前方交會實驗報告

1、實驗一1 實驗任務(wù)理解攝影測量中核心模型-共線方程作用，掌握航空影像中重要的點線面的透視關(guān)系以及物方與像方之間的解析關(guān)系，單幅影像上像點坐標與相應(yīng)地面點坐標之間的關(guān)系。通過編程實現(xiàn)外方位元素的求解，提升編程能力。2 理論模型與方法 單張像片的空間后方交會的基本思想：以單幅影像為基礎(chǔ)，從該影像所覆蓋地面范圍內(nèi)若干控制點的已知地面坐標和相應(yīng)的像坐標量測值處發(fā)，根據(jù)共線條件方程，解求該影像在航空攝影時刻的元素,。（1）共線方程（2）旋轉(zhuǎn)矩陣r（3）經(jīng)過線性化，得到，的誤差方程式矩陣形式如下： 系數(shù)方程其中：近似值計算公式如下：（4）由最小二乘間接平差原理可得：3 程序設(shè)計本地方僅列出核心代碼：%確定

2、初值x0=0;y0=0;f=153.24;m=sqrt(x(1)-x(2)2+(y(1)-y(2)2)/(sqrt(x(1)-x(2)2+(y(1)-y(2)2);zs=f/m;%3個線性元素xs=mean(x);ys=mean(y);aa=0; %3個外方位角元素初值ww=0;kk=0;cx=zeros(6,1);p=0.1/206264.806247096363;%將0.1秒限差化為弧度aa1=1;ww1=1;kk1=1;k=0;while abs(aa-aa1)>p|abs(ww-ww1)>p|abs(kk-kk1)>p aa1=aa;%賦值 ww1=ww; kk1=k

3、k; %計算旋轉(zhuǎn)矩陣 a1=cos(aa)*cos(kk)-sin(aa)*sin(ww)*sin(kk); a2=-cos(aa)*sin(kk)-sin(aa)*sin(ww)*cos(kk); a3=-sin(aa)*cos(ww); b1=cos(ww)*sin(kk); b2=cos(ww)*cos(kk); b3=-sin(ww); c1=sin(aa)*cos(kk)+cos(aa)*sin(ww)*sin(kk); c2=-sin(aa)*sin(kk)+cos(aa)*sin(ww)*cos(kk); c3=cos(aa)*cos(ww); r=a1 a2 a3;b1 b2

4、b3;c1 c2 c3;%計算誤差方程系數(shù) for i=1:d1 %計算近似值 xx=a1*(x(i)-xs)+b1*(y(i)-ys)+c1*(z(i)-zs); yy=a2*(x(i)-xs)+b2*(y(i)-ys)+c2*(z(i)-zs); zz=a3*(x(i)-xs)+b3*(y(i)-ys)+c3*(z(i)-zs); a11=(1/zz)*(a1*f+a3*(x(i)-x0); a12=(1/zz)*(b1*f+b3*(x(i)-x0); a13=(1/zz)*(c1*f+c3*(x(i)-x0); a14=(y(i)-y0)*sin(ww)-(x(i)-x0)/f)*(x(

5、i)-x0)*cos(kk)-(y(i)-y0)*sin(kk)+f*cos(kk)*cos(ww); a15=-f*sin(kk)-(x(i)-x0)/f)*(x(i)-x0)*sin(kk)+(y(i)-y0)*cos(kk); a16=(y(i)-y0); a21=(1/zz)*(a2*f+a3*(y(i)-y0); a22=(1/zz)*(b2*f+b3*(y(i)-y0); a23=(1/zz)*(c2*f+c3*(y(i)-y0); a24=-(x(i)-x0)*sin(ww)-(y(i)-y0)/f)*(x(i)-x0)*cos(kk)-(y(i)-y0)*sin(kk)-f*s

6、in(kk)*cos(ww); a25=-f*cos(kk)-(y(i)-y0)/f)*(x(i)-x0)*sin(kk)+(y(i)-y0)*cos(kk); a26=-(x(i)-x0); a(2*i-1,:)=a11 a12 a13 a14 a15 a16; a(2*i,:)=a21 a22 a23 a24 a25 a26; l(2*i-1,:)=x(i)-(x0-f*xx/zz); l(2*i,:)=y(i)-(y0-f*yy/zz); end cx1=inv(a'*a)*a'*l;%最小二乘平差 xs=xs+cx1(1); ys=ys+cx1(2); zs=zs+cx

7、1(3); aa=aa+cx1(4); ww=ww+cx1(5); kk=kk+cx1(6); k=k+1;%統(tǒng)計循環(huán)次數(shù)endv=a*cx1-l;sigma=sqrt(v'*v/11);4 結(jié)論與體會本次實驗使用了一種相對比較簡單的matlab語言來編寫外方位元素求解，總體來說，過程比較簡單，但是在數(shù)據(jù)檢驗方面經(jīng)常不不符，追其根源是在代碼書寫過程中錯誤太多，導(dǎo)致結(jié)果不對。相對于語言而言，使用matlab編寫代碼較為簡單。實驗二1 實驗任務(wù)理解根據(jù)立體相對左右倆影像的內(nèi)、外方位元素和同名像點影像坐標量測值來確定該點的物方空間坐標的過程。學(xué)會利用計算機語言實驗立體相對的前方交會過程，求解

8、地面點坐標。2 理論模型與方法利用點投影系數(shù)法實現(xiàn)一對相片的空間前方交會。 其中： 和分別為左像點和右像點投影到地面的系數(shù)。在相對定向中的上式中元素都是根據(jù)像點坐和相對元素來計算，用左右影像的外方位元素來計算，則由左右影像的外方位元素和計算相應(yīng)的正交矩陣和，則 ，任一地面點坐標為：3 程序設(shè)計%內(nèi)方位參數(shù)x10=0;y10=0;f=120.000000/1000;%左相片外方位參數(shù)xs1=547350.2538;ys1=4625202.1458;zs1=1889.1872;aa1=-0.002580;ww1=-0.003753;kk1=0.217876;%右相片外方位參數(shù)xs2=547811.

9、4390;ys2=4625350.1678;zs2=1886.4757;aa2=-0.008686;ww2=0.002983;kk2=0.212013;%左相片旋轉(zhuǎn)矩陣a11=cos(aa1)*cos(kk1)-sin(aa1)*sin(ww1)*sin(kk1);a12=-cos(aa1)*sin(kk1)-sin(aa1)*sin(ww1)*cos(kk1);a13=-sin(aa1)*cos(ww1);b11=cos(ww1)*sin(kk1);b12=cos(ww1)*cos(kk1);b13=-sin(ww1);c11=sin(aa1)*cos(kk1)+cos(aa1)*sin(w

10、w1)*sin(kk1);c12=-sin(aa1)*sin(kk1)+cos(aa1)*sin(ww1)*cos(kk1);c13=cos(aa1)*cos(ww1);r1=a11 a12 a13;b11 b12 b13;c11 c12 c13;%右相片旋轉(zhuǎn)矩陣a21=cos(aa2)*cos(kk2)-sin(aa2)*sin(ww2)*sin(kk2);a22=-cos(aa2)*sin(kk2)-sin(aa2)*sin(ww2)*cos(kk2);a23=-sin(aa2)*cos(ww2);b21=cos(ww2)*sin(kk2);b22=cos(ww2)*cos(kk2);b2

11、3=-sin(ww2);c21=sin(aa2)*cos(kk2)+cos(aa2)*sin(ww2)*sin(kk2);c22=-sin(aa2)*sin(kk2)+cos(aa2)*sin(ww2)*cos(kk2);c23=cos(aa2)*cos(ww2);r2=a21 a22 a23;b21 b22 b23;c21 c22 c23;%以左相片投影系數(shù)為原點%利用點投影系數(shù)法進行前方交會bx=(xs2-xs1);by=(ys2-ys1);bz=(zs2-zs1);%根據(jù)像坐標計算像空間輔助坐標系坐標for i=1:d3 %左相片 a1=r1*x1(i);y1(i);-f; x1=a1(1,1); y1=a1(2,1); z1=a1(3,1); %右相片 a2=r2*x2(i);y2(i);-f; x2=