第二章摄影测量基础

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1、第二章摄影测量基础2.1单张航摄相片解析2.1.1航摄相片与地图的区别航摄相片是地面景物的中心投影构象，而地图则是地面景物的正射投影，这是两种不同性质的投影。只有当地面严格水平且相片也严格水平时，上述两种结果才等效。地图是地表面根据一定的比例按正射投影位置来描绘的，其平面位置是正确的。当航摄像片有倾角或地面有高差时，所摄得的像片与上述理想情况会有差异。这种差异表现为像点位移，它包括因像片倾斜引起的像点位移和因地形起伏引起的像点位移，后者又成为投影差。航摄相片上所存在的倾斜位移与投影差决定了其不能直接作为地图使用。2.1.2像片

2、倾斜引起的像点位移一般情况下，航空摄影所获取的像片是倾斜的，此时，即使地面严格水平，航摄像片上的物体也会因为像片倾斜而产生变形或像点位移。这种位移的结果是使得像片上的几何图形与地面上的几何图形产生变形，而且像片上影像比例尺处处不等。正是由于存在这种差异，使得中心投影的航摄像片不具备正射投影的地图功能。摄影测量中对这种因像片倾斜引起的像点位移可用像片纠正的方法予以改正。2.1.3地面起伏引起的投影差航空摄影的对象主要是地球表面，地球表面是有起伏的，包括自然的地形起伏和由人工建筑物、植被等引起的起伏。由于地球表面起伏所引起的像点位

3、移称为像片上的投影差。由于投影差的存在，使得地面目标物体在航摄相片上的构像偏离了其正确的位置。投影差具有如下性质：(1)越靠近像片边缘，投影差越大，在像底点处没有投影差；(2)地面点的高程或目标物体的高度越大，投影差也越大；(3)在其他条件相同的条件下，摄影机的主距越大相应的投影差越小。城区航空摄影时，为了有效减小航摄像片上投影差的影响，应选择长焦距摄影机进行摄影。2.1.4航摄像片的内、外方位元素1.内方位元素内方位元素是描述摄影中心u像片之间相互位置关系的参数，包括三个参数，唧摄影中心到像片的垂距f(主距)及像主点在像片框

4、标坐标系中的坐标（x0,y0）。内方位元素一般视为已知，它可由摄影机制造厂家通过对摄影机的鉴定得到，也可由用户对通过对摄影机的校检得到。内方位元素中的x0,yo是一个微小值。内方位元素的正确与否，直接影响测图的精度，因此对航测机须作定期的鉴定。2.外方位元素在恢复了内方位元素的基础上，确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为外方位元素。一张像片的外方位元素包括6个参数：三个线元素，三个角元素。1）外方位线元素外方位三个线元素是用来描述摄影瞬间，摄影中心s在所选定的地面空间坐标系中的坐标值。外方位线元素常用xs/、ys

5、、zs表示。2)外方位角元素外方位角三元素是用来描述摄影瞬间，摄影像片在所选定的地面空间坐标系中的空间姿态。可理解为航空摄影时飞机的俯仰角，滚动角，航偏角。外方位元素的确定需要利用地面控制信息。2.1.5中心投影的共线方程1．共线方程表达式所谓共线方程就是指中心投影的构象方程，即在摄影城乡的过程中，摄影中心S、像点a及其对应的地面点A三点位于一条直线上，此时，摄影中心S点的物方空间坐标（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）、像点ａ的像片坐标（ｘ，ｙ）以及对应地面点Ａ的物方空间坐标（ＸA，YＡ，ZA）满足式。共线方程式是摄影测量中最基本、最重要的

6、关系式。2．共线方程式的主要应用：在解析和数字摄影测量中，共线方程是极其有用的。共线方程的主要应用包括：（1）单像空间后方交会和多像空间前方交会；（2）解析空中三角测量光束法平差中的基本数学模型；（3）构成数字投影的基础；（4）利用数字高程模型（ＤＥＭ）与共线方程制作正射影像；（5）利用DEM和共线方程进行单幅影像制图，等等。2．2像点坐标的测量2.2.1像平面坐标系的定义像平面坐标系是用以描述像点在像平面上的位置。在解析和数字摄影测量中，常根据框标来确定像平面坐标系，称为像片框标坐标系。它以像片上对边框标的连线作为ｘ，ｙ轴，

7、其交点Ｐ作为坐标原点，与航线方向相近的连线为ｘ轴。在像点坐标量测中，像点坐标值常用此坐标系表示。在摄影测量解析计算中，像点的坐标应采用以像主点为原点的像平面坐标系中的坐标。为此，当像主点与框标连线交点不重合时，须将像片框标坐标系中的坐标平移至以像主点O为原点的坐标系。当像主点在像片框标坐标系中的坐标为x0，y0时，则量测出的像点坐标x,y换算到以像主点为原点的像平面坐标系中的坐标为x-x0，y-y0。2.2.2像点坐标的量测当用解析的方法处理摄影测量像片时，首先要测量出像点的像片坐标（x,y）。传统的量测像片坐标的专用仪器包括

8、单想坐标量测仪和立体坐标量测仪等。进入数字摄影测量的时代后，计算机的自动匹配技术和同名点的确定已成为摄影测量的一个重要内容，像点做爸爸的量测既可通过作业员在计算机屏幕上直接进行，也可通过立体影像匹配的方法进行自动量测。2.2.3像点坐标的系统误差改正像点坐标的系统误差主要是有