71401

Системы координат, применяемые в наземной фотограмметрии. Элементы ориентирования снимка

Доклад

География, геология и геодезия

В качестве системы координат снимка в наземной фотограмметрии так же как и в аэрофотограмметрии применяется система координат задаваемая координатными метками oxyz рис.1 Ось х этой системы для фотокамер проходит через координатные метки 12. Началом системы координат является точка...

Русский

2014-11-06

108.5 KB

14 чел.

Системы координат, применяемые в наземной фотограмметрии. Элементы ориентирования снимка.

В качестве системы координат снимка в наземной фотограмметрии, так же как и в аэрофотограмметрии, применяется система координат, задаваемая координатными метками oxyz (рис.  .1а) для снимков полученных фотокамерой и  задаваемая столбцами и строками матрицы изображения oxyz (рис.  .1б), полученного цифровой камерой.

 

Рис. .1

Ось х этой системы (для фотокамер) проходит  через координатные метки 1-2. Началом системы координат является точка о’, получаемая в результате пересечения оси х с линией проведенной через координатные метки 3 и 4. Ось y лежит в плоскости снимка  Р и перпендикулярна оси х. Ось z дополняет систему до правой.

Для снимков полученных с помощью цифровой камеры система координат снимка задается следующим образом. Начало системы координат о’ совпадает с пикселем, расположенным в левом нижнем углу матрицы изображения, ось x совпадает с соответствующей строкой, а ось y – с соответствующим столбцом этой матрицы (рис. 1б). Ось z дополняет систему до правой.

Любая точка снимка, например m, имеет в этой системе координат координаты m(х,у,z=0). Центр проекции  S имеет в этой системе координаты  S ( x=x0, y=y0, z=f ).

  f-фокусное расстояние снимка, а х0 и у0 – координаты главной точки снимка-o.

Для восстановления связки проектирующих лучей, сформировавших  снимок в системе координат снимка  oxyz, необходимо для каждой точки снимка определить координаты вектора  в этой системе координат по измеренным на снимке координатам точки m.

                         ( .1).

Из выражения  ( .1) следует, что для восстановления связки проектирующих лучей, необходимо измерить координаты точки и знать значения координат центра проекции S в системе координат снимка  f , х0 , y0, которые являются постоянными для данного снимка и называются элементами внутреннего ориентирования снимка.

Более широко в фотограмметрии используют систему координат снимка  Sxyz, началом которой является центр проекции  S, а оси координат параллельны соответствующим осям системы координат oxyz.    

Так как система координат Sxyz параллельна системе координат oxyz, то, как известно из аналитической геометрии, координаты векторов в обеих системах координат равны, то есть координаты вектора   в системе координат  Sxyz определяется выражением ( .1).

Используя данную систему координат снимка можно применить весь математический аппарат, разработанный для фотограмметрической обработки аэроснимков.

Системы координат объекта. Элементы внешнего ориентирования снимка.

Положение точек объекта (местности) по снимкам  определяют в прямоугольной пространственной системе координат OXYZ . В зависимости от решаемой задачи в качестве этой системы координат используют:

  •  государственную картографическую систему координат ( в России – Гаусса – Крюгера) для решения топографических задач;
  •  произвольную систему координат, связанную с характерными точками объекта;
  •  базисную систему координат.

Последняя система координат показана на рис.  .2

Начало системы координат находится в центре фотографирования левого снимка S1. Ось Z совпадает с вертикалью. Ось X совпадает с проекцией базиса фотографирования на горизонтальную плоскость XY. Ось Y дополняет систему до правой.

Положение и ориентацию системы координат снимка (или, что то  же самое – снимка) в системе координат объекта OXYZ  определяют элементы внешнего ориентирования снимка .

Положение центра проекции S в системе координат объекта определяют его координаты Xs,Ys,Zs.

Угловая ориентация системы координат снимка относительно системы координат объекта определяется ортогональной матрицей:

  ( .2)

Элементами этой матрицы являются, как известно, направляющие косинусы, которые зависят от трех углов , ,  и вычисляются по тем же формулам, что и для аэроснимков.

Геометрическая интерпретация угловых элементов внешнего ориентирования , , показана на рис. .3

Рис.  3

Здесь

- поперечный угол наклона снимка. Угол между осью Z и проекцией оси z на плоскость ZY.

 - продольный угол наклона снимка. Угол между осью z и ее проекцией на плоскость ZY.

 - угол разворота снимка. Угол лежащий в плоскости снимка между осью x и следом сечения плоскости снимка плоскостью Xz.

Если сравнить эти углы с угловыми элементами внешнего ориентирования аэроснимка, то видно, что они те же самые и имеют туже геометрическую интерпретацию. Единственное отличие заключается в значении угла , которое для наземных снимков равно примерно 90о.

Следует отметить также, что в наземной фотограмметрии в отличии от аэрофотограмметрии углы наклона снимков могут принимать значения от 0о до 360о, в зависимости от решаемой задачи.

  1.  Основные случаи съемки

В зависимости от значений угловых элементов внешнего ориентирования снимков , , различают различные случаи наземной съемки:

  1.  Общий случай съемки.

Углы наклона снимков могут принимать произвольные значения (от 0o до 360o). На рис. 5.7 показан пример возможной съемки для получения модели пространственного объекта.

Рис. 5.7

  1.  Нормальный случай съемки.

В этом случае оптические оси камер параллельны между собой и перпендикулярны базису фотографирования (рис.5.8 или рис.5.9). При этом угловые элементы внешнего ориентирования снимков имеют следующие значения:

1    2    0o

1   2   90o

1   1    0o

Рис. 5.8

Рис. 5.9

3. Равноотклоненный случай съемки.

Оптические оси камер параллельны между собой и отклонены от перпендикуляра к базису на некоторый угол (рис.5.10). Угловые элементы внешнего ориентирования снимков имеют следующие значения:

1    2    

1   2   90o

1   1    0o

Рис. 5.10

Этот случай съемки используется для увеличения площади съемки с одного базиса фотографирования. Как правило с одного базиса получают три стереопары.

4. Равнонаклонный случай съемки.

Оптические оси камер параллельны между собой и наклонены относительно горизонтальной плоскости на некоторый угол (рис.5.11). Угловые элементы внешнего ориентирования снимков имеют следующие значения:

1    2    0o

1   2   

1   1    0o

Этот случай съемки применяется когда надо снять высокий объект (например, многоэтажное здание).

Рис. 5.11

5. Конвергентный случай съемки.

Оптические оси камер не параллельны между собой, а повернуты одна относительно другой на некоторый угол , который называется углом конвергентности (рис.5.12). Это позволяет повысить точность определения координат точек объекта за счет увеличения базиса фотографирования и угла засечки. Если угол конвергенции  превышает 16o, то теряется стереоскопическое восприятие снимков. В этом случае возможны только монокулярные измерения. Поэтому данный случай съемки, как правило, применяется для получения координат маркированных на объекте точек.

Рис. 5.12


x

y

z

r

S

f

o

o’

m

M

1

2

4

x

y

а)

б)

r

f

x

x

m

y

y

z

z

S

o

o'

M

xo

yo

S2

S1

B

x

x

y

y

X

Y

Z

Рис. .2

x

y

z

S

o

X

Y

Z

X

Y

Z

O

S1

S2

Z

X

Y

B

x

y

z

x

y

z

X

S1

S2

Y

B

X

S1

S2

Y

B

Y

Z

X

S1

S2

Y

B


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72344. Приборы радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля 356.5 KB
  Для измерения величин характеризующих синтезирующие излучения используют следующие внесистемные единицы: Рентген единица экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучения под воздействием которого в 1 см3 сухого воздуха при t=00С и давлении 760 мм рт.
72345. Средства индивидуальной защиты 253.5 KB
  Для защиты от газов военнослужащих в частности хлора стали применять многослойные марлевые повязки пропитанные специальными растворами но все эти действия оказались малоэффективными. В настоящее время системе защиты населения важное значение имеет обеспечение всего населения необходимыми...
72346. Современные средства поражения 115.5 KB
  В случае возникновения на территории России локальных вооруженных конфликтов и развертывания широкомасштабных боевых действий источниками чрезвычайных ситуаций военного характера будут являться современные обычные средства поражения при высокой вероятности применения противником...
72347. Гражданская оборона и ее задачи. Организация ГО в образовательных учреждениях 109.5 KB
  Настоящий Федеральный закон определяет задачи правовые основы их осуществления и полномочия органов государственной власти Российской Федерации органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации органов местного самоуправления и организаций в области гражданской обороны.
72349. Современная Интернет-реклама и ее особенности 17.94 KB
  Почтовая реклама: электронная почта есть практически у всех пользователей Сети; возможность персонифицированного обращения; интересное сообщение может быть распространено получателем среди его коллег и знакомых. Баннерная реклама. Контекстная реклама реклама которая размещается в результатах поиска...
72352. Общие принципы взаимодествия со СМИ на практике 114.03 KB
  Организация претендующая на широкую позитивную известность несомненно должна иметь план работы со СМИ работать по нему и ожидать того же от СМИ. Однако в работе с внеплановыми запросами СМИ гибкость может быть предпочтительнее жестко ограничительной политики.