1 Engineering PhotogrammetryEngineering Photogrammetry 2 航空摄影的飞行质量航空摄影的飞行质量的要求的要求 航摄比例尺与航高 航片的重叠度 像片的倾斜角 航线弯曲度 航片旋偏角 小于小于5%5% 航向航向6060，旁向，旁向3030 3 3度度 3 3 6 6度度 3 摄影测量是通过量测像片来获得地面目摄影测量是通过量测像片来获得地面目 标的几何信息，这就要研究标的几何信息，这就要研究像片和地面之间像片和地面之间 的几何投影关系的几何投影关系。 A a 4 为什么相交？ 航空影像具有什 么几何特点？ 5 投影定义、中心投影与平行投影 中心投影的主要特征（重点） 透视变换定义 透视变换中的特别点、线、面 主垂面内的几何关系(重点) 内容安排 五种常用的坐标系统 像片的内方位元素 像片的外方位元素 6 一 航摄像片的投影关系及其特征 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。 物点、像点、投射线、像面（承影面） 物点 投射线 像面 像点 7 2、平行投影与中心投影 Central Projection & Parallel Projection 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 航摄像片的投影关系及其特征 8 A B C D 地形图a0 b0 c0 d0 地形图在局部范围内是地面的正射投影！ 航摄像片？ 2、平行投影与中心投影 一一 航摄像片的投影关系及其特征航摄像片的投影关系及其特征 地形图是地面的什么投影？ 9 10 S 投影中 心 Center of Projectio n (COP). 摄站 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 S 2 2、中心投影与平行投影、中心投影与平行投影 Central Projection & Parallel Projection Central Projection & Parallel Projection 11 2、中心投影与平行投影 Central Projection & Parallel Projection S f f A B b a b a阳位与阴位之间 的关系及转换 主距 Principal distance 12 2 2、中心投影与平行投影、中心投影与平行投影 Central Projection & Parallel Projection Central Projection & Parallel Projection 航摄仪焦距(Focus Length)：物镜节点到焦点的距离 像片主距（Principal distance）：物镜节点到像平面的 距离 关系？ S 焦距f 焦点F 主光轴 像平面 主距d 物距D a像点 物点A 13 3 3、航片是地面的中心投影、航片是地面的中心投影 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。 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 点的中心投影是_。 线段的中心投影是_。 相交线段的中心投影是_。 空间一组不与承影面平行的平行直线的中心投影 是_。 平面曲线的中心投影是_。 空间曲线的中心投影是_。 14 点的中心投影 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 A S a B 15 线段的中心投影 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 A S a C c D B (d) E 16 相交线段的中心投影 A B KS a b 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 A B D C s b d a c 17 空间一组不与承影面 平行的平行直线的中心 投影。 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 s i i i 线束的顶点是由过投影 中心并与空间平行直线相平 行的投射线与承影面的交点 ，称为合点。 合点：空间一组不与承 影面平行的直线无穷远点处 的中心投影。 18 为什么相交？ 19 A B S 平面曲线的中心投影 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 a b 20 空间曲线的中心投影 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 S A B C a b c 21 点的中心投影一般是点（特例）。 线段的中心投影一般是线段（特例）。 相交线段的中心投影一般是相交线段。 （特例） 空间一组不与承影面平行的平行直线，其中 心投影为一平面线束。 平面曲线的中心投影一般是平面曲线。 （特例） 空间曲线的中心投影是平面曲线。 4 4、中心投影的主要特征、中心投影的主要特征 22 二二 透视变换及其特别点、线、面透视变换及其特别点、线、面 1 1、透视变换定义、透视变换定义 （Definition of the Perspective TransformDefinition of the Perspective Transform） 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 S P 23 2 2、透视变换中的特别点、线、面、透视变换中的特别点、线、面 （Especial PointsEspecial Points、LinesLines、Planes Planes ） 基本要素（S、P、T） 主垂面（W） 特殊面（3）： 真水平面（G） 遁面（R） 二二 透视变换及其特别点、线、面透视变换及其特别点、线、面 T P W S G R 24 T 特殊线（8）： 透视轴（tt） 基本方向线（KV） 主纵线（iV） 灭线（kk） 真水平线（gg） 主垂线(SN) 2 2、透视变换中的特别点、线、面、透视变换中的特别点、线、面 （Especial PointsEspecial Points、LinesLines、Planes Planes ） t t V N P W i g g G R K k k S 25 特殊点（9）： 像主点（o） 地主点（O） 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） T t t N P W i g g G R K k k S o O ho ho c C hc hc n V 主横线(hoho) 等比线(hchc) 2 2、透视变换中的特别点、线、面、透视变换中的特别点、线、面 （Especial PointsEspecial Points、LinesLines、Planes Planes ） SO：主光轴 26 S A0 a a0 An N 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. 2 2、透视变换中的特别点、线、面、透视变换中的特别点、线、面 （Especial PointsEspecial Points、LinesLines、Planes Planes ） 底点特性 27 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. S A0 a a0 An N 28 iS=KV=ic=f/sin iV=SK=KC= ? Vc=VC=iV-iS= ? io= oc= on= cn= KN= ? NC= ? NO= ? CO= ? n N c CK V o O Si 3 3、主垂面内的几何关系、主垂面内的几何关系 （Geometry Of Principal Vertical PlaneGeometry Of Principal Vertical Plane） 透视平行四边形（iSKV） 透视指数 Page 24 H 29 ？ 数学分析方法数学分析方法 第一步：数学描述，建立坐标系第一步：数学描述，建立坐标系 第二步：建立关系方程第二步：建立关系方程 A a o S f 航摄像片是地面的航摄像片是地面的中心投影中心投影。 如何建立如何建立像点像点与与地面点地面点之间的关系？之间的关系？ 30 飞行方向 1、框标坐标系(o-xy) 三三 常用的坐标系统常用的坐标系统 o x y 如何表示像点量测坐标？ J I A o x y 2、扫描坐标系(AIJ) 用于表示扫描后数字影像的 量测象素坐标 31 飞行方向 1、框标坐标系(o-xy) 三三 常用的坐标系统常用的坐标系统 o x y 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。 3 3、 大地坐标系大地坐标系 用于表示像点量测坐标。 32 三三 常用的坐标系统常用的坐标系统 SO：主光轴 33 S o A a 像平面坐标系像平面坐标系 o-xyo-xy 表示像点在表示像点在像平面像平面内位置内位置 的平面直角坐标系。的平面直角坐标系。 x y x y 三三 常用的坐标系常用的坐标系 原点、轴向、作用 ox y y x o a y x 2D 3D ？ 34 S o A a x y x y S y x y x a -f y x z 像空间坐标系 s-xyz 表示表示像点在像方空间位置像点在像方空间位置 的空间直角坐标系。的空间直角坐标系。 x y z 原点、轴向、作用 三三 常用的坐标系常用的坐标系 (x,y,-f) (x,y,-f) O 右手系 ？左手系 35 摄影测量坐标系 S-XYZ 原点、轴向、作用 像空间和物空间过渡性的坐像空间和物空间过渡性的坐 标系；标系； 用于表示模型空间各点的位用于表示模型空间各点的位 置，也可表示像点的空间位置，也可表示像点的空间位 置。置。 X X轴大体上与航线方向或者轴大体上与航线方向或者 反方向一致，反方向一致，Y Y、Z Z轴分别接轴分别接 近水平和铅垂。近水平和铅垂。 右手系右手系 S o A a x y x y x y z X Z Y X Z Y X Z Y X Z Y M 三三 常用的坐标系常用的坐标系 36 原点、轴向、作用 S o A a x y x y x y z 地面辅助坐标系 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。 简称地辅系。 三三 常用的坐标系常用的坐标系 37 1、常用的坐标系统(Coordinate System) 像空间坐标系 摄影测量坐标系 地面辅助坐标系 大地坐标系 像平面坐标系 三三 常用的坐标系统常用的坐标系统 Photo coordinate system Image space coordinate system Photogrammetric coordinates system Geodetic coordinate system Object space coordinate system 扫描坐标系 Scan coordinate system 38 框标坐标系 像空间坐