工程攝影測(cè)量學(xué)--第02講航攝像片的投影關(guān)系與內(nèi)外方位元素

1、12航攝比例尺與航高航攝比例尺與航高航片的重疊度航片的重疊度像片的傾斜角像片的傾斜角航線彎曲度航線彎曲度航片旋偏角航片旋偏角3Aa4為什么相交？航空影像具有什么幾何特點(diǎn)？5投影定義、中心投影與平行投影投影定義、中心投影與平行投影中心投影的主要特征（重點(diǎn)）中心投影的主要特征（重點(diǎn)）透視變換定義透視變換定義透視變換中的特別點(diǎn)、線、面透視變換中的特別點(diǎn)、線、面主垂面內(nèi)的幾何關(guān)系主垂面內(nèi)的幾何關(guān)系( (重點(diǎn)重點(diǎn)) )內(nèi)容安排五種常用的坐標(biāo)系統(tǒng)五種常用的坐標(biāo)系統(tǒng)像片的內(nèi)方位元素像片的內(nèi)方位元素像片的外方位元素像片的外方位元素6 一一 航攝像片的投影關(guān)系及其特征航攝像片的投影關(guān)系及其特征1 1、投影、投影

2、 Projection 一個(gè)空間點(diǎn)按一定方式在一個(gè)平面上的構(gòu)像，一個(gè)空間點(diǎn)按一定方式在一個(gè)平面上的構(gòu)像，叫做叫做該空間點(diǎn)的投影該空間點(diǎn)的投影。物點(diǎn)、像點(diǎn)、投射線、像面（承影面）物點(diǎn)、像點(diǎn)、投射線、像面（承影面）物點(diǎn)投射線像面像點(diǎn)72 2、平行投影與中心投影、平行投影與中心投影Central Projection & Parallel Projection 投射線互相平投射線互相平行的投影，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 航攝像片的投影關(guān)系及其特征8ABCD地形圖地形圖a0b0c0d0地形圖地形圖在局部范圍內(nèi)是地面的在局部范圍內(nèi)是地面的正射投影正射

3、投影！ 航攝像片？航攝像片？2 2、平行投影與中心投影、平行投影與中心投影地形圖是地面的什么投影？地形圖是地面的什么投影？910S投影中心Center of Projection (COP). 攝站 所有投射線或其延長(zhǎng)線都通過(guò)一個(gè)固定點(diǎn)的所有投射線或其延長(zhǎng)線都通過(guò)一個(gè)固定點(diǎn)的投影，叫做投影，叫做中心投影中心投影(Central Projection)(Central Projection)。陰位陰位：投影中心位于物和像之間。：投影中心位于物和像之間。陽(yáng)位陽(yáng)位：投影中心位于物和像同側(cè)。：投影中心位于物和像同側(cè)。SS112 2、中心投影與平行投影、中心投影與平行投影Central Projecti

4、on & Parallel Projection Central Projection & Parallel Projection SffABbaba陽(yáng)位與陰位之間陽(yáng)位與陰位之間的關(guān)系及轉(zhuǎn)換的關(guān)系及轉(zhuǎn)換主距Principal distance12航攝儀焦距航攝儀焦距(Focus Length)：物鏡節(jié)點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離：物鏡節(jié)點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離像片主距（像片主距（Principal distance）：）：物鏡節(jié)點(diǎn)到像平面的物鏡節(jié)點(diǎn)到像平面的距離距離關(guān)系？關(guān)系？S焦距焦距f焦點(diǎn)焦點(diǎn)F主光軸主光軸像平面像平面主距主距d物距物距Da像點(diǎn)像點(diǎn)物點(diǎn)物點(diǎn)A13 如何將如何將中心投影的航攝像片中心投影的航攝像片轉(zhuǎn)

5、化為轉(zhuǎn)化為垂直投影垂直投影的地形圖的地形圖，就成為了航空攝影測(cè)量學(xué)的主要任務(wù)，就成為了航空攝影測(cè)量學(xué)的主要任務(wù)之一。之一。 點(diǎn)點(diǎn)的中心投影是的中心投影是_。 線段線段的中心投影是的中心投影是_。 相交線段相交線段的中心投影是的中心投影是_。 空間一組空間一組不與承影面平行的平行直線不與承影面平行的平行直線的中心投影的中心投影 是是_。 平面曲線平面曲線的中心投影是的中心投影是_。 空間曲線空間曲線的中心投影是的中心投影是_。14點(diǎn)點(diǎn)的中心投影的中心投影ASaB15線段線段的中心投影的中心投影ASaCcDB(d)E16相交線段相交線段的中心投影的中心投影ABKSabABDCsbdac17空間一組

6、不與承影面空間一組不與承影面平行的平行直線平行的平行直線的中心的中心投影。投影。si ii 線束的頂點(diǎn)是由過(guò)投影線束的頂點(diǎn)是由過(guò)投影中心并與空間平行直線相平中心并與空間平行直線相平行的投射線與承影面的交點(diǎn)，行的投射線與承影面的交點(diǎn)，稱為稱為合點(diǎn)合點(diǎn)。 合點(diǎn)：合點(diǎn)：空間一組不與承空間一組不與承影面平行的直線無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)處影面平行的直線無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)處的中心投影。的中心投影。18為什么相交？19ABS平面曲線平面曲線的中心投影的中心投影ab20空間曲線空間曲線的中心投影的中心投影SABCabc21 點(diǎn)點(diǎn)的中心投影的中心投影一般一般是點(diǎn)（特例）。是點(diǎn)（特例）。 線段線段的中心投影一般是線段（特例）。的中心投影

7、一般是線段（特例）。 相交線段相交線段的中心投影一般是相交線段。的中心投影一般是相交線段。 （特例）（特例） 空間一組不與承影面平行的平行直線空間一組不與承影面平行的平行直線，其中，其中 心投影為一平面線束。心投影為一平面線束。 平面曲線平面曲線的中心投影一般是平面曲線。的中心投影一般是平面曲線。 （特例）（特例） 空間曲線空間曲線的中心投影是平面曲線。的中心投影是平面曲線。22 兩個(gè)平面之間兩個(gè)平面之間的中心投影變換，的中心投影變換，稱為稱為透視變換透視變換。在透視變換的在透視變換的情況下，投影中心情況下，投影中心稱為稱為透視中心透視中心。TSP23基本要素（基本要素（S S、P P、T T

8、）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）TPWSGR24T特殊線（特殊線（8 8）：）：透視軸（透視軸（tttt）基本方向線（基本方向線（KVKV）主縱線（主縱線（iViV）滅線（滅線（kkkk）真水平線（真水平線（gggg）主垂線主垂線(SN)(SN)ttVNPWiggGRKkkS25特殊點(diǎn)（特殊點(diǎn)（9 9）：）：像主點(diǎn)（像主點(diǎn)（o o） 地主點(diǎn)（地主點(diǎn)（O O）像底點(diǎn)（像底點(diǎn)（n n）地底點(diǎn)（地底點(diǎn)（N N）主滅點(diǎn)（主滅點(diǎn)（K K）主跡點(diǎn)（主跡點(diǎn)（V V）主合點(diǎn)（主合點(diǎn)（i i）像等角點(diǎn)（像等角點(diǎn)（c c）地等角點(diǎn)（地等角點(diǎn)（

9、C C）TttNPWiggGRKkkSoOhohocChchcnV主橫線主橫線(h(ho oh ho o) )等比線等比線(h(hc ch hc c) )SOSO：主光軸：主光軸26pTSA0aa0ttVAnN底點(diǎn)特性底點(diǎn)特性: :鉛垂線在像平面上鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底的構(gòu)像位于以像底點(diǎn)點(diǎn)n n為輻射中心的相為輻射中心的相應(yīng)輻射線上應(yīng)輻射線上. .底點(diǎn)特性底點(diǎn)特性27底點(diǎn)特性底點(diǎn)特性: :鉛垂線在像平面上鉛垂線在像平面上的構(gòu)像位于以像底的構(gòu)像位于以像底點(diǎn)點(diǎn)n n為輻射中心的相為輻射中心的相應(yīng)輻射線上應(yīng)輻射線上. .pTSA0aa0ttVAnN28iS=KV=ic=f/siniV=SK

10、=KC= ? Vc=VC=iV-iS= ? io= oc= on= cn=KN= ? NC= ? NO= ? CO= ?nNcCKVoOSi透視平行四邊形透視平行四邊形（iSKV）透視指數(shù)透視指數(shù)Page 24H29？AaoSf30飛行方向1 1、框標(biāo)坐標(biāo)系、框標(biāo)坐標(biāo)系(o-xy)oxy如何表示像點(diǎn)如何表示像點(diǎn)量測(cè)坐標(biāo)？量測(cè)坐標(biāo)？JIAoxy2 2、掃描坐標(biāo)系、掃描坐標(biāo)系(AIJ)用于表示用于表示掃描后數(shù)字影像的掃描后數(shù)字影像的量測(cè)象素坐標(biāo)量測(cè)象素坐標(biāo)31飛行方向1 1、框標(biāo)坐標(biāo)系、框標(biāo)坐標(biāo)系(o-xy)oxyGXGYGZO 大地坐標(biāo)系是指高斯平面大地坐標(biāo)系是指高斯平面坐標(biāo)和高程所組成的坐標(biāo)和

11、高程所組成的左手空左手空間系；間系； 描述地面點(diǎn)的空間位置；描述地面點(diǎn)的空間位置；攝影測(cè)量的成果最終轉(zhuǎn)化到攝影測(cè)量的成果最終轉(zhuǎn)化到該坐標(biāo)系中。該坐標(biāo)系中。 GGGZYXO用于表示像點(diǎn)用于表示像點(diǎn)量測(cè)坐標(biāo)量測(cè)坐標(biāo)。32oyxoSOSO：主光軸：主光軸33SoAa xyxy原點(diǎn)、軸向、作用原點(diǎn)、軸向、作用oxyyxoa ayxGXGYGZO2D3D？34SoAaxyxySyxyxa-fyxz 像空間坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系 s-xyzs-xyzxyz原點(diǎn)、軸向、作用原點(diǎn)、軸向、作用GXGYGZO(x,y,-f)(x,y,-f)O右手系 ？左手系35 攝影測(cè)量坐標(biāo)系攝影測(cè)量坐標(biāo)系 S-XYZ原點(diǎn)、軸向、作

12、用原點(diǎn)、軸向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZTOXZYXZYXZYXZYM36原點(diǎn)、軸向、作用原點(diǎn)、軸向、作用SoAaxyxyxyzGXGYGZO 地面輔助坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系TTTTZYXO TXTYTZ過(guò)渡性的地面坐標(biāo)系統(tǒng)。過(guò)渡性的地面坐標(biāo)系統(tǒng)。Z軸鉛垂的攝影測(cè)量坐標(biāo)系軸鉛垂的攝影測(cè)量坐標(biāo)系為地面輔助坐標(biāo)系。為地面輔助坐標(biāo)系。攝影測(cè)量成果都在地面輔助攝影測(cè)量成果都在地面輔助坐標(biāo)系中表示。坐標(biāo)系中表示。簡(jiǎn)稱地輔系。簡(jiǎn)稱地輔系。371 1、常用的坐標(biāo)系統(tǒng)、常用的坐標(biāo)系統(tǒng)(Coordinate System) 像空間坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系 攝影測(cè)量坐標(biāo)系攝影測(cè)量坐標(biāo)系 地面輔助

13、坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系 像平面坐標(biāo)系像平面坐標(biāo)系 Photo coordinate systemImage space coordinate systemPhotogrammetric coordinates systemGeodetic coordinate systemObject space coordinate system 掃描坐標(biāo)系掃描坐標(biāo)系Scan coordinate system38框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZ關(guān)系？關(guān)系？已知39框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)

14、系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量關(guān)系?內(nèi)方位元素外方位元素關(guān)系?關(guān)系已知？40 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素投影中心對(duì)航攝像片的相對(duì)位置叫做像投影中心對(duì)航攝像片的相對(duì)位置叫做像片的片的內(nèi)方位內(nèi)方位；確定內(nèi)方位的獨(dú)立參數(shù)叫做；確定內(nèi)方位的獨(dú)立參數(shù)叫做內(nèi)內(nèi)方位元素方位元素。 確定投影中心對(duì)像片的相對(duì)位置的參數(shù)；確定投影中心對(duì)像片的相對(duì)位置的參數(shù)；oyx0 x0yoSf 內(nèi)方位元素一般是已知的內(nèi)方位元素一般是已知的 注意x0，y0都為小值都為小值框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系內(nèi)方位元素00,xyfxyz41

15、 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素框標(biāo)坐標(biāo)系、像平面坐標(biāo)系、框標(biāo)坐標(biāo)系、像平面坐標(biāo)系、像空系之間的關(guān)系像空系之間的關(guān)系oyx0 x0yoSfxyz xx yy0 x0ya ），（yx a ），（fyx00,xyf42 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素每條攝影光線在像空系中有一個(gè)確定的方向。作用：作用：1、像點(diǎn)的框標(biāo)坐標(biāo)系向像空系的、像點(diǎn)的框標(biāo)坐標(biāo)系向像空系的改化；改化；2、確定

16、攝影光束的形狀；、確定攝影光束的形狀； SxyoaAfzxy),( yx00,xyf43框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量關(guān)系?內(nèi)方位元素外方位元素關(guān)系? 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation關(guān)系已知？00,xyf44SoAaxyxyxyzGXGYGZOTXTYTZ外方位元素外方位元素像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系外方位元素關(guān)系?45 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation外方位元素外方位元素外方位線

17、元素外方位線元素: :確定像空系的原點(diǎn)確定像空系的原點(diǎn)S S在地輔系中的坐標(biāo)；在地輔系中的坐標(biāo)；外方位角元素外方位角元素: :確定像空系三軸在地輔系中的方向。確定像空系三軸在地輔系中的方向。46 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientationSoAaxyxyxyzTXTYTZTO確定像空系的原點(diǎn)確定像空系的原點(diǎn)S S在地輔系在地輔系中的坐標(biāo)；中的坐標(biāo)；SSSZYX、外方位線元素外方位線元素47ZYX確定像空系三軸在地輔系中的方向。確定像空系三軸在地輔系中的方向。Soxyxyz、x、yV、 四四 像片的方位元素像片的方位

18、元素Element of orientationElement of orientation外方位角元素外方位角元素48、xx、x作用作用XZzxY、49oxyyxzSYXZo x OMN、xxh、x作用作用50第一次旋轉(zhuǎn)第一次旋轉(zhuǎn) xXYXYZS、x繞繞Y軸軸xYXZXY51、x第二次旋轉(zhuǎn)第二次旋轉(zhuǎn)繞繞 軸軸 xyXSZX YXYo52、x繞繞 軸軸第三次旋轉(zhuǎn)第三次旋轉(zhuǎn) Sxyyxzoz53、xY-X-Z、xxOoyyxzSYXZo x MNh以以Y Y為主軸的外方位角元素為主軸的外方位角元素54xyyxzSYXZo y Ny、yOMEh55、y、yX-Y-ZxyyxzSYXZo y NOME以以X X為主軸的外方位角元素為主軸的外方位角元素56V、VoyyxzSYXZoVONXYx57V、Z-X-ZV、xoyyxzSYXZoVONXY以以Z Z為主軸的外方位角元素為主軸的外方位角元素58框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量關(guān)系?內(nèi)方位元素外方位元素關(guān)系? 四四 像片的方位元素像片的方位元素Element of orientationElement of orientation關(guān)系已知00,xyfSSSZYX、 、x 、yv、線元素：角元素：內(nèi)方位元素3個(gè)，外方位元素6個(gè)。5