Материал: 2423

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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