第三章-摄影测量单张像片解析基础(一)课件.ppt

1、主要内容主要内容 中心投影的基本知识中心投影的基本知识 常用坐标系常用坐标系 内外方位元素内外方位元素 共线条件方程共线条件方程 像点位移与方向偏差像点位移与方向偏差 单张像片后方交会单张像片后方交会Aa为什么相交？航空影像具有什么几何特点？1 1、投影、投影 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一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识2 2、平行投影与中心投影、平行投影与中心投影 投射线互相平投射线互

2、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、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识ABCD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？S投影中心摄站 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 Project

3、ion)。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。SS一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识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 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化为转化为垂垂直投影的地形图直投影的地形图，就成为了航空摄影测，就成为了航空摄影测量学的主要任务之一。量学的主要任务之一。一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知

4、识一、中心投影的基本知识 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。TSP基本要素（基本要素（S S、P P、T T）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）TPWSGR3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识T特殊线（特殊线（8 8）

5、：）：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)ttVNPWiggGRKkkS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（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)

6、 )SOSO：主光轴：主光轴3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识pTSA0aa0ttVAnN像底点特性像底点特性: :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. .像底点特性像底点特性3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识像底点特性像底点特性: :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.

7、 .pTSA0aa0ttVAnN 等角点的特性等角点的特性：在倾斜像片和水在倾斜像片和水平地面上，由等平地面上，由等角点角点c c和和C C所引出所引出的一对透视对应的一对透视对应线无方向偏差，线无方向偏差，保持着方向角相保持着方向角相等等3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识TttNPWiggGRKkkSoOhohocChchcnV3 3、透视变换及其特殊的点、线、面、透视变换及其特殊的点、线、面一、中心投影的基本知识一、中心投影的基本知识等比线的特性：等比线的特性：等比线的构像比例尺等于水平像等比线的构像比例尺等于水平

8、像片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影响。片上的摄影比例尺，不受像片倾斜影响。？AaoSf二、常用坐标系二、常用坐标系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？oxy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二、常用坐标系二、常用坐标系飞行方向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

9、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。二、常用坐标系二、常用坐标系oyxoSOSO：主光轴：主光轴二、常用坐标系二、常用坐标系SoAa xyxy原点、轴向、作用原点、轴向、作用oxyyxoa ayxGXGYGZO2D3D？SoAaxyxySyxyxa-fyxz4 4、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 ？左手系二、常用坐标系二、常用坐标系二、常用坐标系二、常用坐标系5 5、像空间辅助坐标系、像空间辅助坐标系 S-XYZ原点、轴向、作用

10、原点、轴向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTOXZYXZYXZYXZYM二、常用坐标系二、常用坐标系原点、轴向、作用原点、轴向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZO6 6、地面摄影测量、地面摄影测量坐标系坐标系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。二、常用坐标系二、常用坐标系物方坐标系物方坐标系像方坐标系像方坐标系AaoSf 构建多个坐标系的目的？构建多

11、个坐标系的目的？ 多个坐标系间变换的关键？多个坐标系间变换的关键？框标坐标系像空间坐标系像空辅坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZ关系？关系？已知地面摄影测量系已知XZY框标坐标系像空间坐标系像空辅坐标系关系？关系？内方位元素外方位元素三、方位元素三、方位元素三、方位元素三、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,xyfxyz1 1、内方位元素、内方位元素三、方位元素三、方

12、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、像空间系之间的关系像空间系之间的关系oyx0 x0yoSfxyz xx yy0 x0ya ），（yx a ），（fyx1 1、内方位元素、内方位元素三、方位元素三、方位元素1 1、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改化；、像点的框标坐标系向像空系的改化；2、确定摄影光束的形状；、确定摄影光束的形状； SxyoaAfzxy),( yx00,xyf框标坐标系像空间坐标系像空辅坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系？关系？已知地面摄影测量系已知内方位元素00,xyf外方位元

13、素三、方位元素三、方位元素？三、方位元素三、方位元素SoAaxyxyxyzGXGYGZO2 2、外方位元素、外方位元素三、方位元素三、方位元素2 2、外方位元素、外方位元素外方位线元素外方位线元素: :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。SoAaxyxyxyzTXTYTZTO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三、方位元素三、方位元素2 2、外方位元素、外方位元素ZYX确定像空系三轴在地辅

14、系中的方向。确定像空系三轴在地辅系中的方向。Soxyxyz外方位角元素外方位角元素三、方位元素三、方位元素2 2、外方位元素、外方位元素、V、A三、方位元素三、方位元素2 2、外方位元素、外方位元素- - 角元素角元素、旁向倾角航向倾角像片旋角oxyyxzSYXZo OMNh、第一次旋转第一次旋转 xXYXYZS绕绕Y轴轴、第二次旋转第二次旋转绕绕 轴轴 xyXSZo、绕绕 轴轴第三次旋转第三次旋转 Sxyyxzoz、Y-X-ZxOoyyxzSYXZo 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、绕绕Y轴轴第一次旋转第一次旋转ZYXZYXRZYXcos0sin010sin0c

15、os、第二次旋转第二次旋转绕绕 轴轴ZYXZYXRZYXcossin0sincos0001绕绕 轴轴、第三次旋转第三次旋转fyxfyxRZYX1000cossin0sincos、fyxRfyxRRRZYX3213213211000cossin0sincoscossin0sincos0001cos0sin010sin0coscccbbbaaaRRRRa1 = coscos - sinsinsina2 = -cossin sinsincosa3 = -sincosb1= cossinb2 = coscos b3 = -sinc1 = sincos+ cossinsinc2 = -sinsin +

16、cossincosc3 = coscos 三、方位元素三、方位元素2 2、外方位元素、外方位元素- - 角元素角元素、xyyxzSYXZo y NOMEh航向倾角,旁向倾角， 像片旋角，以以X X为主轴的外方位角元素为主轴的外方位角元素三、方位元素三、方位元素2 2、外方位元素、外方位元素- - 角元素角元素V、AoyyxzSYXZoAVONXYx方位角A像片倾角像片旋角以以Z Z为主轴的外方位角元素为主轴的外方位角元素Z-X-ZVA、z小小 结结100010001333222111321321321cbacbacbacccbbbaaaRRT10001000132132132133322211

17、1cccbbbaaacbacbacbaRRT正交矩阵 不同的转角系统所表示的旋转矩阵不同，但其不同的转角系统所表示的旋转矩阵不同，但其值是相同的。值是相同的。原则：原则： 1 1）三个元素互相独立，故该三个元素不能位于）三个元素互相独立，故该三个元素不能位于同一行、同一列。（自乘和为同一行、同一列。（自乘和为1 1，不独立），不独立）2 2）尽量不在对角线上（不便于求解其它的方向）尽量不在对角线上（不便于求解其它的方向余弦）。余弦）。 321321321cccbbbaaaR框标坐标系像空间坐标系像空辅坐标系大地坐标系像点地面点摄影测量关系？关系？已知地面摄影测量系已知内方位元素00,xyf外方位元素SSSZYX、 、x 、yv、线元素：角元素：内方位元素3个，外方位元素6个。三、方位元素三、方位元素