第三章 航摄像片解析课件.ppt

第三章　航摄像片解析 主要内容：航摄像片上的特殊点、线；透视旋转定律；摄影测量采用的坐标系；航摄像片的内、外方位元素；空间直角坐标的变换；倾斜误差及投影差。 重点：摄影测量采用的坐标系；航摄像片的内、外方位元素；空间直角坐标变换。 难点：空间直角坐标变换。 §3-1　航摄像片为中心投影 投影：在画法几何中，采用一组假想的光线将物体的形状投射到一个面上技术(在该面上得到的图形也称为投影)。投影光线称为投影线。 平行投影：假想的投射光线组如是平行线组，这种投影称为平行投影。 正射投影：平行的投影线且与投影面垂直时，这种投影称为“正投影”或“正射投影”。 中心投影：当投影的光线组通过一个点的投影。 航摄像片是地面景物的摄影构像，这种影像是由地面上各点发出的光线通过航空摄影机物镜投射到底片感光层上所形成的。这些光线会聚于物镜前节点S1(图3-1)，而从后节点S2投射到底片平面上。当物镜没有像差时，从后节点出发的投射光线的方向保持不变。为了几何作图的方便，可把后节点连同像片一起平移到使后节点与前节点重合，当作一个点看待，并称它为投影中心。航摄像片上的地面构像就可认为是由地面各点指向投影中心的直线投射光线所形成的。这样所得到的影像属于中心投影。 当成像面位于投影中心与地面之间时，称为正片位置；而当投影中心位于成像面与地面之间时的成像面称为负片位置。正片位置和负片位置是处在投影中心两侧各像点一一对称的位置，几何特性保持不变，所以摄影测量仪器的结构以及今后讨论有关问题时，即可采用负片位置，也可采用正片位置。 中心投影(透视构像)的基本特性如下： 1、点：中心投影仍为点；但构像上点在物空间与之对应的就不一定是一个点，也可能是一条空间直线。 2、直线：中心投影一般是直线，除非该直线与投射光重合，其构像为点；但构像上一条直线，在物空间与之相对应的就不一定是一条直线。 §3-2　航摄像片上的特殊点、线以及透视对应的点、线和面 在航摄像片上除了前面提到的像主点外，还有其它特殊的点和线，以及透视相关的点、线和面。 图3-4中，P是像片平面，S是投影中心，E是水平的地面，o点是像主点。oSO是摄影机轴，或称摄影方向。摄影方向与铅垂线nSN之间的夹角α称为航摄像片的倾角。铅垂射线与像片面的交点n称为像底点；在地面上的透视对应点N称为地底点。倾角α的平分线与像片面的交点c称为等角点；在地面上的透视对应点以C表示。 包含摄影机轴oSO的铅垂面W，称为主垂面。因此主垂面与像片面、物平面相垂直。主垂面与像片面的交线称vv为主纵线。像主点、像底点和等角点都位于主纵线上。主垂面与地平面的交线VV称为基本基本方向线。 特殊点 特殊线 像片面与地平面的交线tt称为透视轴。透视轴上的点可理解为既点物点，又是像点，称为二重点。 在像片上与主纵线正交的直线统称像水平线。通过像主点的水平线称为主横线；通过等角点的水平线称为等比线。诸水平线与透视轴平行。 通过投影中心作平行于地平面的平面ES称为像地平面或合面。合面与像片面的交线hihi称为像地平线，也称合线。合线与方纵线的交点i称为主合点。在合线上的其他点，通称合点。 在图3-4中形成的SiVI四边形称为极限平行四边形。 航摄像片上特殊点、线之间的相互关系，可从图中诸直角三角形求得： on = oS tg = f tg (3-1) oc = oS tg = f tg (3-2) oi = oS ctg = f ctg (3-3) S i = (3-4) iV = S I = (3-5) NC = H tg (3-6) NO = H tgα (3-7) 在三角形Sic中，∠iSc =∠icS =90°－ (∠iSc =∠nSi－∠nSc；∠icS =180°－∠Soc－∠cSo) 故 ci = S i = I V = (3-8) 从以上各式可以看出，在像片水平(α= 0)的情况下，on和oc都等于零，这说明水平像片上像底点、等角点和像主点相重合；而oi、Si和ci等于无穷大，亦即主合点i在无穷远处。 §3-3　透视作图的基本方法 对于地面为水平面的航摄像片，像平面和地平面存在透视对应关系。在讨论单张像片测图时，常常需要作出直观的透视图，这有助于建立空间概念和理解问题。透视作图的基本方法，在确定了投影中心S、合线hh和透视轴tt的基础上，利用合点和二重点，或遁点和二重点就可以从像平面上的点、线求出地平面上透视对应的点、线；反之亦然。 一、合点、遁点和二重点(略)