摄影测量学课件：航带法空中三角测量.ppt

1、袁修孝袁修孝 教授教授摄影测量基础第六章摄影测量基础第六章遥感信息工程学院遥感信息工程学院一、基本思想与流程一、基本思想与流程二、自由航带网的构建二、自由航带网的构建三、单航带空中三角测量三、单航带空中三角测量四、航带法区域网平差四、航带法区域网平差一、基本思想与流程一、基本思想与流程主要思想一、基本思想与流程一、基本思想与流程像点坐标系统误差预改正像点坐标系统误差预改正立体像对相对定向立体像对相对定向模型连接构建自由航带网模型连接构建自由航带网航带网的概略绝对定向航带网的概略绝对定向航带模型非线性改正航带模型非线性改正加密点坐标计算加密点坐标计算基本流程二、构建自由航带网二、构建自由航带网（

2、1、单独法相对定向）、单独法相对定向）135246a135246bXYZ2as1s2s31bXYZ已知值已知值二、构建自由航带网二、构建自由航带网（1、单独法相对定向）、单独法相对定向）模型坐标模型坐标zssyssxssmBZZmBYYmBXX121212摄站坐标摄站坐标新新新mZZZmYYYmXXXspspsp111二、构建自由航带网二、构建自由航带网（2、连续法相对定向）、连续法相对定向）归化系数归化系数135246a135246bXYZ2as1s2s31baZ2bZ1的相对定向元素为模型aBaz二、构建自由航带网二、构建自由航带网（2、连续法相对定向）、连续法相对定向）模型坐标模型坐标z

3、ssyssxssmBkZZmBkYYmBkXX121212摄站坐标摄站坐标111222111111)(21ZmNkZZYmNkYYmNkYYXmNkXXspsspsp二、构建自由航带网二、构建自由航带网 （3、带模型连接条件的连续法相对定向）、带模型连接条件的连续法相对定向）135246a135246bXYZsi-1sisi+1aiA(N1X1, N1Y1, N1Z1)ai+1 (X2, Y2, Z2)BxBzBy相对定向元素解算时，不但要考虑到定向点上残余上下视差为零，而且要顾及模型间公共连接点在两模型中的像空间辅助坐标要相同带模型连接条件的带模型连接条件的解析相对定向原理解析相对定向原理S

4、0Y1Z1S1X1BA (N1X1 , N1Y1 , N1Z1)a1(X1 ,Y1 ,Z1)a2(X2 ,Y2 ,Z2)S2BXBYBZa0(X0 ,Y0 ,Z0)X2Y2Z2 X0Y0Z0带模型连接条件的连续法带模型连接条件的连续法解析相对定向原理解析相对定向原理线性化xzxyxxBBBBBB偏导数线性化方程等式两边同时除以等式两边同时除以则则XYBXNXNZFBYNYNZFXY221120221120误差方程及法方程的建立量测量测 3 个以上的个以上的模型连接点模型连接点可以按最小二乘平可以按最小二乘平差原理求相对定向元素差原理求相对定向元素62T0nPVV1T)(PAAQxxiixxim

5、Q0o1o2135246o3246XYBXNXNPBYNYNQ222222222222ZBYNNZ连接点的模型坐标连接点的模型坐标zssyssxssmBZZmBYYmBXX121212摄站坐标摄站坐标222222222ZmNZZYmNYYXmNXXspspsp二、构建自由航带网二、构建自由航带网 （3、带模型连接条件的连续法相对定向）、带模型连接条件的连续法相对定向）非连接点的模型坐标非连接点的模型坐标111222111111)(21ZmNZZYmNYYmNYYXmNXXspsspsp2222ZBZNNzaau获取控制点的地面摄影测量坐标 Xtp , Ytp , Ztp三、自由航带网的概略绝对

6、定向三、自由航带网的概略绝对定向u计算重心化坐标u求相似变换参数u计算各模型点的地面摄影测量坐标 四、航带网的误差传播四、航带网的误差传播独立累积性误差：不随模型个数的增加而增大其影响不随模型个数的增加而增大其影响u偶然误差非独立累积性误差：随模型个数的增加而增大其影响随模型个数的增加而增大其影响 nn21 nnnn21) 1(u系统误差四、航带网的误差传播四、航带网的误差传播S0S1S2S30123dbz10S11S22S33XZ321ZZZ321XXX3X3Z1X2X1Z2Z五、航带模型非线性改正五、航带模型非线性改正1、二次多项式、二次多项式用一个多项式曲用一个多项式曲面拟合航带网复面拟

7、合航带网复杂的变形曲面，杂的变形曲面，使该曲面经过航使该曲面经过航带网已知点时，带网已知点时，所求得坐标变形所求得坐标变形值与它们实际的值与它们实际的变形值相等或使变形值相等或使其残差的平方和其残差的平方和为最小为最小五、航带模型非线性改正五、航带模型非线性改正2、二次正形变换多项式、二次正形变换多项式XYYXYYXX,用一个用一个二次正形变换二次正形变换多项式曲面拟合航带多项式曲面拟合航带网的变形，使该曲面网的变形，使该曲面经过航带网已知点时经过航带网已知点时，所求得坐标变形值，所求得坐标变形值与它们的实际变形值与它们的实际变形值相等或使其残差的平相等或使其残差的平方和为最小，并且方和为最小

8、，并且由由多项式曲面上一点变多项式曲面上一点变换到航带网无变形曲换到航带网无变形曲面上相应点时保持该面上相应点时保持该点处在极小范围内相点处在极小范围内相应线段的夹角不变应线段的夹角不变（保角变换）保角变换）五、航带模型非线性改正五、航带模型非线性改正2、二次正形变换多项式、二次正形变换多项式YXCXCYCXCCZ423210YXAXAYAXAAYYXAXAYAXAAX52634262543122YYYYXXXXYYXXYYXXtptptptp，则第二式两边，则第一式两边令, 3、误差方程式的建立、误差方程式的建立（以（以X坐标为例）坐标为例）五、航带模型非线性改正五、航带模型非线性改正nnn

9、nnYXXYXYXXYX211211111AnXXvv1VntptpXXXXn11l40AAx五、航带模型非线性改正五、航带模型非线性改正待定点地面坐标计算待定点地面坐标计算将上述坐标反变换到地面坐标将上述坐标反变换到地面坐标六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差1. 将单航线构成自由航将单航线构成自由航带网带网2. 利用本航带的控制点利用本航带的控制点及与上一航带的公共及与上一航带的公共点进行三维空间相似点进行三维空间相似变换，将整区各航线变换，将整区各航线纳入统一的坐标系中纳入统一的坐标系中3. 同时解求各航带非线同时解求各航带非线性变形改正参数性变形改正参数4. 计算各加密点坐标计算各

10、加密点坐标1、基本思想、基本思想1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1 1，2 2，20 20 待定点名待定点名 A A，B B，O O 像片名像片名高程控制点高程控制点 平高控制点平高控制点六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差2、重心化坐标计算、重心化坐标计算区域重心坐标航线重心坐标重心化坐标1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点XY六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差3、误差方程式的建立、误差方程式的建立（以（

11、以X坐标为例）坐标为例）控制点：控制点：公共点：公共点：六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差误差方程矩阵形式误差方程矩阵形式1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差总误差方程总误差方程误差方程数误差方程数必要观测数必要观测数 45/33多余观测数多余观测数 17/29观测值数观测值数 621234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高

12、控制点权矩阵权矩阵六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差法方程法方程航带中参与平差点的自身法化阵之和，航带中参与平差点的自身法化阵之和，控制点系数为控制点系数为1 1，连接点系数为，连接点系数为1/1/k航带间连接点的互法化阵，系数为航带间连接点的互法化阵，系数为1/1/k k六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差法方程法方程法方程的消元法方程的消元12-111T122222NNNNN23-122T233333NNNNN1-111T1222LNNLL2-122T2333LNNLL消元通式：消元通式：) 1, 2 , 1(1 -,T1,111,-1,T1,1, 11, 1niiiiiiiii

13、iiiiiiiiiLNNLLNNNNN六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差法方程的解法方程的解回代通式：回代通式：) 1 , 2 , 1()(11,1 -1niiiiiiiinnnnaNLNaLNa六、航带法区域网平差六、航带法区域网平差待定点地面坐标计算待定点地面坐标计算将上述坐标反变换到地面坐标将上述坐标反变换到地面坐标xyzXYZAas(x,y,-f)(Xt,Yt,Zt)tYtXtZtMZtpYtpXtp摄影测量中的各种坐标摄影测量中的各种坐标系系物空间坐标近似坐标变换 (平面平面)正变换正变换（由大地测量坐标系到地面摄影测量坐标系的坐标变换）（由大地测量坐标系到地面摄影测量坐标系的

14、坐标变换）YtXt1XtpYtpa2物空间坐标近似坐标变换 (平面平面)逆变换逆变换（由地面摄影测量坐标系到大地测量坐标系的坐标变换（由地面摄影测量坐标系到大地测量坐标系的坐标变换）物空间坐标近似坐标变换 (高程高程)ROAOAZR22222DZDOARoARZ2RDA正变换正变换RttpZZZ逆变换逆变换RtptZZZ1GPS/IMU 辅助光束法平差系统辅助光束法平差系统 WuCAPS (Wuhan Combined Bundle Adjustment for GPS/IMU data and photogrammetric observations)用于摄影测量与遥感高精度点位测定软件包以

15、共线条件方程为出发点，容当代的基于统计理论的误差随机模型和理论上最为严密的自检校光束法区域网平差函数模型于一体，发展了自己的一整套算法并予以实现自1985年开始研制，至今已完成了MS-DOS和 Windows 两个版本目前，该系统正在测绘生产单位、科研部门和学校教学实践中广泛使用WuCAPS 界面界面WuCAPS 功能模块功能模块WuCAPS 主要功能主要功能v自动影像相关像点坐标量测自动影像相关像点坐标量测v航带法区域网平差航带法区域网平差v带可选附加参数的自检校光束法区域网平差带可选附加参数的自检校光束法区域网平差v地面测量数据与摄影测量观测值的联合平差地面测量数据与摄影测量观测值的联合平

16、差vGPSGPS辅助光束法区域网平差辅助光束法区域网平差vPOSPOS辅助光束法区域网平差辅助光束法区域网平差v自动剔除观测值的粗差自动剔除观测值的粗差v补偿观测值的系统误差补偿观测值的系统误差v评价各种未知数的理论精度评价各种未知数的理论精度v估计各类观测值的验后方差估计各类观测值的验后方差v绘制测区像片覆盖图绘制测区像片覆盖图v绘制测区点位分布图和已知点残差图绘制测区点位分布图和已知点残差图v实现加密分区的半自动接边实现加密分区的半自动接边航带法区域网平差实例航带法区域网平差实例项目参数航摄飞机航摄飞机 运-12 航摄仪航摄仪 Leica RC-30 航摄胶片航摄胶片 Kodak 2444

17、 航摄仪主距航摄仪主距 153.84 mm摄影比例尺摄影比例尺1:2500 航向重叠航向重叠 61旁向重叠旁向重叠32航线航线9条条构架航线构架航线 2条条像片像片255张张地面控制点地面控制点72个个加密点加密点3632个个区域范围区域范围4km5km 平差计算实例v解析内定向解析内定向v解析相对定向解析相对定向v自由航带网概略绝对定向自由航带网概略绝对定向v单航带空中三角测量单航带空中三角测量v航带法区域网平差航带法区域网平差参考书参考书李德仁，郑肇葆李德仁，郑肇葆 编著，解析摄影测量学，测绘出版社编著，解析摄影测量学，测绘出版社本讲参考资料本讲参考资料教材教材张剑清，潘励，王树根张剑清，潘励，王树根 编著，摄影测量学，武汉大学出版社编著，摄影测量学，武汉大学出版社作业：作业：PP.75，第，第9、10题题