Элементы внешнего ориентирования снимка

Положение снимка в пространстве в момент фотографирования определяют элементы внешнего ориентирования. Под понятием снимок надо подразумевать связку проектирующих лучей, восстановленную на этапе внутреннего ориентирования, когда были заданы элементы внутреннего ориентирования снимка x₀, y₀, f и определено положение центра проекции S относительно системы координат снимка P. Если рассмотреть связку проектирующих лучей как «твердое тело», то положение твердого тела в пространстве в декартовой системе координат определяют 6 параметров. Поскольку связка построена в системе координат снимка, то эти параметры, суть параметры связи двух пространственных прямоугольных систем координат. Таким образом, для ориентирования системы координат снимка относительно системы координат объекта необходимо знать шесть элементов внешнего ориентирования снимка.

На рис. 12 показана система координат объекта OXYZ, система координат снимка oxyz. Вектор R_s определяет положение центра проекции S в системе координат объекта. Вектор R_m определяет положение точки объекта М в системе координат объекта. Вектор R определяет положение точки объекта M относительно системы координат снимка. Вектор r определяет в системе координат снимка положение на снимке изображения m точки объекта М.

y

x

O

X

Y

Z

M

m

S

z

o

P

Рис. 12

a

w

k

Элементами внешнего ориентирования снимка являются координаты X_s, Y_s, Z_s центра проекции S в системе координат объекта OXYZ и углы поворота ω, α, κ системы координат снимка oxyz относительно системы координат объекта OXYZ. Угол поворота ω называется поперечным (тангаж для самолета) и определяет вращение вокруг оси ox, угол поворота α называется продольным (крен) и определяет вращение вокруг оси oy, угол κназывается разворотом (снос) и определяет вращение вокруг оси oz.

Координаты точек объекта и их изображений на снимке связаны векторным уравнением, которое называется уравнением коллинеарности:

= + . (1)

или в координатной форме:

, (2)

где: X, Y, Z - координаты точки М в системе координат объекта;

X_S, Y_S, Z_S - координаты центра проекции S в системе координат объекта;

X', Y', Z' - координаты вектора r в системе координат объекта, которые определяются по формуле:

, (3)

где А - матрица преобразования координат (матрица направляющих косинусов), элементы с_ij которой определяются по значениям угловых элементов внешнего ориентирования снимка w, a, κ.

С учетом последнего выражения уравнение коллинеарности примет вид:

(4)

Если известны элементы внешнего ориентирования снимка X_s, Y_s, Z_s, ω, α, κ и высоты точек Z, то по формуле (4) можно определить координаты точек объекта.

Элементы внешнего ориентирования могут быть определены в результате фотограмметрической обработки снимков по опорным точкам или получены во время съёмки по данным обработки бортовых спутниковых кинематических измерений и измерений инерциальной системы.