摄影测量学基础02

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1、第3章单张航摄像片解析影测量的实质是根据被测物体的影像反演其几何和物理属性。摄影测量任务主要是根据像点的平面坐标确定地面点的空间坐标。从几何角度，即是根据影像空间的像点位置重建被测物体在S标空间的几何模型。在单张航摄像片上，物体的构像规律以及物体与影像之间的几何和数字关系是摄影测M析的理论基础。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，研究像片与对砬±也面、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腿像片上

2、鵬的点、线、面3.1.1与航摄像片有关的'待殊的点、线、面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成像形成的，这些光线汇聚于物镜中心S，称为摄I沖心。这样所得到的影像属于中心投影，因此航摄像片是所摄地面景物的中心投影。研究航摄像片的投影中心与地面之间的投影关系以及确定航摄像片的空间位置吋，首先要研宄航摄像片上的-•柴特殊的点、线、面。航摄像片往往存在一定的倾斜角，使得像片上的这些点、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、确走像片与地面的相对关

3、系具有重要意义。如图3-1所示，P为倾斜像平面（即投影面），E为水平地面（物面，也称基准面），S为姗中心（摄影中心），a为像片倾斜角。E面与P面的交线TT称为透视轴或迹线，透视轴上的点既是像点又是物点，称为二重点。过投影中心S作像平面P的垂线So称为主光线，主光线与像平面P的交点o称为像主点，其垂线So=f称为航摄机主距；主光线与地平面E的交点O称为地主点。过投影中心S作地平面E的垂线SN称为主垂线，主垂线与像平面P的交点n称为像底点；主垂线与地平面E的交点N称为地底点，其垂距SN=H称为E平面的相对航

4、高。通过主光线So与主垂线SN可决定•一平面w称为主垂面。主垂面W垂直于像平面P,又垂直于地平面E。主垂面W与像平面P的交线w称为主纵线，与地平面E的交线W称为基本方向线。主光线So与主垂线Sn的夹角a称为像片倾角；在主垂面W内作a的角平分线，与像平面P的交点c称为等角点；与地平面E的交点C称为地面等角点。显然，o、n、c在主纵线w上，0、N、C在基本方向线W上。过S作w的平行线交W于J，称为循点。过投影中心S作一水平面G称为真水平面，真水平面G与像平面P的交线hihi称为合线或地平线；在像平面P上过像

5、主点oJ1平行于合线的直线hoho称为主横线；在像平面P上过等角点J1平行于合线的直线hchc称为等比线；合线与主纵线的交点i称为主合点。图3-2中心投影中线段和角度的关系3.1.2关于特殊点、线间的数学关系在图3-1中，若只画主垂面W上的点、线，可得到简化的透视变换图，如图3-2所示。图中各线段和角度之间存在下列关系，即，参照图3-1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=fXtan(a)；oc=fXtan(a/2);(3-1)oi=fXctg(a)；因为：ZiSc=ZSci=n/2-

6、(a/2),所以ASic是等腰三角形，贝棺：Si=ci=f7sin(a).(3-2)同酬緬上有：ON=HXtan(a)(3-3)CN=HXtan(a/2)SJ=iv=H/sin(a)(3-4)12摄影测量常用的坐标系摄影测量几何处理的任务是根据像片上像点的位置确定相应的地面点的空间位置。为此，必须选择适当坐标系定量描述像点和地面点，利用坐标系变换，从像方测量出相应点在物方的坐标。摄影测量屮常用坐标系有两大类：一类是用于描述像点的位置，称为像方空间坐标系；另一类是描述地面点的位置，称为物方空间坐标系。3.

7、2.1像方空间坐标系像方空间坐标系用来表示像点的平面坐标和空间坐标。1.像平面直角坐标系像平面直角坐标系用来确定像点在像片上的位置。像平面上的直角坐标系的原点和坐标轴，依实际需要选取。一般常用的像平面上的坐标系有两种。(1)框标坐标系(P-xy)。桐标坐标系是以像片上四边或四角上的框标来定义坐标系统。通常采用右手坐标系，z、y轴的选择按需要而定。在解析和数字摄影测量中，常根据桐标来确定像平面坐标系。对于框标设在像幅的四边屮央的像片，通常以航线方向两对边框标连线作为x轴，旁向两对边框标连线作为y轴，框标连

8、线的交点P作为坐标原点，用P-xy表示，如图3-3(a)所示。yay人X、、、、X%、、%•✓zz✓zzfzza/✓，yPXX•z•zz✓zz秦✓zrx\%s、\XKXX(b)若框标设在四角上，则以对角框标连线夹角的平分线作为X,y轴，框标选线的交点P作为坐标原点，与航线方向相近的为x轴方向，如图3-3(b)所示。(2)像平面坐标系(O-xy)。像平面坐标系是以像主点为坐标原点，x、y轴分别平行于桐标坐标系的x、y轴，用O-xy表示