航摄像片的投影关系共36页
摄影测量学_3_单张航摄像片解析
b 3 sin
c 1 sin cos cos sin sin
c 2 sin sin cos
sin cos
c 3 cos cos
旋转矩阵R为正交矩阵，有
矩阵中各元素称为方向余弦，它们是外方位角元素
的函数，各值分别为
2.以Z为主轴的Aακ系统
原点：框标连线交点P
y轴：航向框标连线方向 轴：旁向框标连线方向 •
xห้องสมุดไป่ตู้
y
2、像平面直角坐标系 （O-xy）
原点：像主点o
x、y轴：分别平行于p-xy的坐标轴
二、像空间直角坐标系（ S-xyz ）
z
原点：投影中心
x、y轴：分别平行于o-xy的x、y 坐标轴
z轴：主光轴方向（os方向为正）
a（x,y,-f）
（Xs,Ys,Zs)为投影中心Ｓ在地面坐
标系中的坐标，待定；
ai、bi、ci 9个方向余弦中含有三个
外方位元素，待定。
一、空间后方交会的基本公式 ATAXATL0
把共线条件方程式按泰勒级数展开
V AXL
2n1 2n661 2n1
用新的符号表示各偏导数后为
v x a 1 d 1S X a 1d 2 S Y a 1 d 3S Z a 1d 4 a 1 d 5 a 1d 6 lx v y a 2 d 1S X a 2d 2 S Y a 2 d 3S Z a 2d 4 a 2 d 5 a 2d 6 ly
a3(XAX)sb3(YAYs)c3(ZAZs)
展开得
X
Y
a11 x a12 y a13 a31 x a32 y 1
a 21 x a 22 y a 23
（1 ） （2）
a 31 x a 32 y 1 （3）
遥感成像原理.pptx
摄影成像
• 摄影机—多光谱摄影机 可同时直接获取可见光和近红外范围内若干个分波段影像。有三种类型： 多相机组合型、 多镜头组合型和光束分离型。
➢ 多相机组合型:是将几 架相机同时组装在一个 外壳上，每架相机配置 不同的滤光片和胶片， 以获取同一地物不同波 段的影像
第9页/共48页
摄影成像
• 摄影机—多光谱摄影机 ➢ 光束分离型:是用一个
第20页/共48页
摄影像片的几何特征
• 像点位移
r
在中心投影的像片上，地形的
起伏除引起像片比例尺变化外，
还会引起平面上的点位在像片位
置上的移动。其位移量就是中心
投影与垂直投影在同一水平面上
的“投影误差”。
hr
H
r：像点到像主点的距离
第21页/共48页
摄影像片的几何特征
由 hr 可以看出：
摄影成像
• 摄影机 摄影机是成像遥感最常用的传感器，可装载在地面平台、航空平台以及航天平 台上，有分幅式和全景式摄影机之分。
第2页/共48页
摄影成像
• 摄影机—分幅式摄影机
一次曝光得到目标物一幅
像片，镜头分常角（视场
角50o～70o）、宽角（视
场角70o～105o）和特宽
角（视场角105o～135o），
比辐射率：亮度温度与绝对温度之比 第30页/共48页
微波遥感的特点
• 对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力 该特性可用来探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标，以及埋藏于 地下的工程、矿藏、地下水等。
• 对海洋遥感具有特殊意义 微波对海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面风、海浪等） 的观测。
H
• 位移量与地形高差h成正比 • 位移量与像主点的距离r成正比 • 位移量与摄影高度（航高）H成反比
第7章 航摄像片及其航测知识.doc
第7章航摄像片及其航测知识目录第7章航空遥感及其航测知识 (1)§7.1航空摄影及其资料 (1)7.1.1 航空摄影 (1)7.1.2 航空摄影资料 (10)§7.2航摄像片的几何特征 (14)7.2.1 投影性质 (14)7.2.2 航摄像片的特征点线 (19)7.2.3 航摄像片的像点位移 (22)7.2.4 航摄像片的方向偏差 (31)7.2.5 航摄像片的比例尺 (34)§7.3航摄像片的立体观测与纠正转绘 (39)7.3.1 航摄像片的立体观察 (39)7.3.2 航摄像片的立体量测 (47)7.3.3 航摄像片的纠正与转绘 (53)第7章航空遥感及其航测知识航空遥感是指载体为飞机或气球所进行的遥感，它是遥感技术一个非常重要的组成部分。
目前主要是应用各种摄影方法获取影像资料，进行专业分析应用。
本章主要对航空摄影、航摄像片及其特征，航摄像片立体观测、纠正等航测知识进行重点介绍，为以后的专业解译和应用打下基础。
§7.1 航空摄影及其资料7.1.1 航空摄影航空摄影是将航摄仪安装在飞机上，按照一定的要求对目标物摄影，获取影像资料的过程。
其目的是得到并向用户提供合乎质量要求的像片产品。
航空摄影根据摄影的地区和范围，分为单站摄影、路线摄影和区域摄影。
根据摄影机的主光轴在摄影瞬间的位置，分为垂直航空摄影和倾斜航空摄影。
前者在摄影时主光轴偏离铅1垂线不大于3°，一般为１°～２°；倾斜摄影此角大于３°。
现在主要应用的是区域垂直航空摄影。
1 航空摄影过程航空摄影工作主要包括三个过程：航摄的准备工作、空中摄影、地面摄影处理和航摄质量评价。
(1)航摄的准备工作在航空摄影前，根据航摄目的和任务要求，进行以下工作：①划分摄影分区当航摄区域较大或地形复杂时，需将摄区分为若干个分区摄影。
划分的原则是照顾空中摄影领航技术的水平。
航线不宜太长，同一摄区内地形要大致类同，可采用同一航摄仪以相同的航高进行摄影。
第三章 单张航摄像片解析
2、透视变换的平面作图
将像面、投影中心 和物面三者展开在一 个平面内，并保持其 透视对应关系不变， 同样采用透视变换空 间作图方法，将物面 （或像面）上的点、 线或几何图形在像面 （或物面）上的投影 表示出来，称为透视 变换的平面作图。
综上所述，透视变换作图的基本规则是：
A、找迹点。物面上直线与透视轴的交点。
方位角A：它是主垂面与地面（或物面）的交线VV和 物方坐标系纵轴的夹角。即主垂面的方位角。
像片倾角α：主垂面内摄影方向SO与铅垂方向Z轴的 夹角。
像片旋角κV ：主垂面与像平面的交线（即主纵线） 与像平面直角坐标系y轴的夹角。
AακV转角系统 通常在单张像片作 业中使用，其中α 是小角度，其余两 角为0°－360°之 间。右图中所示的 AακV皆为正值。
第四节 航摄像片的内、外方位元素
为了由像点反求物点，必须知道摄影 时摄影物镜（或投影中心）、像片与地 面三者之间的相关位置。而确定它们之 间相关位置的参数称为像片的方位元素， 分为内方位元素和外方位元素两部分。
一、像片（摄影机）的内方位元素
内方位元素可以确定摄影物镜后节点 相对于像片平面的关系。因此，测图时 可以利用像片的内方位元素建立和摄影 光束完全相似的投影光束。从解析观点 看，利用像片的内方位元素，可将像点 在框标坐标系P-xy中的量测坐标转换成 像空间直角坐标系S-xyz中的坐标，用于 解析计算。它是摄影测量中重要的基本 数据。
线组无穷远点的中心投影。
▪ 主合点（合线与主纵线的交点）是地面上一组 平行于摄影方向线的无穷远点的构像。
2、重要点、线的一些数学关系
参照上图可求得像底点n、等角点c和主合点i到
像主点的距离为
on f tan
第二章 航空摄影与航摄像片
航
线
弯
曲
l
L
航线弯曲度：航 线最大弯曲矢量 与航线长度之比 的百分数。要求 航线弯曲度<3%
一张像片上相邻主点连线与同方向框
标连线间的夹角。要求像片旋角<60
像
片
o2
旋
o1
角
像片旋角过大会减少立体像对的有效范围
§2.2 航摄像片与地形图
投
投影：用一组假想的直线将物体向几何面投射
影
方
投影射线：投影的直线
§2.3 航摄像片上重要点线面
Es S ho
hi P v
i
hc o
T
c
W hi
面：地面E 像片面P 主垂面W 真水平面Es
线：迹线TT 主光线SoO
n
ho
J
V v N hcC O
T
V E
点：摄影中心S 像主点o 地主点O 像底点n 地底点N
等角点c 地面等角点C 主合点i 主遁点J
主垂线SnN 摄影方向线VV 主纵线vv 等角线ScC 主合线hihi 主横线hoho 等比线hchc
直
像片
S
摄
影
A
铅垂线
摄影机主光轴
§2.1 航空摄影与航摄像片
航空摄影
沿航线方向相邻两张 像片应有60%左右的航 向重叠，相邻航线间 的像片应有30%左右的 旁向重叠
航
1
23
向
重
叠
px
度
Lx
px %
px Lx
100%
І-1
旁
Ly
向
重
py
叠
Ⅱ-1
度
py%
py Ly
航空摄影技术 ppt课件
H’：立体模型中，模型点离开立体镜透视中心的距离。
18
ppt课件
1.4.3 垂直夸大(超高感)
垂直夸大是造成坡度夸大的直接原因。 坡度夸大：设地面本身的坡度是a,立体观测时立 体模型中对应的坡度为a'，立体模型的坡度夸大 为S=a'/a。
19
ppt课件
1.4.4构架航线
构架航线是指摄影测区内，为减少野外控制点的布设 ，在航线两端加飞的若干条与测图航线垂直的航线。 同义词：控制航线；骨架航线 。
A. 构架航线的摄影比例尺应比测图航线的摄影比例尺 大25％左右，航向重叠度应不小于80％，应保证隔号 像片能构成正常重叠的立体像对。
B.位于测区周边的构架航线，要保证其像主点落在测 区边界线之外，两端要超出测区边界线四条基线。
C. 位于摄区内部的构架航线，应保证其像主点落在所 跨乘的图廓线两侧测图航线半条基线的范围内。
GSD的确定？地面分辨率的选择2011
GSD决定着最高测图精度和判读能力。
测图比例尺
1﹕500 1﹕1 000 1﹕2 000 1﹕5 000 1﹕10 000 1﹕25 000 1﹕50 000
地面分辨率值（cm） ＜8
8～12 15～25 30～40 40～50 50～60 60～100
25
ppt课件
H
S
f
h
r a 像点
H-h n a0
h h • r h • r
H 为地物点相对基准面的 高差
H为基准面航高
A 地面点
h
N
R
A0
A’
32
ppt课件
航摄仪的焦距
(2)航摄仪检定、测图比例尺和摄影比例尺或空间分辨率；
航空遥感-航空像片的几何特征
思考题
1 中心投影的概念，并说明中心投影与垂直投影 的区别。 2 简要的介绍航空像片上主要的点和线。 3 什么是航空像片的比例尺，并介绍其计算方式。 4 什么是像点位移，简要的介绍投影差的规律与 倾斜误差的规律。
（二）因像片倾斜引起的像点位移（又称倾斜误差）
一、航空像片投影
（一）中心投影
中心投影，就是空间任意直线均通过一固定点（投影中心）投射 到一平面（投影平面）上而形成的透视关系。
一、航空像片投影
（二）中心投影成像特征
在中心投影上，点的像还是点。 直线的像一般仍是直线，但如 果直线的延长线通过投影中心 时，则该直线的像就是一个点。 空间曲线的像一般仍为曲线。 但若空间曲线在一个平面上， 而该平面又通过投影中心时， 它的像则成为直线。
（三）中心投影和垂直投影的区别
航空像片是中心投影 地形图是垂直投影
c
b a
c
b a
d
C D 中心投影
d
B C D 正射投影
B A
A
投影距离的影响
正射投影:比例尺 和投影距离无关 中心投影:焦距固定，航高改 变，其比例尺也随之改变
f
H2 H1
正射投影
中心投影
2.投影面倾斜的影响。
正射投影:总是水平的， 不存在倾斜问题 中心投影，若投影面倾斜， 航片各部分的比例尺不同
（二）因像片倾斜引起的像点位移 （又称倾斜误差）
（二）因像片倾斜引起的像点位移 （又称倾斜误差）
1.倾斜误差的方向是在像点与等角点的连 线上。 2.倾斜误差与像点距等角点距离的平方成 正比。 3.当φ=0°或φ=180°，δα=0，即在等比 线上的像点不因像片倾斜而产生位移。 4.当φ=90°或φ=270°时，｜sinφ｜=1， 即在主纵线上像点倾斜
第三章单张航摄像片解析
第三章单张航摄像片解析摄影测量的主要任务是根据像点的平面坐标确定地面点的空间坐标。
本章从最基本的单张航摄像片出发，采用图解和解析的方法，研究像片与对应地面、像点与对应物点之间的关系。
单张航摄像片解析是摄影测量学的理论基础，其中的基本概念、基本理论和主要公式在摄影测量中应用广泛。
§3.1 中心投影的基本知识一、投影、中心投影和正射投影用一组假想的直线，将空间物体投射到某个几何面上，形成该物体在几何面上的构像，称为投影。
所用的几何面可以是平面，也可以是曲面。
在摄影测量学中，投影的几何面通常取平面，称为投影平面。
投影的直线称为投射线或投影线，在投影平面上得到的构像也称投影。
投射线相互平行的投影称为平行投影，如图3—1－1所（a）平行投影示，投射线垂直于投影平面的平行投影称为正射投影(如图3—1－1b)。
在测量学中，小范围的地形图就是该区域地物、地貌在水平面上作正射投影后，按某一地图比例尺、用图式符号绘制在图纸上。
投射线会聚于一点的投影称为中心投影，投射线的会聚点S称为投影中心。
中心投影中，空间物体、投影中心和投影平面的相对位置有三种方式，如图3―1―2所示。
图（a）中，投影中心在投影平面和物体之间，称为负片位置；图（b）和（c）中，投影中心位于一侧，称为（b）正射投影正片位置。
中心投影的构像过程也称透视变换。
图3—1－1平行投影与正射投影（a）（b）（c）图3－1－2 中心投影的三种方式二、航摄像片是所摄地面的中心投影航摄像片是地面景物的构像，如图3－1－3（a）所示,地面上某一点A的构像光线，经物方节点k和像方节点k'后在像片上构像a。
由于航空摄影时物镜内、外介质相同，所以像方节点与像方主点重合，物方节点与物方主点重合。
根据节点的特点可知，入射光线与主光轴的夹角β和出射光线与主光轴的夹角β'相等。
为了作图方便，把像方节点（主点）连同像片一起平移，使之与物方节点（主点）重合，当作一个点看待，并以摄影中心（投影中心）S表示，这样地面点A的构像光线ASa就成为一条直线，所有其它的构像光线也可以用直线表示且相交于投影中心S，图3－1－3（b）所示。
摄影测量学第03讲 中心投影与透视变换
3.1 中心投影与透视变换
3.1.2 透视变换及其特别点、线、面 2、透视变换中的特别点、线、面 （Especial Points、Lines、Planes ）
特殊线（8）： 透视轴（tt） 基本方向线（KV） 主纵线（iV） 真水平线（gg）
灭线（kk） 主垂线(SN) 像水平线（2） 38
S
G
2
山东科பைடு நூலகம்大学测绘科学与工程学院
复 习 Review
航摄像片的质量主要包括：
①构像质量: ②几何质量: ③表观质量: 影像的分解力，清晰度。 体现在影像的量测性能方面。 色调正常，反差适中。
3
山东科技大学测绘科学与工程学院
复 习 Review
对飞行质量的要求
• • • • • 对航高及比例尺的要求 对像片重叠度的要求 对像片倾斜角的要求 对航线弯曲度的要求 对航片旋偏角的要求
18
3.1 中心投影与透视变换
3.1.1 中心投影及其特征 4、像片与地形图的比较
地 形 1、图上任意两点间的距离与相应地面点 的水平距离之比为一常数，等于图比 图 例尺 的 特 2、图上任意一点引画的两条方向线间的 夹角等于地面上对应的水平角 点
19
山东科技大学测绘科学与工程学院
3.1 中心投影与透视变换
14
山东科技大学测绘科学与工程学院
3.1 中心投影与透视变换
3.1.1 中心投影及其特征 3、航摄像片是地面的中心投影
S
D
C
A
B
15
山东科技大学测绘科学与工程学院
3.1 中心投影与透视变换
3.1.1 中心投影及其特征 3、航摄像片是地面的中心投影 航摄像片是三维地面向二维像面的奇异线性 变换。 中心投影 地面 航摄像片 垂直投影 测图 地面 地形图 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。 16