航摄像片的方位元素

《摄影测量学》
航摄像片的方位元素
A
1
主要内容
• 一、摄影测量常用坐标系
• 二、航摄像片的内、外方位元素
• 三、空间直角坐标变换
A
2
航摄像片是地面的中心投影。 如何建立像点与地面点之间的关系？
S
f
a o
数学分析方法
第一步：数学描述，建立坐标系 第二步：建立关系方程
？
A
A
3
§3.1 摄影测量常用坐标系
A
34
3）以Z轴为主轴的A、、
A
14
1像片的内方位元素：摄影物镜后节点与像片 之间相互位置的参数
S
f y
o y0
c x0
x
恢复内方位元素可恢复摄影时的摄影光束
A
15
内方位元素 框标坐标系
像空间坐标系
x0 , y0 , f
确定投影中心对像片的相对位置的参数； 投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片 的内方位；确定内方位的独立参数叫做内方 位元素。
Z Z '
S
Y YX '' X
Y X
Y 'X
'
28
1) 、、 系统
S-X'Y'Z'
S-XYZ
绕 X'轴
第二次旋转
Z Z''' Y'' Y' X'
S
X''
x
Y'' oy’ X''
X '
A
29
1) 、、 系统
S-XYZ
S-xyz
绕 Z轴
y zz Z
S
第三次旋转
Y x X''
y Y x
X'' o
o
x
P
A
7
3
地
面
测
量
坐
标
系
(t
zt
-
Xt
Yt Zt) t
z y
sx
y ox a
xt
A
yt
A
地面测量坐标为国家 统一坐标系，平面坐 标系为高斯-克吕格 三度带或六度带1980 西安坐标系，高程坐 标系为1985黄海高程 系
8
4 像空间辅助坐标系(S-XYZ)
zt xt
t
Z
z
y
s
yt
A
Y
x X
y
o
x
1、
像
Y
平
表示像点在
面
直
像平面内位
角
P
X
置的平面直
坐
标
角坐标系。
系
A
5
1像平面直角坐标系(p-xy)
y y’ y
o
x’
p
x
p
框标坐标系 像主点坐标系 辅助点坐标系 x 主纵线坐标系
像平面坐标系与框标坐标系的转化： x x x0 y y y0
A
6
2像空间直角坐标系(S-xyz)
yz
s
x
y -f
s-xyz
s-XYZ P-Xp Yp Zp M- XtpYtp Ztp
过渡坐标系
A
12
问题的引出
像点
摄 影 测 量 地面点
zy
框标坐标系
S
x
关系？
y
像空间坐标系 关系？
a
x
o
地面辅助坐标系
Z
G
已知
ZT
X
大地坐标系
YT
G
OT
A
O
XT
A
Y G 13
§3.2 航测像片的方位元素
方位元素：确定摄影时摄影物镜（摄影中心） 、像片与地面 三者之间相关位置的参数
•线元素 •角元素
外方位线元素:确定像空系的原点S在地辅系中的坐标； 外方位角元素:确定像空系三轴在地辅系中的方向。
A
23
外方位线元素
zy
确定像空系的原点S在地辅系 中的坐标；
S
x
y
X S、YS、ZS
a
o
x
ZT
YT
A
OT
XT
A
24
外方位角元素
确定像空系三轴在地辅系中的方向。
1) 、、 系统 2) 、、 系统 3) A、、V 系统
大地坐标系
x0 , y0 , f
内方位元素
?????
？？
A
21
外方位元素
像空间坐标系 关系?
地面辅助坐标系
外方位元素
zy
S
x
y
a
x
o
确定摄影时像空系在地辅系中
Z
位置和方向的元素叫做航摄像片 ZT
G
A
的外方位元素。
X
YT
G
OT
A
OYBiblioteka XTG22
外方位元素 确定像空系在地辅系中位置和方向所需要 的元素。
上 的投影与Z轴的夹角。
侧滚角。主光轴与其在XZ
坐标面上的投影之间的夹角。
旋角。Y轴在xy坐标面上 的投影与y轴的夹角。
作用
、 确定z轴的方向 确定x，y轴在自身平面内
的方向 A
yZ z
逆时针方向为正 Yx
S
X
x
y
h
x
o
O
N
M
27
1) 、、 系统
S-XYZ 绕Y轴
S-X'Y'Z'
A
第一次旋转
内方位元素
zy S
x
f y
o x 0 oy 0
x
注意 • 内方位元素一般是已知的
• x0，y0都为小值
A
16
内方位元素 x0 , y0 , f
框标坐标系、像平面坐标系、 像空系之间的关系
zy
S
a 在框标坐标系中的坐标为（x，y）
x
f y
a 在像空系中的坐标为（x，y， f）
xxx0
ox 0 oy 0
S
Z Y
A
p X
A
19
三个直线元素，描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐 标值(Xs、Ys、Zs)。三个角元素(、、)，表示摄影光束空 间姿态(像片在摄影瞬间空间姿态的要素）
S
Zs p
Z Y
Ys
A Xs
X
A
20
像点
摄 影 测 量 地面点
框标坐标系 关系?
像空间坐标系 关系?
地面辅助坐标系 关系已知
角元素： 、xy、、、、、v
内方位元素3个，外方位元素6个。
A
32
1）以Y轴为主轴的、 、
Z Y
S
X
y
Zs
x
Z Y
o
Ys N
ox
A
Xs
X
A
航向倾角 旁向倾角 像片旋角
33
2）以X轴为主轴的，、 ， 、 ， Z Y
S
X
y
，
Zs
x
Z Y
， ，
oY
o
Ys N
A Xs
X
旁向倾角， 航向倾角, 像片旋角，
Z Y
zy
S
x
X
y
o
x
A
25
1) 、 、
倾角。主光轴轴在XZ坐标面
上 的投影与Z轴的夹角。
侧滚角。主光轴与其在XZ
坐标面上的投影之间的夹角。
旋角。Y轴在xy坐标面上
的投影与y轴的夹角。
作用
X
、
确定z轴的方向
确定x，y轴在自身平面内
的方向 A
逆时针方向为正
Z z
Y
26
1) 、 、
倾角。主光轴轴在XZ坐标面
x
yy y0
A
17
内方位元素 x0 , y0 , f
每条摄影光线在像空系中有一 个确定的方向。
作用： 1、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；
A
z
y S
x
f
y o
a(x, y)
x
A
18
2像片外方位元素：已建立的摄影光束，确定像片摄
影瞬间在地面直角坐标系中空间 位置和姿态的参数
A
30
1) 、、 系统
P-XPYPZP 摄影测量 坐标系
、、
Y-X-Z
S-xyz 像空系
以Y为主轴的外方位角元素
yZ z
Y
x
S
X
y
h
x
o
O
N
A
M
31
像点
框标坐标系
x0 , y0 , f
关系?
内方位元素
摄
像空间坐标系
影
关系?
外方位元素
测 量
地面点
地面辅助坐标系 关系已知
大地坐标系
线元素： X S、YS、ZS
9
5
原点为地面某一控制
点，Ztp轴与地面测量
地 坐标系的Zt轴平行，
面
Xtp轴与航线一致
s
摄
影
Ztp
测
y ox a
量
Ytp
坐
A
标
M
Xtp
系
A
10
Z
摄影测量中的各种坐标系
zy Y x
s
X
Ztp
Ytp
M
Xtp
A
11
航空摄影测量的研究
框标坐标系 像平面坐标系