摄影测量学基础第3章 单张像片的解析基础

• 此 外 ： 航向、旁向重叠度小于最低要求时,称航摄 漏洞,需要在航测外业做补救。当摄区地面起伏较 大时,还要增大重叠度,才能保证像片立体量测与拼 接。
• 应当指出,随着航空数码相机的应用,已有航向重叠 度大于80%、旁向重叠度在40%~360%的大重叠度 航空摄影测量出现;利用三线阵传感器摄影,还可具 有100%的重叠度。
3、中心投影 [Central Projection]
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。投影光线会聚的点S称为投影中心。
负片位置： 正片位置：
投影中心
－摄站
投影中心位于物体和投影平面之间。 投影中心位于物体和投影平面同侧。
S
S
S
§3.2 中心投影
4、中心投影主要特性 [Main Features of Central Projection]
投射线互相平行的
投射线垂直于投影平面的
投影，叫做平行投影。 平行投影称为正射投影。
§3.2 中心投影
2、平行投影与正射投影
[Parallel Projection & Orthographic Projection ]
AB
D C
地形图 a0 b0 c0 d0
地形图在局部范围内是地面的正射投影！
§3.2 中心投影
受技术和自然条件限制，飞机往往不能按预定航线飞行 而产生航线弯曲，造成漏摄或旁向重叠过小。一般要求航 摄最大偏距与全航线长之比不大于3%。
5、像片旋角
相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的 夹角称为像片旋角。
有像片旋角k会使重叠度受到影响，一般要求不超过60， 最大不超过80。
航线方向
航线方向
小比例尺
1：20000～1：30000 1：35000～1：55000
1：25000 1：50000
（一）摄影比例尺与摄影航高
航高是指摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的高度。根 据基准面的不同，航高可分为相对航高和绝对航高。相对航高 是指摄影瞬间摄影物镜相对于被摄区域内地面平均高程基准面 的高度；绝对航高是摄影瞬间摄影物镜相对于平均海平面的高 度，是摄影瞬间摄影物镜的真实海拔高度。
1、色调
• 色调指的是一幅画中画面色彩的总体倾 向，是大的色彩效果。清晰、色调一致。
2、像片重叠
为满足测图需要，在同一条航线上，相邻两像片应有一定的影像重叠， 称为航向重叠。航向重叠一般要求60～65％，最小不得小于53%，在 大比例尺测图时要求达到85％左右。
测图需要两相邻航带摄区之间也要有一定得重叠用以联系相邻航带的 摄区拼接，称为旁向重叠，旁向重叠不少于20％，由于空中摄影飞行时 不易保持两航线间的平行性，一般取30％～40％.最小不得小于15%。
一、航摄像片上的重要点、线、面
(7)像底点n:过投影中心 S 的铅垂线与像平面的交点。 (8)地底点N：铅垂线与地面E的交点，n在地面上的透视
对应点。S到N的距离即航高H。
(9)等角点c：倾角的平分线与像平面的交点。地面上的 对应透视点用C来表示。
(面10)主垂面W：过主光轴So和铅垂线Sn的铅垂面。主垂
§3.2 中心投影
§3.2.1 投影、正射投影和中心投影
1、投影[Projection] 用一组假想的直线将物体形状向几何面投影成像,称之
为投影。
物点、像点、投射线、像面（承影面，投影平面）
物点
像面
投射线 像点
§3.2 中心投影
2、平行投影与正射投影
[Parallel Projection & Orthographic Projection ]
测中比例尺地形图时，航摄比例尺接近测图比例尺；
测小比例尺地形图时，航摄比例尺大于测图比例尺；
比例尺类型 大比例尺
中比例尺
航摄比例尺 1：2000～1：3000 1：4000～1：6000 1：8000～1：20000
1：10000～1：30000
成图比例尺 1：500 1：1000 1：5000
1：10000
1l mL
我们所说的摄影比例尺，是指平均 比例尺，当取摄区内的平均高程面作 为摄影基准面时，摄影机的物镜中心 至该面的距离称为摄影航高，一般用 H表示，摄影比例尺表示为
f为摄影机主距。
1 f mH
摄影比例尺越大，像片地面分辨率越高。
（一）摄影比例尺与摄影航高
测大比例尺地形图时，航摄比例尺小于测图比例尺；
• 点的中心投影一般是点。 • 线段的中心投影一般是线段。 • 相交线段的中心投影一般是相交线段。 • 空间一组不与像片面平行的平行直线，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。 • 空间曲线的中心投影也是平面曲线。
航片是地面景物的中心投影
航片是地面景物的中心投影； 地形图（包括影像地图）是地面景物的正射投影；
也是一种过渡坐标系，它以摄影中心为z 坐标原点，相对统一的坐标系。在航空摄 影测量中通常以铅垂方向为w轴，也可取 S 某一竖直方向，取航线方向为u轴，构成右 手坐标系，平行于地面摄影测量坐标系。
y
x y
a
x
o
A
二、物方坐标系
5、摄影测量坐标系D-XpYpZp
摄影测量的主要任务是根据像片上像点的平面坐标， 解求对应的地面点的大地坐标。
一、像方坐标系 1、框标坐标系p-xy; 2、像平面坐标系o-xy； 3、像空间坐标系S-xyz； 4、像空间辅助坐标系S-uvw
二、物方空间坐标系 5、摄影测量坐标系A-XpYpZp； 6、大地坐标系D-XtYtZt。
一、像方坐标系
与像片面、物平面相垂直。
(底11)主纵线vv： 主垂面W与像平面的交线。像主点、像
点和等角点都位于主纵线上。
一、航摄像片上的重要点、线、面
(12)摄影方向线VV：主垂面与地平面的交线。 (13)透视轴TT:像片面与地平面的交线。透视轴上的点可
理解为即是物点双是像点，称为二重点。 (14)合面Es：通过投影中心作平行于地平面的平面。 (15)合线hihi ：合面与像片面的交线。 (16)主合点i ：合线与主纵线vv的交点。 (17)合点：合线上的其它点的通称。是E面上一级平行于vv
二、摄影的基本要求
空中摄影过程,实质上是将地球表面上的地物、 地貌等信息,穿过大气层,进入摄影机物镜,到达航摄胶 片上形成影像的传输过程。航摄影像仅详细记录了 地物、地貌特征以及地物之间的相互关系,而且记录 摄影机装载各种仪表在摄影瞬间的各种信息。这些 信息及起始数据都能从影像中提取,是航空摄影成图 或建立影像数据库最重要的原始资料之一。
3、像片倾角 摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅垂方向的 夹角为像片倾角。 以测绘为目的的空中摄影多采用竖直摄影方式（下左图） 实际上，由于飞机的稳定性和摄影操作的技能限制，航摄机主 光轴在曝光时总会有微小的倾斜（下右图），按规定要求像片 倾角a一般不大于2°，最大不超过3°。
像 片
地 面
4、航线弯曲
摄影测量的主要任 务之一，即是把记录在 中心投影像片上的地面 景物转换成按图比例尺 的正射投影地图。
a
b
c
S
B
C
A
§3.2.2 航摄像片上的重要点、线、面
中心投影的特别点、线、面：航摄像片往往存在一定的倾 斜角，使得像片上的一些点、线、面具有特殊的性质，这 些点、线、面对于研究航摄像片的几何特性、确定像片与 地面的相对关系具有重要意义。
高程时，这时像片上的一段l与地面上相应的水平距L之比 为摄影比例尺。
同一航线内，各摄影站的航高差不得大于50m。
基本概念
6、框标：设置在摄影机承影面上位置固定的光学机械
标志，用于在像片上建立像方坐标系。
航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。
机械框标
光学框标
基本概念
7、摄影基线：航向方向相邻两个摄影站之间的距离。
P1 S1
B
P2 S2
E B:摄影基线
基本概念
8、像对：航向方向相邻两张像片组成一个像对。
理想像对：相邻两像片水平、摄影基线水平组成的像对
正直像对：相邻两像片水平、摄影基线不水平组成的像对
竖直像对：相邻两像片不严格水平、摄影基线不水平组成的像对。
p1
p2 p1
P2
S1
S2
S1
S2
E
E
理想像对
正直像对
线的平线束在P面上的构像的会聚点。
二、重要点、线的数学关系
若只画主垂面上的点、线，可得到简化的透视变换图；
3个相似等腰三角形 iSc, VcC, JSC,顶角为α；
1个平行四边形SiVJ v
J
S
f
i
o Hc
n
vN
C
on f tg
Si ci f sin
SJ iv H sin
V O
oc f tg 2
一、航空摄影的基本知识
基本概念
1、摄影机主距：航空摄影机物镜中心至底片平面的距
离是固定值，与物镜焦距基本一致 。
基本概念
2、航高H：摄影机相对某一水准面的高度。
3、相对航高：摄影机相对某一基准面的高度。
（通常基准面取测区地表平均高程平面，有H=mf）
4、绝对航高：摄影机相对平均海水面的高度。 5、摄影比例尺：摄影像片当作水平像片，地面取平均
1、框标坐标系（右手坐标系）
➢ 框标坐标系(p- xp yp)
原点：框标连线交点P x轴：航向框标连线方向 y轴：旁像框标连线方向
一、像方坐标系
2、像平面坐标系o-xy
表示像点在像平面上的坐标。
O-xy以像主点为原点。x,y轴分别平行于框标坐标系的
x,y轴。
y
S