Teoría de la fotogrametría aérea

El objeto de la fotogrametría aérea es la conversión de una proyección central del suelo (foto aérea) en una proyección ortográfica (mapa topográfico). Hay muchas maneras de resolver este problema. Método gráfico, método de mecánica óptica (también conocido como método de simulación) y método analítico. Dentro de cada método, se pueden subdividir muchos métodos específicos y cada método específico tiene su propia teoría única. Algunos de estos conceptos y teorías son básicos y algunos tienen * * * características, como los elementos de orientación interna y externa de una fotografía, la relación de coordenadas entre los puntos de la imagen y los puntos del terreno, * * * ecuaciones de condición de línea, la orientación relativa de pares de imágenes y el carácter absoluto del modelo. Principios de orientación y observación estereoscópica.

Los elementos de orientación interior y exterior de la foto.

Los elementos de orientación internos se utilizan para determinar la posición relativa entre el nodo posterior (lado de la imagen) del objetivo fotográfico y la fotografía. Se puede utilizar para restaurar el haz fotográfico durante la fotografía. El elemento de orientación interna se refiere al valor de coordenadas (x0, у0) de la distancia principal f de la cámara y la proyección ortográfica del nodo detrás de la lente del objetivo de la cámara en el plano de la imagen en el sistema de coordenadas del marco. Estos valores se obtienen mediante la identificación de cámaras aéreas, por lo que siempre se conocen los elementos de orientación interna. El dato que determina la posición espacial del haz fotográfico durante la fotografía se denomina elemento de orientación externa de la fotografía o fotografía. El elemento de orientación externa tiene seis valores, incluidos los tres valores de coordenadas Xs, Ys, Zs del centro fotográfico S (Figura 2) en un sistema de coordenadas rectangular espacial determinado y los tres elementos de orientación angular utilizados para determinar la orientación espacial del haz fotográfico, como φ, ω, ángulo K. Estos elementos de orientación externa se definen para un determinado sistema de coordenadas del modelo O-XYZ. El eje de coordenadas x del sistema de coordenadas del modelo está ubicado aproximadamente en la dirección de la línea base de la fotografía, y el eje de coordenadas z es aproximadamente consistente con la dirección de elevación del punto del suelo. El modelo tridimensional establecido en el sistema de coordenadas del modelo debe pasar por el proceso de orientación absoluta para obtener la orientación correcta del modelo tridimensional.

Fórmula de conversión de coordenadas de puntos de imagen

En la Figura 2, con el centro de disparo S como origen y el eje óptico de disparo principal Z como eje de coordenadas, el punto de imagen ι está en la sistema de coordenadas del espacio de imagen (Las coordenadas en S-xуz) son x ι, у, z ι = -f En este momento, se establece un sistema de coordenadas auxiliar (S-uvw) con S como origen, en el que las tres coordenadas. ejes U, V y Los tres ejes de coordenadas X, Y y Z son paralelos. Si las coordenadas de un determinado punto en el sistema de coordenadas auxiliar se establecen en u, v, w, la relación de transformación es:

r es la matriz de rotación, que es la suma de los ejes de coordenadas correspondientes del El sistema de coordenadas del espacio de la imagen y el sistema de coordenadas auxiliar. Estos cosenos directores son funciones de los tres elementos de orientación angular de la fotografía. Esta es una fórmula básica importante porque hay muchas fórmulas teóricas o fórmulas operativas que se desarrollan aún más sobre esta base. Por ejemplo, la "** ecuación de condición de línea" ampliamente utilizada en fotogrametría analítica evoluciona aún más basándose en su fórmula inversa.

Orientación relativa

El proceso de determinar la posición relativa de un par de fotografías. El método de simulación de orientación relativa se lleva a cabo sobre estereogramas. La base teórica es hacer que todas las luces con el mismo nombre en el espacio se crucen en pares. Cuando las luces del mismo nombre no se cruzan, el paralaje superior e inferior (generalmente representado por Q) se puede observar en el sistema de observación del instrumento. El paralaje superior e inferior es la distancia en la dirección perpendicular a la línea de base fotográfica cuando dos rayos del mismo nombre no se cruzan en el espacio. En este punto, esta distancia se puede eliminar moviendo o girando ligeramente el proyector en línea recta. Teóricamente, siempre que se pueda eliminar el paralaje superior e inferior en cinco puntos adecuadamente distribuidos al mismo tiempo, se considera que el paralaje superior e inferior en este par estéreo se ha eliminado por completo, completando así la orientación relativa y obteniendo los tres. -modelo dimensional. El método analítico de orientación relativa consiste en medir las coordenadas de cada punto de la imagen con el mismo nombre en la foto. Por ejemplo, la imagen de la izquierda es x1 y у1, y la imagen de la derecha es x2 y у2. La relación entre estos valores medidos y los elementos de azimut relativos se puede derivar de la teoría de las condiciones de la superficie de los rayos del mismo nombre. Teóricamente, midiendo los valores de coordenadas de cinco pares de puntos de imagen con el mismo nombre, se pueden calcular los cinco elementos de orientación relativa del objeto. La diferencia de coordenadas verticales (у1-у2) del mismo punto en las fotos izquierda y derecha también se llama paralaje superior e inferior, representado por el símbolo q.

Orientación absoluta del modelo

En fotogrametría, el modelo tridimensional establecido con orientación relativa suele estar en un sistema de coordenadas de modelo temporal o transicional. La escala es arbitraria y debe convertirse. a la medición del suelo. En el sistema de coordenadas, el mapa solo se puede medir si la barra de escala cumple con los requisitos.

Este proceso de transformación se llama orientación absoluta. La base matemática de la orientación absoluta es la transformación de similitud lineal tridimensional, que tiene siete elementos: tres valores de traducción del origen de coordenadas, tres valores de rotación del modelo tridimensional y 1 aumento de escala.

Principio de la observación estereoscópica

El principio de la observación estereoscópica es establecer una visión estereoscópica artificial, es decir, una visión estereoscópica obtenida reflejando el paralaje del par de imágenes en el paralaje fisiológico de la ojo humano (Figura 3). Hay tres condiciones para obtener visión estereoscópica artificial: ① Tomar dos fotografías de la misma escena (llamada par estéreo o par de imágenes) desde dos posiciones diferentes (ambos extremos de una línea de base); ② Observar uno de los pares de imágenes con ambos ojos; Foto; ③ Al observar, la línea que conecta los mismos puntos de imagen en el par de imágenes debe ser aproximadamente paralela a la línea de base del ojo humano, y la distancia entre los mismos puntos generalmente debe ser menor que la línea de base del ojo (o la distancia de la base del ojo expandida) . Si se colocan dos marcadores idénticos en los mismos puntos de la imagen de las fotos izquierda y derecha respectivamente, cuando se observan en estéreo, se puede ver que se ha agregado una escala espacial al modelo tridimensional. Para facilitar la observación estereoscópica, puede utilizar algunas herramientas sencillas, como el estereoscopio de puente, el estereoscopio reflectante, etc. Para la situación en la que se utilizan dos proyectores para proyectar las imágenes de las fotografías izquierda y derecha en un plano de rumbo al mismo tiempo, se puede utilizar el principio de colores complementarios o luz polarizada para la observación y medición estereoscópica a través de una plataforma topográfica con un objetivo. .