第3章 摄影测量基础知识

23cm*10000* 23cm*10000=2.3km*2.3km 11.5km*11.5km的面积
4、航线弯曲
航线弯曲：把一条航线内的像片根据地物的影像叠拼 起来，各张像片的像主点连线不在一条直线上，而呈 现为弯弯曲曲的折线 航线弯曲度：一条航线内各张像片主点至首尾两张像 主点连线的最大偏离度⊿L
航空摄影的过程中，我们所关心的区域往 往是要大于一幅影像所覆盖的区域，这时 候
想想：摄影基线和像片的重叠度有什么关系？
如果同样的像幅大小，采用大比例尺和采 用小比例尺摄影基线长度一样吗？
摄影基线B
摄站点
航空摄影略图
摄影方式
竖直航空摄影：航摄仪在曝
竖 直 航 空 摄 影
光瞬间物镜主光轴与地面垂 直，通常规定像片倾角小于 2-3度，常用的航空摄影方 式，其影像质量无论从判读 或量测方面来看都比倾斜摄 影要好，但直观性稍差。我 国目前进行的航空摄影绝大 多数都是竖直航空摄影。 倾斜航空摄影： 其像片倾 角a大于3度的航空摄影称为 倾斜航空摄影。这种摄影像 片具有较强的透视感，对地 物和目标判读特别有利。
像平面坐标系
1．框标坐标系
框标坐标系是依像片上相应框标连线作为基准建立直角坐 标。
对于框标设在像幅四边中央的像片，通常依航线方向两边 对应框标连线作为x轴，以飞行方向为正方向；旁向两边 对应框标连线作为y轴，方向以右手系确定；两连线的交 点P作为坐标原点．如图所示。
对于框标设在像幅四角处的像片，以相对框标连线的交 点P作为坐标原点．取两对相对框标连线在航线方向夹 角的平分线作为x轴，垂直于x轴的方向作为y轴，如图 所示。

⊿L L ≤
3%
⊿L L
我国航空摄影规范 中明确规定：航线 弯曲度一般不得超 过3%
5、对像片旋角的要求
像片旋角：相邻两像片的主点的连线与像片沿航线方 向的两框标连线之间的夹角
像片旋角过大会 减小立体相对的 有效观察范围
对像片旋角的要求：规范规定一般情况下小于6度， 个别不应大于8度，而且不能有连续三张像片的旋 角超过6度的情况。 但是随着数字摄影测量的发展，像片旋角超过10°甚 至30多度也可以处理，只不过处理起来会费力一些。
坐标轴的正方向都按右手定则确定。
像平面坐标系 o-xy（像主点坐标系）
像平面坐标系是以象主点o为坐标原点，x、y轴 分别平行于框标坐标系的x、y轴。
y’
像平面直角坐标系与框标 坐标系的转化：
y o
x x x0 y y y0
x x’
p
像平面坐标系：
框标坐标系 像主点坐标系 辅助点坐标系:就是在框标连线交点飞行方向的附近找一明显的地 物点，连接框标连线交点和地物点作为x轴，按照右手系确定y， 这个坐标系不是我们摄影测量要用到的坐标系，我们一般要通 过内定向的方法将它转化到像主点坐标系。应用于比较低精度 的像点坐标的量测。 主纵线坐标系：根据摄影测量中使用仪器不同，以主纵线作为y轴， 以与其垂直的直线（合线、等比线、主横线）作为x轴的坐标系， 所不同的是坐标原点不一样。（注意：以主纵线作为y轴，以主 横线为x轴的坐标系，虽然原点也是像主点，但是它还是不同于 前面讲的像主点坐标系）
航摄像片的投影方式是中心投影方式
投影：用一组假想的直线将物体向几何面上投射 投影直线（投影射线）：物点与投影点之间的 连线。 投影平面：投影的几何面。
考虑：光学影像和数码影像的投影面分别是什 么？
投影的分类
中心投影：投影射线会聚于一点 投影 斜投影
平行投影
正射投影
地形图属于正射投影 航空摄影属于中心投影
3、像片重叠
航向重叠度与旁向重叠度
航向重叠：同一航线内相邻像
片应有一定的影像重叠。
旁向重叠：相邻航线也 应有一定的重叠。
一般情况下，要求航向重叠度最好为60%-65%，最小不 能少于53%；旁向重叠要求30%-40%，最小不少于15%。
思考：如果像幅是23cm*23cm，摄影比例尺是 1:10000，那么这个像幅所覆盖的实地面积是多大？ 如果是1:50000的比例尺，面积又是多少？
1、确定摄区范围 摄区太大时，要进行分区 2、航摄仪的选择（依据测区的地形条件、成图比 例尺） 3、确定摄影比例尺及航高。 4、需用像片的数量、日期、及航摄成果的验收 平坦地区大比例尺测图 非平坦地区 全能法测图 综合法测图 航 摄 计 划
长焦距窄角
中焦距常角或宽角
综合法测图
【planimetric photo】指的是航空摄 影和普通测量相结合的测图方法，地物平 面位置用航空摄影方法求得，地面高程或 等高线用普通测量方法求得 。只用在平坦 地区。 全能法测图 【universal photo】指的是在航空摄影 测量作业中，用同一种仪器对地物、地貌 测绘成地形图的方法。
2、摄影比例尺的确定
摄影比例尺定义： 严格定义： 1 l m L
1 f m H
航摄像片上影像线段的长
地面上对应线段的水平距离
摄影比例尺是像片的平均比例尺
f : 摄影机主距
H：摄影航高，以摄区内的平均高程面作为摄影基 准面，摄影机的物镜中心至该面的距离。（摄影瞬 间摄影机物镜中心相对于平均海水面的航高称为绝 对航高。相对于其他某一基准面或某一点的高度均 为相对航高。）
斜投影
正摄投影
航摄像片与地形图的区别：
投影方式：航摄像片是中心投影，地形图是正射投影
二、航片是地面的中心投影
航片是地面景物的中心投影；
地形图是地面景物的正射投影；
摄影测量的主要任务之一，即是 把记录在中心投影像片上的地面 景物转换成按图比例尺的正射投 影地图
Q S
三、中心投影的正片位置与负片位置
3、摄影比例尺的选择
摄影比例尺越大，像片地面的分辨率越 高，有利于影像的解译与提高成图精度， 但摄影比例尺过大，增加工作量及费用， 所以，摄影比例尺要根据测绘地形图的精 度要求与获取地面信息的需要来确定。 考虑因素：成图比例尺、测图方法、成 图精度、经济性等因素，以及经济性和航 摄像片以后的使用可能性。
透视变换的特性
同素性：几何元素的种类不发生变化。
互换性：像与物互为投影。 综合性：地物上的任何一个点都可以表示为
两条直线的交点。
1、透视变换中的重要点、线、面
像片倾角 摄影中心 主合点 主纵线
主垂面
合线 主横线
基准面 遁点 基本方向线 地底点 透视轴 地面主点 投影面 地面等角点 （像片）
独立地块航空摄影：主要用于大型工程建设矿山勘 探部门，只拍摄少数几张具有一定重叠度的像片。
三、摄影测量生产对摄影资料的基本要求
1、影像的色调 影像清晰、色调一致、反差适中，无防碍测图 的阴影。 2、像片倾角 像片倾斜角的要求，一般为2-3度之间。
像片倾斜角：航空摄影时，航空 摄影机主光轴与铅垂线的夹角， α＝ 0 时为最理想的情形。
4、 摄影航高的确定
航高：航摄飞机在摄影瞬间相对与地面的高度。
相对航高：相对于某一基准面或某一点的高度。
摄影航高：相对于摄区平均高程面的高度。
H m f
绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相 对于平均海平面的航高
当然，飞机在飞行的过程中很难精确确定航高，但 差异一般不得大于5%。同一航线内，各摄影站得得 高差不得大于50m
在小比例尺测图的地形图中，地物的表现已经出现了地图综 合，某些地物的表现已经不能用符号表示，只能用点线面的形 式表示，如果再继续把摄影比例尺也缩小的话影像就非常难于 解译和判读，所以就采用扩大比例尺的摄影模式。 除了1:2.5万、1:5万，还有一些1；10万、1；25万、1:50万、 1:500万的地形图成图都是在大比例尺的基础上缩编制成的。 把地物进行综合，把重要的地物表示出来，这时候就不用采用 严格测绘地物的方式。
重要的点线面
2、重要点、线满足的数学关系：
on ftg oc ftg

2
S f
i
oi fctg f Si ci sin ON Htg CN Htg
H
o c

2
J
v(V)
n
H SJ iV sin
N
C
O
等角点的作用：在倾斜像片上以等角点c为交点量测的某一角 度可用于代替在地面用C为测站实测的水平角，实现了把内业 测量转化为内业量测。（注意：在倾斜像片上只有这一个点具
3.2
中心投影的基本知识
既然航空摄影得到的是影像，我们摄影测量最终 的目的就是把影像变成地形图，所以我们首先要搞 清楚影像与地形图到底有什么区别。
回顾：什么是航摄像片？
想想航摄影像得到的基本过程？
实际是地面物体太阳光照射的反射光线，这个反射光 线被我们航摄系统的镜头所截获，然后到我们的胶片 上去成像，得到航摄影像。
考虑：想找像片的摄影比例尺，该怎么做？
3.4
摄影测量中常用的坐标系
相应地面点的空间位置
像点位置
摄影测量中常用的坐标系有两大类： 一类是描述像点的位置，称为像方坐标 系；一类用于描述地面点的坐标，称为 物方坐标系。 地面测量坐标系
像 方 坐 标 系
像平面坐标系 像空间坐标系 像空间辅助坐标系 物 方 坐 标 系 地面摄影测量坐 标系 摄影测量坐标系
航摄比例尺与成图比例尺之间的关系：
影像地面分辨率 0.05m 0.1m 0.2m 0.4-0.8m 0.8-1.6m 1.0-2.4m 1.4-3.2m
思考：为什么大中比例尺测图航摄比例尺要测图比例 尺小？小比例尺测图中航摄比例尺要测图比例尺大？
原因是精度决定，4倍内的摄影照片就够了，刚好不 会出现马赛克，如果将摄影比例尺确定得过小，造成图像 模糊不清，甚至出现“马赛克”图案，影响成图质量；反 之，将摄影比例尺确定得太大，影像包含的信息反映不出 来，“大材小用”，造成不必要的信息损失和资源浪费。
6、对航高差的要求
航高差：空中摄影时飞行航高的变化量
H 5% H
规范还规定：同一航带内最大航高与最小航高 之差不得大于30米，摄区同一航线内各摄影站 的高差不得大于50米。
四、空中摄影质量的评定
（1）负片上影像是否清晰、框标影像是否齐全、像幅 四周指示器件的影像（如水准气泡等）是否清晰可辨； （2）由于太阳高度角的影响，地物阴影长度是否超过 摄影规范的规定，地物阴暗和明亮部分的细部能否辨 认清楚； （3）航摄负片上是否存在云影、划痕、乳剂层脱落等 现象； （4）负片上的黑度是否符合要求，影像反差等不得大 于规范要求； （5）航带的直线性、航带间的平行性、像片影像的重 叠度、航高差和摄影比例尺等等都要检查评定，并不 得超出规定的技术指标。
负片位置指投影平面与 物点在投影中心的两侧 正片位置指投影平面与物 点在投影中心的同一侧
无论正片位置还是负片位 置，像点与物点的几何关 系不变，数学表达式不变
A
Q
b c
S
a d
d’ a’
c’ b’
D
C
B
3.3 航摄像片上特殊的点、线、 面 航摄像片成像的过程是小孔成像，在解析几何里已
经学过，小孔成像其实就相当于解析几何中的透视变 换。
二、空中摄影过程
航空摄影测量的要求？（要满足的条 件？）
1、飞机飞行方向每隔一定的时间间隔进行曝光，当 一条航线不能覆盖该地域的话，我们要飞机转向 沿下一航线进行飞行。飞行航线一般为东西方向。 2、航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地 面。 3、要确定地面点，用单张像片是不能确定位置的， 只能确定方向，所以要采用从不同摄站对同一区 域进行立体摄影，所以要求两相邻的照片要有重 叠，重叠的范围称为航向重叠度（60%-65%，最 小不得小于53%）。同理旁向重叠（30%-40%， 最小不得小于15%）
第三章 摄影测量基础知识







3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8
航空摄影 中心投影的基本知识 航摄像片上特殊的点、线、面 摄影测量常用的坐标系统 航摄像片上的内、外方位元素 像点的空间直角坐标变换 中心投影构像方程 航摄像片上的像点位移
3.1 航空摄影
一、航空摄影前的准备
竖直航空摄影包括：
面积调查。在指定摄区内布设一系列互相平行的直 线摄影航线并覆盖整个区域的航空摄影。 条状地块航空摄影：主要用于公路、铁路、输电线
路定线和江、河流域的规划与治理工程，通常只拍摄
一条或几条航线，即沿狭长地带或规定线路进行的航
空摄影。