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 o’xyz 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

11 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

59740. Основные типы отношений в системе: иерархические и синтагматические, парадигматические 23.5 KB
  Синтагматические отношения – отношения сочетаемости, устанавливающиеся между однотипными единицами в речевой цепи, отношения, в кот. вступает яз. единица при совпадении ее признаков с аналогичными ед.; отношения линейной связи.
59741. Сценарій уроку: Свято Матері 42.5 KB
  Шановні гості Дорогі діти батьки Вітаємо Вас з Святом Матері Мати. ВЕДУЧА II: У травні коли прокидається від сну природа коли дзвенить у блакиті пташиний спів коли травами і квітами замаїться земля теплий весняний вітер приносить до нас Свято Матері.
59742. Сценарій уроку Масляна 38.5 KB
  Тиждень перед Великоднім постом називається Масляна. Щодня жінки, молодь і діти гуляли, пригощались варениками з сиром. Набиралися сил перед довгим постом. Молодь збиралась на вечорниці і гуляла до ранку (досвітки).
59743. Сценарій уроку: Де коза ходить, там жито родить 41 KB
  В цей вечір ватаги дівчат і дітей ходять по хатах і щедрують. Сценарій бажано доповнити книжковою виставкою Щедрий вечір добрий вечір. Щедрий вечір Розкажіть онуку...
59744. Сценарій уроку Золота осінь 44 KB
  Осінь завжди красива барвиста. Осінь ведуча одягнена у однокольорове плаття на якому нашите листя клена. На сцені 5 дітей: 1й: Непомітно з’явилася осінь Заходить Осінь вклоняється тим хто в залі Все коротшає день щодоби Глянь берізки уже злотокосі І в дубів багряніють чуби.
59745. Прийди, прийди, весно, прийди, прийди, красна 45.5 KB
  До залу заходить Весна дівчина у квітчастому вбранні на голові віночок з квітів. ВЕСНА: Добрий день мої любі друзі Я Весна я Весна. ВЕСНА: Яка ж бо ти люта сестро Лютуй не лютуй а час твій пройшов. ВЕСНА: Так сестро це було та все пройшло.
59746. Сценарій уроку: Святий Спас прийшов до нас 46 KB
  У серпні Спас крім 19-го святкується ще двічі 14-го та 29-го. Правда назва його Спас мені не зрозуміла. Що воно означає ВЕДУЧА: На Русі свято відоме під назвою Спаса від слова спаситель рятівник яким православна церква іменує Ісуса Христа.
59747. Сценарій уроку: Несу кутю на покутю… 41.5 KB
  Дійові особи: Батько; мати; Оленка – старша дочка 1012 р. БАТЬКО: Піду кину сіна вівцям коням та корові. БАТЬКО: Заходячи в хату. БАТЬКО: Обовязково зайду а потім піду кликати Мороза вечеряти з нами.
59748. Сценарій уроку Вечорниці 44.5 KB
  На передньому плані появляється Галя яка поспішає на вечорниці. Галя йде потім зупиняється: Он хтось стоїть чи не Степан Голохвастов уздрівши її: А на ловця і звір біжить ціпціп куріпочко Галя хоче його обійти а Голохвастов заступа їй дорогу Голохвастов...