Лекция по МДК 01.03 Фотограмметрические работы"

ЭЛЕМЕНТЫ ОРИЕНТИРОВАНИЯ СНИМКА.

Элементами ориентирования снимка называются величины, определяющие его положение в момент фотографирования относительно выбранной пространственной прямоугольной системы координат. Различают элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка.

Элементы внутреннего ориентирования позволяют найти положение центра проекции относительно снимка, а значит восстановить связку проектирующих лучей, существовавшую в момент фотографирования. К ним относятся координаты главной точки x₀, y₀ снимка и фокусное расстояние f фотокамеры (рис.1).

Элементы внешнего ориентирования (ЭВО) позволяют установить положение снимка (связки), которое она занимала в момент фотографирования относительно заданной пространственной прямоугольной системы координат. Для снимков, полученных АФА, на практике используют две таких системы.

В первую систему ЭВО (рис. 2) входят координаты X_s, Y_s, Z_s точки фотографирования, а также углы поворота снимка α, ω и κ

Продольный угол наклона снимка α образуется осью Z΄ и проекцией главного луча Sо на плоскость X΄ Z΄.

Поперечный угол наклона снимка ω заключён между главным лучом Sо и его проекцией на плоскость X΄ Z΄.

Угол поворота снимка κ образуют ось у снимка и след плоскости, проходящей через главный луч Sо и ось Y΄ (в этой плоскости находится угол ω).

На рис. 2 углы κ и ω положительные, угол α - отрицательный.

Вторая система (рис.3) ЭВО содержит:

-          координаты X_s, Y_s, Z_s точки фотографирования;

-          t – дирекционный угол оптической оси фотокамеры – он образуется следом плоскости главного вертикала W и положительным направлением оси X΄;

-          ε - угол наклона снимка, находится в плоскости главного вертикала между главным и надирным лучами;

-          κ – угол поворота в плоскости снимка, образуется главной вертикалью  и осью y плоской системы координат x y.

На рисунке изображены положительные углы.

Различают абсолютные и относительные ЭВО снимка. Абсолютные элементы определяют положение связки в геодезической системе координат.

Таким образом, положение одиночного снимка определяется девятью элементами ориентирования, из них три - элементы внутреннего ориентирования и шесть - элементы внешнего ориентирования.

Лабораторная работа

Тема: «МАСШТАБ СНИМКА».

Цель:Научиться определять масштаб снимка.

Выполнение работы:

Масштабом снимка 1/m в данной точке по данному направлению называется отношение бесконечно малого отрезка dl на снимке к соответствующему отрезку dL на местности. То есть:

(1)

Пусть местность равнинная, а начала координат в пространстве и на снимке расположены соответственно в точках S и o, (рис. 32).

Обозначив проекции отрезков dl и dL на соответствующие координатные оси через dx, dy и dX, dY, с учетом данного определения масштаба и рис. 1 напишем:

,

(2)

где φ – угол между осью x снимка и заданным направлением отрезка dl.

При указанном выборе систем координат, и при условии, что оси ординат расположены в плоскости главного вертикала, справедливы уравнения (37) зависимости между координатами точек местности и снимка. Продифференцируем их по переменным x и y, в результате получим:

.

Введём обозначение:

.

и учтем, что dy=dxtgj, тогда

(3)

Подставив выражения dX и dY из соотношений (2) в формулу (3), будем иметь:

.

(4)

Полученное равенство показывает, что масштаб снимка зависит от фокусного расстояния АФА, высоты фотографирования, угла наклона снимка, положения точки на снимке (координат x и y), в которой взят элемент dl и от направления φ этого элемента относительно линии главного вертикала .

Определим значение масштаба 1/m для частных случаев.

1. Масштаб горизонтального снимка (ε = 0). Подставив это значение в формулу , с учетом принятых обозначений k и p получим:

,

т. е. масштаб горизонтального снимка плоской местности во всех точках постоянный.

2. Масштаб наклонного снимка по направлению главной вертикали (x = 0, φ = 90°):

.

(5)

На основании уравнения  запишем значение масштаба 1/m в характерных точках, лежащих на линии главного вертикала:

В главной точке снимка o (y = 0)

;

В точке нулевых искажений с , поэтому:

;

В точке надира n , после подстановки получаем:

;

В главной точке схода

.

Таким образом, масштаб в точке нулевых искажений равен, в главной точке мельче, а в точке надира крупнее масштаба горизонтального снимка. Масштаб в точке нулевых искажений называется главным масштабом снимка.

3. Масштаб наклонного снимка по направлению горизонтали (φ = 0°)

(6)

Поскольку в уравнении абсцисса точки отсутствует, то вдоль горизонтали, если местность равнинная, мосштаб величина постоянная.

Запишем выражения 1/m для горизонталей, проходящих через характерные точки снимка:

По линии действительного горизонта , поэтому:

;

Вдоль главной горизонтали , после подстановки имеем:

;

На линии неискажённого масштаба , значит

;

По горизонтали h_nh_n, проходящей через точку надира , и:

.

Выполненный анализ показал, что масштаб снимка в точке c по любому направлению равен масштабу горизонтального снимка.