Лекция по МДК 01.03 Фотограмметрические работы

ЭЛЕМЕНТЫ ОРИЕНТИРОВАНИЯ СНИМКА.
Элементами ориентирования снимка называются величины, определяющие его положение в момент фотографирования относительно выбранной пространственной прямоугольной системы координат. Различают элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка.
12503151055370S
f
y
o
o'
x
y0
x0
Рис.1 Элементы внутреннего ориентирования снимка
00S
f
y
o
o'
x
y0
x0
Рис.1 Элементы внутреннего ориентирования снимка
Элементы внутреннего ориентирования позволяют найти положение центра проекции относительно снимка, а значит восстановить связку проектирующих лучей, существовавшую в момент фотографирования. К ним относятся координаты главной точки x0, y0 снимка и фокусное расстояние f фотокамеры (рис.1).
Элементы внешнего ориентирования (ЭВО) позволяют установить положение снимка (связки), которое она занимала в момент фотографирования относительно заданной пространственной прямоугольной системы координат. Для снимков, полученных АФА, на практике используют две таких системы.
В первую систему ЭВО (рис. 2) входят координаты Xs, Ys, Zs точки фотографирования, а также углы поворота снимка α, ω и κ
Продольный угол наклона снимка α образуется осью Z΄ и проекцией главного луча Sо на плоскость X΄ Z΄.
Поперечный угол наклона снимка ω заключён между главным лучом Sо и его проекцией на плоскость X΄ Z΄.
Угол поворота снимка κ образуют ось у снимка и след плоскости, проходящей через главный луч Sо и ось Y΄ (в этой плоскости находится угол ω).
На рис. 2 углы κ и ω положительные, угол α - отрицательный.
Вторая система (рис.3) ЭВО содержит:
координаты Xs, Ys, Zs точки фотографирования;
t – дирекционный угол оптической оси фотокамеры – он образуется следом плоскости главного вертикала W и положительным направлением оси X΄;
ε - угол наклона снимка, находится в плоскости главного вертикала между главным и надирным лучами;
κ – угол поворота в плоскости снимка, образуется главной вертикалью и осью y плоской системы координат x y.
На рисунке изображены положительные углы.
Различают абсолютные и относительные ЭВО снимка. Абсолютные элементы определяют положение связки в геодезической системе координат.
Таким образом, положение одиночного снимка определяется девятью элементами ориентирования, из них три - элементы внутреннего ориентирования и шесть - элементы внешнего ориентирования.
-62166578105S
Z
Y
X
n
o
x
y

α
Z
Y
X
ZS
YS
XS
o
ω
Рис.2. Первая система
X
Z
Y
XS
YS
ZS
X
Y
Z
S
t
y
k
x
o
n
ε
t


W
Рис.3. Вторая система
00S
Z
Y
X
n
o
x
y

α
Z
Y
X
ZS
YS
XS
o
ω
Рис.2. Первая система
X
Z
Y
XS
YS
ZS
X
Y
Z
S
t
y
k
x
o
n
ε
t


W
Рис.3. Вторая система

Лабораторная работа
Тема: «МАСШТАБ СНИМКА».
Цель:Научиться определять масштаб снимка.
Выполнение работы:
Масштабом снимка 1/m в данной точке по данному направлению называется отношение бесконечно малого отрезка dl на снимке к соответствующему отрезку dL на местности. То есть:
(1)
381000450850dLX
Y
S
dXdYxdxyodydl
abРис 1. a – горизонтальный отрезок на местности, b -его изображение
00dLX
Y
S
dXdYxdxyodydl
abРис 1. a – горизонтальный отрезок на местности, b -его изображение
Пусть местность равнинная, а начала координат в пространстве и на снимке расположены соответственно в точках S и o, (рис. 32).
Обозначив проекции отрезков dl и dL на соответствующие координатные оси через dx, dy и dX, dY, с учетом данного определения масштаба и рис. 1 напишем:
, (2)
где φ – угол между осью x снимка и заданным направлением отрезка dl.
При указанном выборе систем координат, и при условии, что оси ординат расположены в плоскости главного вертикала, справедливы уравнения (37) зависимости между координатами точек местности и снимка. Продифференцируем их по переменным x и y, в результате получим:.
Введём обозначение:
.
и учтем, что dy=dxtg, тогда
(3)
Подставив выражения dX и dY из соотношений (2) в формулу (3), будем иметь:
. (4)
Полученное равенство показывает, что масштаб снимка зависит от фокусного расстояния АФА, высоты фотографирования, угла наклона снимка, положения точки на снимке (координат x и y), в которой взят элемент dl и от направления φ этого элемента относительно линии главного вертикала .
Определим значение масштаба 1/m для частных случаев.
1. Масштаб горизонтального снимка (ε = 0). Подставив это значение в формулу , с учетом принятых обозначений k и p получим:
,
т. е. масштаб горизонтального снимка плоской местности во всех точках постоянный.
2. Масштаб наклонного снимка по направлению главной вертикали (x = 0, φ = 90):
. (5)
На основании уравнения запишем значение масштаба 1/m в характерных точках, лежащих на линии главного вертикала:
В главной точке снимка o (y = 0)
;
В точке нулевых искажений с , поэтому:
;
В точке надира n , после подстановки получаем:
;
В главной точке схода
.
Таким образом, масштаб в точке нулевых искажений равен, в главной точке мельче, а в точке надира крупнее масштаба горизонтального снимка. Масштаб в точке нулевых искажений называется главным масштабом снимка.
3. Масштаб наклонного снимка по направлению горизонтали (φ = 0°)
(6)
Поскольку в уравнении абсцисса точки отсутствует, то вдоль горизонтали, если местность равнинная, мосштаб величина постоянная.
Запишем выражения 1/m для горизонталей, проходящих через характерные точки снимка:
По линии действительного горизонта , поэтому:
;
Вдоль главной горизонтали , после подстановки имеем:
;
На линии неискажённого масштаба , значит
;
По горизонтали hnhn, проходящей через точку надира , и:
.
Выполненный анализ показал, что масштаб снимка в точке c по любому направлению равен масштабу горизонтального снимка.