第三章 摄影测量单张像片解析基础(一)

主要内容
• 中心投影的基本知识
• 常用坐标系 • 内外方位元素
• 共线条件方程
• 像点位移与方向偏差
• 单张像片后方交会
摄影测量是通过量测像片来获得地面目 标的几何信息，这就要研究像片和地面之间 的几何投影关系。
a
A
为什么相交？ 航空影像具有什 么几何特点？
一、中心投影的基本知识
1、投影[Projection] 一个空间点按一定方式在一个平面上的构像， 叫做该空间点的投影。
一、中心投影的基本知识
所有投射线或其延长线都通过一个固定点的 投影，叫做中心投影(Central Projection)。 阴位：投影中心位于物和像之间。 阳位：投影中心位于物和像同侧。
S
投影中心
－摄站
S
S
一、中心投影的基本知识
阳位与阴位之间 的关系及转换
b'
a' f S f
主距
A
a
b
B
一、中心投影的基本知识
一、中心投影的基本知识
3、透视变换及其特殊的点、线、面
g S hc R k K W t n V N t G ho c o hc ho O T i Pg
k
C
等角点的特性： 在倾斜像片和水 平地面上，由等 角点c和C所引出 的一对透视对应 线无方向偏差， 保持着方向角相 等
一、中心投影的基本知识
3、透视变换及其特殊的点、线、面
o x0
o y
0
x
三、方位元素
1、内方位元素 框标坐标系、像平面坐标系、 像空间系之间的关系
z
y x
y
S
a 在框标坐标系中的坐标为（x，y） a 在像空系中的坐标为
f
o x0
o y
0
（x，y， f）
x x x0 y y y 0
基本要素（S、P、T）
特殊面（3）： 主垂面（W） 真水平面（G） 遁面（R）
S
G P
R W T
一、中心投影的基本知识
3、透视变换及其特殊的点、线、面
特殊线（8）： 透视轴（tt） 基本方向线（KV） 主纵线（iV） 真水平线（gg） 灭线（kk） 主垂线(SN)
k R K W k
g S G
i
Pg
X轴大体上与航线方向或者 反方向一致，Y、Z轴分别 接近水平和铅垂。 右手系
OT
a
o
Z
Z
ZT
G
x
Y
YT
X
A
G
X
M
Y
O
XT
G
二、常用坐标系
6、地面摄影测量 坐标系
O X YZ
T T T T
原点、轴向、作用
z S y
a
y x
过渡性的地面坐标系统。 Z轴铅垂的摄影测量坐标系 为地面辅助坐标系。 摄影测量成果都在地面辅助 坐标系中表示。
G ho c o hc ho
i
Pg
n V N t
C
O
T
一、中心投影的基本知识
3、透视变换及其特殊的点、线、面
像底点特性
S
p
t
V
a0
a
A
α
n N
像底点特性: 铅垂线在像平面上 的构像位于以像底 点n为辐射中心的相 应辐射线上.
t
T
A0
S
p
t
V
a0
a
A
α
n N
t
T
A0
像底点特性: 铅垂线在像平面上 的构像位于以像底 点n为辐射中心的相 应辐射线上.
ZT
o
x
Z
G
YT
X
A
G
简称地辅系。
O
OT
XT
Y
G
二、常用坐标系
S
f
像方坐标系
a
o A
物方坐标系
• 构建多个坐标系的目的？
• 多个坐标系间变换的关键？
z
y x y
a o
像点 摄 影 测 量
框标坐标系 关系？ 像空间坐标系 关系？
像空辅坐标系 已知 地面摄影测量系 已知 大地坐标系
S
x
Z
ZT
G
YT
X
z
原点、轴向、作用
z
S y y x
y
x
a
(x,y,-f)
x
o
y x -f
Z
S
y
G
A
X
G
a O
(x,y,-f)
x
右手系 ？？左手系
O
Y
G
二、常用坐标系
5、像空间辅助坐标系 S-XYZ
像空间和物空间过渡性的坐 标系；
原点、轴向、作用
z S y y x
用于表示模型空间各点的位 置，也可表示像点的空间位 置。
用于表示扫描后数字影像的 量测象素坐标
o'
x'
二、常用坐标系
1、框标坐标系(o'-x'y')
用于表示像点量测坐标。 y'
2、 大地坐标系 O X Y Z
大地坐标系是指高斯平面 坐标和高程所组成的左手空 间系； 描述地面点的空间位置； 摄影测量的成果最终转化到 该坐标系中。
Z
G
G
G
G
o'
x'
X
G
等比线的特性：等比线的构像比例尺等于水平像 片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影响。
航摄像片是地面的中心投影。 如何建立像点与地面点之间的关系？
数学分析方法
S
f
a o
第一步：数学描述，建立坐标系 第二步：建立关系方程
？
A
二、常用坐标系
1、框标坐标系(o'-x'y')
如何表示像点量测坐标？ y'
扫描坐标系(A－IJ)
• 如何将中心投影的航摄像片转化为垂 直投影的地形图，就成为了航空摄影测 量学的主要任务之一。
一、中心投影的基本知识
3、透视变换及其特殊的点、线、面
两个平面之间 的中心投影变换， 称为透视变换。 在透视变换的 情况下，投影中心 称为透视中心。
T
P
S
一、中心投影的基本知识
3、透视变换及其特殊的点、线、面
物点、像点、投射线、像面（承影面）
物点
像面
投射线
像点
一、中心投影的基本知识
2、平行投影与中心投影
投射线互相平 行的投影，叫做 平行投影。
正射投影（垂直投影）
一、中心投影的基本知识
2、平行投影与中心投影
地形图是地面的什么投影？
A B 地形图 a0 b0 C c0 D d0
地形图在局部范围内是地面的正射投影！ 航摄像片？？
t
V N t T
一、中心投影的基本知识
SO：主光轴
3、透视变换及其特殊的点、线、面 特殊点（9）： 主横线(hoho) 像主点（o） 地主点（O） 等比线(hchc) 像底点（n） 地底点（N） 主灭点（K） 主迹点（V） 主合点（i） 像等角点（c）
地等角点（C）
k K W k g
S百度文库
hc R t
A
G
地面点
O
OT
XT
Y
G
三、方位元素
框标坐标系 关系？ 像空间坐标系 关系？
像空辅坐标系
内方位元素 外方位元素
三、方位元素
1、内方位元素
框标坐标系
内方位元素 像空间坐标系
z
x0 , y0 , f
确定投影中心对像片的相对位置的参数；
注意
y
x
y
S
f
• • 内方位元素一般是已知的 x0，y0都为小值
飞行方向
O
Y
G
二、常用坐标系
SO：主光轴
S
y
o
o
x
二、常用坐标系
3、像平面坐标系 o-xy
表示像点在像平面内位置 的平面直角坐标系。 y y'
a y
原点、轴向、作用
S y
a o
x
o o'
x
x'
x
Z
G
A
X
G
2D
？
3D
O
Y
G
二、常用坐标系
4、像空间坐标系 s-xyz
表示像点在像方空间位置 的空间直角坐标系。