Векторы r Sm и R SM определяют собственно положение точек m и М относительно центра проекции S.
Из рис. 3.2 следует, что |
|
|
|
|
|
|
|
RM RS R |
|
(3.5). |
|
|
|
Векторы R и r |
коллинеарные, поэтому можно записать, что |
|||||
R Nr; |
(3.6) |
|
|
|
|
|
где N – скалярная величина. |
|
|
|
|
|
|
С учетом (3.6) выражение (3.5) имеет вид |
||||||
|
RM RS |
Nr ; |
|
(3.7) |
||
В координатной форме выражение (3.7) имеет вид |
||||||
|
X |
|
|
XS |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
Y YS N Y , |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
или |
Z |
|
|
ZS |
|
Z |
X XS |
NX |
|
|
|||
|
|
|
||||
|
Y YS NY |
. |
|
(3.8) |
||
ZZS NZ
Ввыражении (3.8):
X, Y, Z - координаты точки М в системе координат объекта,
Хs,Ys,Zs координаты центра проекции S в системе координат объекта;
X ,Y ,Z координаты вектора r в системе координат объекта.
X |
x x0 |
|
|
||
|
|
|
|
|
(3.9) |
Y |
A y y0 |
, |
|||
|
|
|
f |
|
|
|
Z |
|
|
|
|
где А – матрица преобразования координат, элементы aij которой определяются по значениям угловых элементов внешнего ориентирования снимка , , .
Из третьей формулы выражения (3.8) следует, что
N Z ZS .
Z
Подставив значение N в первые две формулы выражения (3.8) получим формулы связи координат соответственных точек местности и снимка
85
|
Х ХS (Z |
ZS ) |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
(3.10) |
|||||||
|
Y YS (Z ZS ) |
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
которые с учетом (3.9) имеют вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
X |
XS Z ZS |
a11(x x0) a12(y y0) a13 f |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
a (x x ) a32(y y |
) a |
33 |
f |
|
|
|||||||||||
|
31 |
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
a21(x x |
) a |
22 |
(y y |
) a23 f |
|
|
, |
(3.11) |
||||||
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Y |
YS Z ZS |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
a31(x x ) a (y y |
) a f |
|
|
|
||||||||||||
|
0 |
32 |
|
|
|
0 |
|
33 |
|
|
|
|
|
|||
Из формул (3.10 и 3.11) следует, что координаты точки местности по снимку можно получить по координатам её изображения на снимке, если известны элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимков и известна высота Z этой точки.
Найдем теперь формулы связи координат соответственных точек и местности, которые позволят вычислить координаты изображения точки на снимке в системе координат снимка по координатам соответственной точки местности, определенным в системе координат объекта OXYZ.
Из выражения (3.7) следует, что
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
r |
|
|
(R R ). |
|
|
|
|
|
(3.12) |
|||||||
N |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
M |
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В координатной форме выражение (3.12) имеет вид |
|
|||||||||||||||
x x0 |
|
|
|
|
x |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
y y0 |
|
|
|
|
y |
|
|
, |
|
|
||||||
|
N |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
||||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
x x0 |
x |
* |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
N |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
y y0 |
|
y* |
. |
(3.13) |
|||||||||
|
|
|
N |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
f |
|
|
|
z |
* |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В выражении (3.13) x, y – координаты изображения точки местности m в системе координат снимка Sxyz.
86
x* |
|
|
X XS |
|
|||
|
|
|
AT |
|
|
|
(3.14) |
y* |
|
Y YS |
. |
||||
|
* |
|
|
|
Z ZS |
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
Из третьего выражения (3.13) следует, что
1 f .
N z*
1
Подставив значение N в первые два уравнения выражения (3.9), получим формулы связи координат соответственных точек снимка и
x x |
|
f |
x* |
|
|
|
||||
0 |
|
|
* |
|
|
|
|
|||
местности: |
|
z |
|
|
, |
(3.15) |
||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
y y0 |
f |
|
y* |
|
|
|
||||
|
z |
* |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
которые с учетом (3.14) имеют вид
x x f |
a11(X XS ) a21(Y YS ) a31(Z ZS ) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||||
0 |
a (X X |
S |
) a (Y Y ) a (Z Z |
) |
|
|
||||||
|
13 |
23 |
S |
33 |
S |
|
|
|
|
3.16 |
||
|
|
a12(X XS ) a22(Y YS ) a32(Z ZS ) |
|
. |
||||||||
y y0 f |
|
|
|
|||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
a13(X XS ) a23(Y YS ) a33(Z ZS ) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
Уравнения (3.16) в фотограмметрии часто называют уравнениями коллинеарности.
3.4. Формулы связи координат соответственных точек местности и горизонтального снимка
У горизонтального снимка угловые элементы внешнего ориентирования = = = 0. Будем считать, что координаты главной точки снимка x0 = y0 = 0.
В этом случае
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
3.17 |
А АТ Е 0 |
0 . |
|||
|
0 |
0 |
|
|
|
1 |
|
||
87
Формулы связи координат при этом будут иметь вид
X XS |
|
Z Z |
S |
x |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
f |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
3.18 |
||
|
|
Z ZS |
|
|
|
|
|
||||
Y YS |
y |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|||
x |
X X |
|
|
|
|
||||||
|
|
S |
|
|
|||||||
|
Z ZS |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.19) |
||
|
f |
Y Y |
|
|
|
. |
|||||
y |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Z ZS |
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если в качестве начала системы координат объекта OXYZ выбрать центр проекции S, то Xs = Ys = Zs = 0, а формулы (3.18) и (3.19) примут вид
X |
|
Z |
|
|
x |
|
H |
|
x |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
f |
|
f |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
3.20 |
||||
|
Z |
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
||||||||
Y |
|
y |
y |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
f |
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
x |
|
f |
|
|
X |
|
|
|
|
|
f |
|
X |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
3.21 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||
y |
|
f |
|
|
Y |
|
|
|
|
|
f |
Y |
|
|
|
|||||
|
Z |
|
|
|
H |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
H = -Z – высота фотографирования над определяемой точкой.
Из формул (3.20) и (3.21) следует, что горизонтальным снимком горизонтальной местности можно пользоваться как планом масштаба
1 f . m H
88
3.5. Формулы связи координат соответственных точек горизонтального и наклонного снимков
Пусть из точки S получен наклонный Р и горизонтальный Р снимки, на которых точка М объекта изобразилась соответственно в точках m и m0 (рис. 3.3). Найдем зависимости между координатами этих точек.
|
z0 |
|
x |
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
x0 |
P |
|
f |
|
f |
|
|
r |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
Р |
0 |
|
m |
|
О |
|
r0 |
|
|
|
|
|
m0 |
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
Рис. 3.3. Связь координат наклонного и |
||||
|
горизонтального снимков |
|
||
На рис. 3.3 Sm r и
Sm r – векторы, определяющие положение точек m и m относительно центра проекции S на снимках Р и Р .
Векторы r и r коллинеарные, поэтому можно записать:
r |
Nr , |
(3.22) |
где N − скаляр. |
|
|
В |
системе |
координат |
горизонтального |
снимка |
|
Sx0y0z0 выражение (3.22) имеет вид(полагаях =у =0):
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|||
|
y |
|
N y |
, |
(3.23) |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|||
|
f |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где x ,y ,z – координаты вектора r в системе координат горизонтального снимка.
|
|
x x |
|
|
|||
x |
|
|
|
|
|||
y |
|
|
y y |
|
, |
(3.24) |
|
A |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|||
z |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Из третьего уравнения (3.23) следует, что
f N z .
89