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

20462. Расчет характеристик вычислительных систем на основе стохастических сетей 239.66 KB
  В данной работе определяются характеристики вычислительной системы, модель замкнутой стохастической сети которой... Исходными данными для расчета являются следующие величины:
20463. Бу́лева фу́нкція (функція алгебри логіки, логічна функція) 22.02 KB
  Булева функція задається у вигляді таблиці або графіка зі стандартним лексикографічним розташуванням наборів аргументів. Нульарними булевими функціями є сталі 0 і 1. Функції 0 і 1 називаються тотожними нулем і одиницею функція x тотожною запереченням.
20464. CASE модель 14.28 KB
  Також під CASE розуміють сукупність методів і засобів проектування інформаційних систем з інтегрованими автоматизованими інструментами які можуть бути використані в процесі розробки ПЗ. У функції CASE входять засоби аналізу проектування й програмування. За допомогою CASE автоматизують процеси проектування інтерфейсів документування й генерування структурованого коду бажаною мовою програмування.
20465. Етапи проектування програмних продуктів 24.5 KB
  Немає універсальної технології розробки програм але більшість запропонованих технологій мають спільні риси адже об’єкт праці – програмний продукт відрізняється продуктовою однаковістю одним рівнем розвитку обчислювальної техніки та самої галузі програмування. Розробка програми на основі наперед підготовлених компонентів технологія збірного програмування є засобом переведення програмування на індустріальну основу зменшення складності програмування реальних задач продовження терміну використання окремих передових рішень що реалізовані в...
20466. Компонентне програмування 16.45 KB
  Таким чином компонентне програмування обходить проблему крихкості базового класу.Компонентноорієнтоване програмування включає в себе набір обмежень що накладаються на механізм об'єктноорієнтованого програмування далі ООП.Ситуація коли виникає нова парадигма програмування як обмеження колишньої вже була коли виникло структурне програмування для використання структур управління які виключають невпорядковані переходи управління за допомогою оператора GOTO що утрудняють аналіз алгоритму програми.
20467. Технологія компонентного програмування 13.36 KB
  COM і DCOM – технології які забезпечують взаємодію між компонентами прикладної задачі. DCOM це свого роду клей який зв’язує різні технології. DCOM дає змогу двом або декільком компонентам легко взаємодіяти одне з одним незалежно від того коли і на якій мові вони були написані а також де саме вони знаходяться і в якій операційній системі працюють. Розглянемо більш детально DCOM.
20468. CASE-технологія 13.1 KB
  CASEтехнологія це інструментарій для системних аналітиків розробників і програмістів який замінює папір і олівець комп'ютером автоматизуючи процес проектування і розробки ПЗ. З самого початку CASEтехнології і розвивалися з метою подолання цих обмежень шляхом автоматизації процесів аналізу та інтеграції підтримуючих засобів.Основа CASEтехнології використання бази даних проекту репозиторію для зберігання всієї інформації про проект що може розділятися між розроблювачами відповідно до їх правами доступу.
20469. Якість ПЗ 13.62 KB
  Підвищення якості ПЗ по одній з властивостей часто може бути досягнуто наприклад ціною зміни вартості термінів завершення розробки тощо. В даному випадку мова не йде про розробку ідеального з точки зору показників якості ПЗ досягнути цього скоріш всього взагалі неможливо а про розробку ПЗ із задовільною якістю. Тому при опису якості ПЗ насамперед повинні бути визначені критерії оцінки якості ПЗ. критеріями якості ПЗ вважають: функціональність надійність легкість застосування ефективність супровід ...
20470. Забезпечення функціональності ПЗ 12.34 KB
  При розробці ПС доцільно застосовувати різні методи еталони і види тестування кожний з яких орієнтований на виявлення локалізацію або діагностику певних типів дефектів.У складних комплексах програм при будьякій технології розробки неможливо гарантувати абсолютну відсутність дефектів і помилок. Непередбачуваність виду місця і часу прояви дефектів ПС в процесі експлуатації призводить до необхідності створення спеціальних додаткових систем автоматичної оперативної захисту від ненавмисних випадкових спотворень обчислювального процесу...