§ 20. Элементы ориентирования аэроснимка

Элементы ориентирования разделяются на две группы – элементы внутреннего ори­енти­рования и элементы внешнего ориентирования.

Элементами внутреннего ориентирования на­зыва­ют ве­ли­чины, опреде­ляющие положение центра проекции от­носительно плос­ко­сти аэроснимка. К ним от­но­сят три величины (рис. 3.5): фо­кусное рас­стояние f и коорди­наты главной точки x_o, y_o аэро­снимка в сис­теме oxy. Эти эле­менты опреде­ляют в процессе калиб­ровки съемочной ­камеры (§ 8) и за­носят в ее техниче­ский паспорт.

П о элементам внутреннего ориен­ти­ро­ва­­ния аэро­снимка можно вос­стано­вить связ­­­­ку лучей, существовав­ших во время съем­­ки: для этого нужно по коор­динат­ным меткам и эле­ментам x_o, y_o, f найти по­ло­жение центра про­екции. После этого установить в полученный центр проек­ции источ­ник света и спроектировать изо­бра­жение снимка на какой-либо экран (иными словами – со­единить центр прямыми линиями с точ­ками аэроснимка, обозначив тем самым проектирующие лучи).

Элементами внешнего ориен­ти­ро­вания называют ве­ли­чи­ны, опреде­ляю­щие положение плоскости аэроснимка в момент фотографирования от­носи­тельно системы координат местности. В фо­тограмметрии использу­ются три таких системы, различающиеся выбором секущей плоскости и системой отсчета углов.

Все три системы содержат по шесть элементов внешнего ориентирования, из которых три называются линейными, определяющими пространственные координаты центра фотографирования S относительно фотограмметрической системы координат местности SXYZ. Три оставшихся элемента называются угловыми, поскольку они определяют положение плоскости снимка относительно координатной системы местности, или, иначе, взаимное положение двух промежуточных координатных систем SXYZ и Sxyz (§ 19, рис. 3.4).

В первой системе элементов внешнего ориентирования (рис. 3.6) секущая плоскость проводится через главную оптическую ось So и ось SY фотограмметрической системы SXYZ. Элементами внеш­него ориен­ти­рования в этой системе явля­ются:

XS, YS, ZS	– координаты центра проекции в сис­теме OXYZ;
	– продольный угол наклона, отсчитываемый в отвесной плос­кости SXZ между осью SZ и проекцией главного оптического луча So на плос­кость SXZ;
	– поперечный угол наклона, отсчитываемый в наклонной плос­кости SoY между глав­ным оп­тическим лучом So и его проек­цией на плоскость SXZ;
	– угол поворота в плос­ко­сти снимка между осью y и сле­дом сечения плоско­сти SoY.

Во второй системе элементов внешнего ориентирования (рис. 3.7) секущая плоскость проводится через главную оптическую ось So и ось SX фотограмметрической системы SXYZ. Элементами внешнего ориентирования являются³:

XS, YS, ZS	– координаты центра проекции в сис­теме OXYZ;
	– продольный угол наклона, отсчитываемый в наклонной плос­кости SoX между главным оптическим лучом So и его проекцией на плос­кость SYZ;
	– поперечный угол наклона, отсчитываемый в отвесной плос­кости SYZ между осью SZ и проекцией глав­ного оп­тического луча So на плоскость SYZ;
	– угол поворота в плос­ко­сти снимка между осью x и сле­дом сечения плоско­сти SoX.

В третьей системе элементов внешнего ориентирования (рис. 3.8) секущая плоскость проводится через главную оптическую ось So и ось SZ фотограмметрической системы SXYZ. я аэроснимка также шестью элементами (рис. 3.7), в том числе тремя линейными и тремя угло­выми. К элементам внешнего ориентирования относятся:

XS, YS, ZS	координаты центра проекции в сис­теме OXYZ;
c	суммарный угол наклона, отсчитываемый в отвесной плоско­сти глав­ного вертикала SoZ ме­жду осью SZ и главным оптиче­ским лучом So;
t	дирекционный угол оптической оси съемочной камеры, от­считы­ваемый в плоско­сти OXY между осью X и про­ек­цией главной вертикали;
	угол поворота снимка, отсчитываемый в плос­кости снимка между осью x и глав­ной вертикалью.

Заметим, что связь угловых элементов названных систем описывается следующими приближенными зависимостями:

, , , .

Как можно видеть из сопоставления рис. 3.6, 3.7 и 3.8, угол поворота  не соответствует ни , ни , так как не связан ни с осью SX, ни с осью SY.

До недавнего времени система углов , ,  применялась в русскоязычной литературе по аналитической фотограмметрии, а система   – в англоязычной. Обе системы находят широкое применение в науч­ных исследо­ва­ниях, при анали­тиче­ской, цифровой обработке аэроснимков и в конструк­циях фотограмметрических приборов. Третья система элементов внешнего ориентирования применяется главным образом при математическом анализе изображения на аэроснимке и в конструкциях некоторых приборов (в частности – фототрансформаторов).