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02 第二章 航摄像片的投影关系.pptx

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本课件为《摄影测量学》第二章,讲解航摄像片获取的几何条件与投影规律:先说明航摄仪焦距、像场角、航向与旁向重叠度、摄影比例尺、航线弯曲与像片旋角等航空摄影基本要求,再比较航摄像片中心投影与地形图正射投影的差别,最后给出中心投影透视变换作图方法与航摄像片重要点线面的特性。

第二章航摄像片的投影关系封面,标示《摄影测量学》(上)课程名称与本章投影几何主题
第二章目录页,列出航空摄影与航摄像片、航片与地形图差别、中心投影透视变换作图三节
第2.1节标题页,说明航空摄影是利用航摄飞机上的航摄仪从空中对地面进行摄影
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第1页:航摄像片的投影关系封面

第二章 航摄像片的投影关系 《摄影测量学》(上)

第2页:本章主要内容

主要内容

  1. 航空摄影与航摄像片
  2. 航摄像片与地形图的差别
  3. 中心投影透视变换作图

第3页:航空摄影与航摄像片

§2.1 航空摄影与航摄像片 航空摄影:利用安装在航摄飞机上的航摄仪,从空中一定角度对地面进行摄影。

第4页:航空摄影的几何关系

航空摄影几何示意:投影中心 S 位于航高 Z 处,主光轴指向地面,构成中心投影的成像关系。

第5页:航摄仪焦距与像片主距

航摄仪焦距
物镜节点到焦点的距离。
像片主距
物镜后节点到像平面的距离。
  • 长焦距:主距 > 200mm
  • 中焦距:主距 = 100~200mm
  • 短焦距:主距 < 100mm

第6页:像场与像场角

像场
物镜焦面上中央成像清晰的范围。
像场角
像场直径对物镜后节点的夹角(2β)。
  • 常角:视场角 < 75°
  • 宽角:视场角 = 75°~100°
  • 特宽角:视场角 > 100°

第7页:航摄像片的框标与像幅

航摄像片为量测像片,设有光学框标和机械框标;像幅大小为 18cm×18cm 与 23cm×23cm 两种。

第8页:光学框标与机械框标

航摄像片上的两类框标:光学框标位于像片四角或四边中部,机械框标由承片框压印形成,用于建立像平面坐标系与内定向。

第9页:竖直摄影条件

§2.1 航空摄影与航摄像片 航空摄影:航摄仪在曝光的瞬间,物镜主光轴保持垂直地面(即近似竖直摄影)。

第10页:像片倾角与竖直摄影

像片竖直摄影:摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直,偏离铅垂线的夹角小于 3°,该夹角称为像片倾角。

第11页:航向重叠与旁向重叠

§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

第12页:航向重叠度

航向重叠度:沿航线方向相邻像片重叠部分长度 Lx 与像幅宽度 lx 之比,一般要求 60% 左右。

第13页:旁向重叠度

旁向重叠度:相邻航线相邻像片重叠部分长度 Ly 与像幅宽度 ly 之比,一般要求 30% 左右。

第14页:摄影基线

摄影基线:航向相邻两个摄影站 S1、S2 之间的距离 B,是构成立体像对与交会测量的基础。

第15页:摄影比例尺

摄影比例尺:f 为摄影机主距,H 为航高。当视摄影像片水平、地面取平均高程时,像片上的线段 l 与地面上相应的水平距 L 之比为摄影比例尺,即 1/m = f/H。

第16页:测图比例尺与航摄比例尺

比例尺类型:下表给出测图比例尺与相应航摄比例尺分母的对应关系。

测图比例尺与航摄比例尺分母对照表
测图比例尺航摄比例尺分母比例尺类型
1:5001:2000~1:3000大比例尺
1:10001:4000~1:6000—
1:2000、1:50001:8000~1:12000—
1:50001:15000~1:20000中比例尺
1:100001:10000~1:35000—
1:250001:20000~1:30000小比例尺
1:500001:35000~1:55000—

原文「比例尺类型」按大、中、小比例尺分组标注于各组首行,本表依其出现位置归入对应行,未逐行标注处填「—」,可按相邻分组判断归属。

第17页:航线弯曲

航线弯曲:把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来,各张像片的主点连线不在一条直线上,而呈现为弯弯曲曲的折线,称为航线弯曲。

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%。

第18页:像片旋角

像片旋角 κ: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 < 6°。像片旋角过大会减少立体像对的有效范围。

第19页:投影方式与基本概念

§2.2 航摄像片与地形图 投影方式

投影
用一组假想的直线将物体向几何面投射。
投影射线
投影的直线。
投影平面
投影的几何面。

第20页:中心投影

中心投影:投影射线会聚于一点(投影中心)的投影,物点经投影射线在投影平面上得到投影点。

第21页:正射投影与斜投影

平行投影:投影射线平行于某一固定方向的投影。

  • 正射投影:投影射线与投影平面正交
  • 斜投影:投影射线与投影平面斜交

第22页:航摄像片与地形图的投影差异

航摄像片为中心投影(S 为投影中心,地面点 A、B、C 构像为 a、b、c),地形图为正射投影(A、B、C 正射为 a、b、c)。

第23页:地形图的特点

地形图的特点

  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,等于图比例尺
  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

第24页:像点位移与航摄像片特点

航摄像片的特点:当像片倾斜、地面起伏时,地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异,称为像点位移。

  • 地形起伏引起的像点位移
  • 像片倾斜引起的像点位移

第25页:航摄像片与地图的差别

  • 比例尺:地图有统一比例尺,航片无统一比例尺
  • 表示方法:地图为线划图,航片为影像图
  • 表示内容:地图需要综合取舍
  • 几何差异:航摄像片可组成像对进行立体观察

摄影测量的主要任务之一:把地面按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片,转换成以测图比例尺表示的正射投影地形图。

第26页:透视变换的定义

§2.3 透视变换作图:将空间点、线作中心投影,在投影平面 P 上得到一一对应的点、线,这种经中心投影取得的一一对应的投影关系称为透视变换。

第27页:航摄像片中的重要点、线、面

航摄像片中的重要点、线、面:包括地面 E、像片面 P、主垂面 W、真水平面 Es,以及迹线 TT、主光线 SoO、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 等。

第28页:重要点线面的系统归纳

重要的点线面

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、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
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

第29页:重要点线的数学关系

航摄像片上重要点线的数学关系:像主点 o、像底点 n、等角点 c、主合点 i、主遁点 J 等在像平面上的相互位置与量值关系。

第30页:底点特性

底点特性:铅垂线在像平面上的构像,位于以像底点 n 为辐射中心的相应辐射线上(对应地底点 N)。

第31页:等角点特性

等角点特性:在倾斜像片和水平地面上,由等角点 c 和 C 所引出的一对透视对应线无方向偏差,保持着方向角相等。

第32页:等比线特性

等比线特性:等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺,不受像片倾斜影响。

第33页:点的中心投影作图

已知 E 平面上有 A 点,在像平面上作对应的像 a。

作图步骤

  1. 找迹点 T1
  2. 找主合点 i
  3. 连 T1i 与 SA,交点为 a

第34页:直线的中心投影作图

已知 E 平面上有 AB 直线,在像平面上作对应的像 ab。

作图步骤

  1. 找迹点 T1
  2. 找合点 i1
  3. 连 T1i1 与 SA,交点为 a
  4. 连 T1i1 与 SB,交点为 b
  5. a 与 b 连线即得 ab

第35页:空间直线的中心投影作图

已知垂直物面的空间直线 AB,在像平面上作对应的像 ab。

作图步骤

  1. 按 E 面上点作图方式确定 a
  2. 找像底点 n
  3. 连接 na
  4. na 与 SB 的交点为 b
  5. a 与 b 连线即得 ab

第36页:本讲参考资料

教材:张剑清,潘励,王树根编著,《摄影测量学》,武汉大学出版社。

参考书:金为铣,杨先宏等编著,《摄影测量学》,武汉大学出版社。

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