后方交会
中心投影：投影射线汇聚同一点的投影。 正摄投影：投影射线相互平行且与投影平面正交的投影 。
摄影比Hale Waihona Puke 尺的选择比例尺类别 航摄比例尺
大比例尺
1:2000 1:3500
1:3000 1:7000
1:7000 1:14000
成图比例尺 1： 500 1：1 000
1：2 000
中比例尺 小比例尺
1:10 000 1:20 000(像幅 23*23) 1:5 000
1:20 000 1:25 000
• 3、内方位元素 x0 , y0 , f的数值是已知的。
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§2－1 航空摄影的基本知识
二、摄影比例尺
ca
d
b
1l mL
l ： 航摄像片上一线段
C
A
L ： 地面上相应线段的水D平距离。 B
像片上的摄影比例尺处处不相同。
第二章 单幅影像解析基础
1.光学航空摄影机
• 安装在飞机上对地面能自动地进行连续摄 影的摄影机称为航摄机。 • 它是一台结构复杂、具有精密全自动光学 及电子机械系统的装置，所摄取的影像能 满足量测和判读的要求。 • 摄影是摄影物镜都是固定调焦与无穷远点 处，因此，像距是定值，几乎等于摄影物 镜的焦距。
光学摄影机
• 航空摄影机镜箱体的后部，即物镜筒和暗 箱的衔接处有一个金属的贴附框架，框架 的四边严格地处于同一平面内，也就是像 平面，此平面严格地与物镜的主光轴相垂 直。 • 框架的每一边的中点各设有一个框标记号， 也有将框标记号设在框架的角隅上的（书 图2-1-2a为机械框标，2-1-2b为光学框 标）。
2.重要点、线的数学关系
参照上图可求得像底点n、等角点c和主合点i到像 主点的距离为 on = f tan α
oc = oi = 2 f cot α f tan
α
2
α
因为
∠ iSc = ∠ Sci = 90 ° −
Si 所以ΔSic是等腰三角形，则有： = ci = f
第二章 单幅影像解析基础
主要内容
• • • • • 2.1 空中摄影的基本知识 2.2 中心投影与透视变换 2.3 共线方程 2.4 航摄像片的像点位移与比例尺 2.5 单幅影像解析基础
• 在摄影测量学中，为了从所获得的影像确 定被研究物体的位置、形状、大小及其相 互关系等信息，需要了解和掌握航空影像 是如何获取的，影像中的重要点、线和面 的透视关系以及物方和像方之间的解析关 系，这对于摄影测量的解析数据处理时十 分重要的。
Байду номын сангаас
• 航空摄影基本条件：
飞机飞行稳定性好、 飞机飞行稳定性好、 保持一定的高度、 保持一定的高度、航 行路线直、 行路线直、飞行速度 适宜、续航时间长。 适宜、续航时间长。
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二、方向余弦确定
1. S-XYZ坐标系绕Y轴旋转角到S-XY Z
二、方向余弦确定
2. S-XY Z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
航摄像片是地面景物的中心投影构像
Es S ho
hi P v
i
hc
o
T
c
W hi
n
ho
J
V v N hc C O
T
V E
第二节 航摄像片上特殊的点、线、面
面：地面E
点：摄影中心S
重
像片面P 主垂面W
要
真水平面Es
的
线：迹线TT
点
主光线SoO
像主点o 地主点O 像底点n 地底点N
线
主垂线SnN
等角点c
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、DEM 4、DOM
z
S(Xs, Ys, Zs)
Z
y x
a (x,y)
A(X,Y,Z) Y
X
x f a1(X X s ) b1(Y Ys ) c1(Z Zs ) a3 (X X s ) b3 (Y Ys ) c3 (Z Zs )
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
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
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
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
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 f 像幅：23X23 cm、18X18cm
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。
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
y
o
x
yy
a(x,y)
o
xx
p
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
z
y
x s
y
o
x
a(x,y,-f)
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、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
S
二、航摄像片外方位元素
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)。
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
一、像点空间直角坐标变换
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
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
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、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。
S
f
aห้องสมุดไป่ตู้
P
H
A E
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
1l f
m
L
H
f为摄影机主距，H为航高
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。
面
摄影方向线VV
地面等角点C
主纵线vv
主合点i
等角线ScC
主合线hihi
主遁点J
主横线hoho
等比线hchc
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
一、像方空间坐标系
A、每条航线第一张像片像空间坐标系。
(Z) z s
y (Y) x (X) y
o
x
a(x,y,-f)
一、像方空间坐标系
B、Z轴铅垂，X轴航向 右手系
o
一、像方空间坐标系
C、基线坐标系
o
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
像片
S
A
铅垂线
像片 摄影机主光轴
二、空中摄影
重叠度
1
23
航
向
重
叠 度
px Lx
px %
px Lx
100 %
二、空中摄影
重叠度
旁 向 重 叠 度
І-1 Ly
py
Ⅱ-1
py %
py Ly
100%
二、空中摄影
空间摄影基线
航向相邻两个摄影站间的距离
P1 S1
B
P2
S2
E
第二节 航摄像片上特殊的点、线、面