[發(fā)明專利]攝影中心到目標(biāo)實(shí)物點(diǎn)的方位角的測(cè)量方法及運(yùn)算設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310344844.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN103389065A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅建剛;羅雨丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅建剛;羅雨丹
• 主分類號(hào): G01C1/00
• 分類號(hào): G01C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攝影中心到目標(biāo)實(shí)物點(diǎn)的方位角的測(cè)量方法及運(yùn)算設(shè)備，屬于測(cè)繪領(lǐng)域，也屬于氣球等為載體的空中攝影測(cè)量或近景攝影測(cè)繪領(lǐng)域，涉及在攝影測(cè)繪作業(yè)過程中求測(cè)從攝影中心到與像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)物點(diǎn)的方位角的方法，也涉及操作該測(cè)量方法需運(yùn)用的運(yùn)算設(shè)備。

背景技術(shù)

目前尚未參閱到該背景技術(shù)的資料。

發(fā)明內(nèi)容

為了利用所攝像片，求到攝影中心到像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)實(shí)物點(diǎn)的方位角，本發(fā)明提供攝影中心到目標(biāo)實(shí)物點(diǎn)的方位角的測(cè)量方法及運(yùn)算設(shè)備，通過其能求測(cè)攝影中心到像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)物點(diǎn)的方位角，解決了該技術(shù)問題，就可在不同位置對(duì)同一區(qū)域照像，就可以繼續(xù)用兩張像片去求得兩個(gè)攝影中心分別到同一待測(cè)物的方位角，用該兩攝影中心坐標(biāo)和該兩方位角前方交會(huì)求得該待測(cè)物坐標(biāo)，按該方式求待測(cè)物坐標(biāo)，無需在像平面單獨(dú)建立坐標(biāo)系，而且可以跟據(jù)需要只求待測(cè)物坐標(biāo)，無需一定要將其三維的位置一起(及連同高程一起)求出，并且求測(cè)該坐標(biāo)時(shí)，只需要兩攝影中心坐標(biāo)、兩攝影中心分別到該待測(cè)物的方位角作為主要數(shù)據(jù)，求測(cè)需用的因素少，運(yùn)算簡(jiǎn)單化，且其解算方式或原理是類同極為普遍的全站儀測(cè)量模式，普通測(cè)繪技術(shù)人員原易懂，易掌握，易發(fā)現(xiàn)和解決作業(yè)過程中的錯(cuò)誤或誤差，且不需要高級(jí)的應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件和運(yùn)算設(shè)備，利于照像測(cè)繪的迅速推廣。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在一張拍攝時(shí)主光軸有傾斜角時(shí)(或主光軸水平時(shí))所拍的像平面上，像主點(diǎn)已知，主縱線已知，主光軸傾角(比如∠⑧)已知，主垂面方位角等于主光軸方位角已知，在像平面上過像主點(diǎn)R作主縱線(比如像平面上的直線Rt₁)的垂線，該垂線稱為主水平線(比如像平面上的直線Rt₂)，像平面中某像點(diǎn)(比如g)到主縱線的距離為像點(diǎn)橫偏距，像點(diǎn)到主縱線的垂足為像點(diǎn)縱垂足，像點(diǎn)到主水平線的距離為像點(diǎn)縱偏距，像點(diǎn)到主水平線的垂足為像點(diǎn)橫垂足，主光軸傾角即攝影中心鉛垂線的攝影中心以下的線段與以攝影中心為界靠近被攝景物一端的主光軸之間的夾角，設(shè)像主距為Z，用像主距(可以只用正數(shù)像主距)和主光軸傾角(可以只用正數(shù)主光軸傾角)求出像主點(diǎn)(R)與攝影中心(S)之間的水平距離，再用縱偏距(取值有正負(fù)之分)的值和主光軸傾斜角求出主縱線上與待測(cè)像點(diǎn)(比如點(diǎn)g)一樣高的縱垂足與像主點(diǎn)之間的水平距離，用像主點(diǎn)(R)與攝影中心(S)之間的水平距離加或減(加還是減以各點(diǎn)的實(shí)際空間為位置為準(zhǔn))縱垂足(比如點(diǎn)t₁)與像主點(diǎn)之間的水平距離，來求得縱垂足(比如點(diǎn)t₁)與攝影中心鉛垂線上的與待測(cè)像點(diǎn)一樣高的點(diǎn)(比如點(diǎn)S′)之間的水平距離(即像點(diǎn)水平線與攝影中心鉛垂線距離)，進(jìn)一步祥細(xì)敘述如下，當(dāng)像平面是以仰角所拍攝的且待測(cè)像點(diǎn)在像主點(diǎn)之上時(shí)或當(dāng)像平面是以府角所拍攝的且待測(cè)像點(diǎn)在像主點(diǎn)之下時(shí)，像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離等于像主點(diǎn)與攝影中心之間的水平距離(特別說明：該水平距離此處采用正數(shù)或絕對(duì)值)加上縱垂足(比如點(diǎn)t₁)與像主點(diǎn)之間的水平距離(特別說明：該水平距離此處采用正數(shù)或絕對(duì)值)，當(dāng)像平面是以仰角所拍攝的且待測(cè)像點(diǎn)在像主點(diǎn)之下時(shí)或當(dāng)像平面是以府角所拍攝的且待測(cè)像點(diǎn)在像主點(diǎn)之上時(shí)，像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離等于像主點(diǎn)與攝影中心之間的水平距離(特別說明：該水平距離此處采用正數(shù)或絕對(duì)值)減去縱垂足(比如點(diǎn)t₁)與像主點(diǎn)之間的水平距離(特別說明：該水平距離此處采用正數(shù)或絕對(duì)值)，前述水平距離均是在主垂面上的水平距離，因主垂面與像平面垂直，待測(cè)像點(diǎn)(比如g)到主縱線的垂足與待測(cè)像點(diǎn)(比如點(diǎn)g)一樣高，因此，待測(cè)像點(diǎn)(比如g)與縱垂足(比如點(diǎn)t₁)的連線垂直于縱垂足(比如點(diǎn)t₁)與處于同一高度的鉛垂線上的點(diǎn)(比如點(diǎn)S′)之間的連線(比如t₁S′，該連線長(zhǎng)度即為像點(diǎn)水平線與攝影中心鉛垂線距離，亦即為像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離)，用橫偏距(比如gt₁的長(zhǎng)度，取值有正負(fù)之分)的值與像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離[該距離，比如t₁S′，其方向不同取值有正負(fù)之分，因若用水平位移或矢量等概念來解釋又缺乏參考方向，更易引起混亂，所以這里只能說它計(jì)算結(jié)果有正、負(fù)情況，正負(fù)情況依前述計(jì)算結(jié)果。]的值之間的比值的反三角函數(shù)(比如反正切函數(shù))求出攝影中心鉛垂線上與待測(cè)像點(diǎn)一樣高的點(diǎn)(比如點(diǎn)S′)分別到像點(diǎn)縱垂足(比如t₁)和待測(cè)像點(diǎn)(比如g)兩個(gè)方向的方向夾角(比如∠gS′t₁)(該方向夾角的正、負(fù)受像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離的正、負(fù)和橫偏距的正、負(fù)之影響)，主垂面方位角值加上由該反三角函數(shù)求出的該方向夾角的值即等于攝影中心到目標(biāo)實(shí)物點(diǎn)的方位角，當(dāng)像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離等于零，若此時(shí)像點(diǎn)在主縱線右側(cè)，從攝影中心到像點(diǎn)的實(shí)物源點(diǎn)的方位角等于主垂面標(biāo)準(zhǔn)方位角減去90度后的值，若此時(shí)像點(diǎn)在主縱線左側(cè)，從攝影中心到像點(diǎn)的實(shí)物源點(diǎn)的方位角等于主垂面標(biāo)準(zhǔn)方位角加上90度后的值，若此時(shí)像點(diǎn)在主縱線上，實(shí)物點(diǎn)坐標(biāo)及像點(diǎn)坐標(biāo)與攝影中心坐標(biāo)一致，(注：縱偏距、橫偏距、主垂面方位角值的取值等參照實(shí)施例中的說明，判斷左、右或上、下的標(biāo)準(zhǔn)參照實(shí)施例，本法不適用于沿鉛垂方向的拍攝。)，我們就求到了拍攝到的地面任意點(diǎn)的以攝影中心為原點(diǎn)的方位角(該方位角即攝影中心到任意目標(biāo)實(shí)物點(diǎn)的方位角)；還可以按如下方式求到攝影中心到像點(diǎn)的源的實(shí)物點(diǎn)的垂直角：用像點(diǎn)到主縱線的距離的取值即橫偏距的值和像點(diǎn)水平線到攝影中心鉛垂線距離的值(取值可有正負(fù)之分，同前述。)兩者平方和的算術(shù)平方根求到該像點(diǎn)至在攝影中心鉛線上的與該像點(diǎn)一樣高的點(diǎn)(比如S′)之間的距離(該距離取值可只取正數(shù))，該距離即是該待測(cè)像點(diǎn)到攝影中心鉛垂線的距離，可用像主距和主光軸傾角(即主光軸傾斜角)求出像主點(diǎn)(R)與攝影中心(S)之間的高差(該高差取值可有正負(fù)之分)，再用縱偏距(取值有正負(fù)之分)的值和主光軸傾斜角求出待測(cè)像點(diǎn)與像主點(diǎn)之間的高差(該高差取值可有正負(fù)之分)，像主點(diǎn)(R)與攝影中心(S)之間的高差加上待測(cè)像點(diǎn)與像主點(diǎn)之間的高差等于待測(cè)像點(diǎn)與攝影中心之間的高差(該高差取值可有正負(fù)之分)，再用待測(cè)像點(diǎn)到攝影中心鉛垂線的距離和待測(cè)像點(diǎn)與攝影中心之間的高差利用反三角函數(shù)(比如反正切函數(shù))求出攝影中心到待測(cè)像點(diǎn)的方向與攝影中心鉛垂線之間的夾角(該夾角取值可有正負(fù)之分)，待測(cè)像點(diǎn)在攝影中心上面或下面時(shí)攝影中心到像點(diǎn)的實(shí)物點(diǎn)的垂直角的求法不同，待測(cè)像點(diǎn)在攝影中心上面時(shí)(以高差判斷上或下)，以攝影中心為原點(diǎn)的待測(cè)像點(diǎn)的源的實(shí)物點(diǎn)的垂直角＝180°-該夾角的絕對(duì)值，當(dāng)待測(cè)像點(diǎn)在攝影中心下面時(shí)，以攝影中心為原點(diǎn)的待測(cè)像點(diǎn)的源的實(shí)物點(diǎn)的垂直角＝該夾角的絕對(duì)值，當(dāng)待測(cè)像點(diǎn)與攝影中心高差為零時(shí)，此時(shí)以攝影中心為原點(diǎn)的待測(cè)像點(diǎn)的源的實(shí)物點(diǎn)的垂直角等于90°，(縱偏距N的取值，以及上、下或左、右的判斷標(biāo)準(zhǔn)參照實(shí)施例，各高差的正、負(fù)可以采用實(shí)際高差的正、負(fù)，或參照實(shí)施例的計(jì)算，本法不適用于沿鉛垂方向的拍攝。)，我們就求到了拍攝到的地面任意點(diǎn)的以攝影中心為原點(diǎn)的垂直角，除特別說明外，本文的各類取值的正、負(fù)可前文和后文統(tǒng)一，前述不祥盡的地方可參照實(shí)施例的說明或計(jì)算，本文未述及的以實(shí)際情況為準(zhǔn)。運(yùn)算設(shè)備應(yīng)具備輸入、運(yùn)算處理、保存或記憶或存儲(chǔ)、輸出顯示、供電的硬件，具有運(yùn)算算式、記憶和運(yùn)算三角函數(shù)、反三角函數(shù)、加、減、乘、除、平方、開方、分?jǐn)?shù)、角度計(jì)量等等常用運(yùn)算規(guī)則的運(yùn)算模塊或硬件，(前述具備硬件條件，比如卡西歐fx-4500PA函數(shù)計(jì)算器的硬件條件或功能即可實(shí)現(xiàn)，重要的是：具備保存有前述本發(fā)明的攝影中心到目標(biāo)實(shí)物點(diǎn)的方位角的測(cè)量方法的技術(shù)方案中包含的：從攝影中心到像點(diǎn)的實(shí)物源點(diǎn)的方位角＝主垂面方位角值+arctan{像點(diǎn)橫偏距值÷[Z×cos(90°-α)-像點(diǎn)縱偏距值×sin(90°-α)]}，