攝影測量學(xué)第六章空中三角測量12課件

1、攝影測量學(xué) Photogrammetry1. 概述2. 航帶法單航帶解析空中三角測量第六章 解析空中三角測量4.獨立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量5.光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量3.航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量1.概述 雙像攝影測量，每個像對需測四個控制點，外業(yè)工作量大，效率低 一條航帶十幾個像對 幾條航帶構(gòu)成一個區(qū)域網(wǎng)解析空中三角測量 24502464244924482465B696B6532447B642B6571.概述2466B6552467B694B65824672466246524642449245024472448野外需要實測量個14個控制點12345678910111213141.概述1.概述

2、 解析空中三角測量是以像片上量測的像點坐標(biāo)為依據(jù)，采用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型，按最小二乘法原理，用少量地面控制點為平差條件，在電子計算機(jī)上解求測圖所需控制點的地面坐標(biāo)。 空中三角測量是雙像解析攝影測量的擴(kuò)展，后者是以一個像對作為計算范圍，根據(jù)兩張像片的內(nèi)在幾何關(guān)系，用一定數(shù)量的控制點解求待定點的地面坐標(biāo)，空三也是如此，只是計算范圍擴(kuò)大到一條航帶或多條航帶，也稱加密。 把野外實測的控制點稱為像片控制點，根據(jù)加密方法算得的控制點稱為加密點。1.概述 平高控制點 高程控制點 加密點(待求點)區(qū)域網(wǎng)平差的優(yōu)點： 精度高：在整個區(qū)域內(nèi)合理地配賦偶然誤差； 效率高：減少了野外控制點的數(shù)量1.概述 加密點(Pass

3、 point)1.概述空中三角測量的意義： 不觸及被量測目標(biāo)即可測定其位置和幾何形狀 可快速地在大范圍內(nèi)同時進(jìn)行點位測定，以節(jié)省野外測量工作量 不受通視條件限制 攝影測量平差計算時，區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且不受區(qū)域大小限制空中三角測量的目的： 為測繪地形圖提供定向控制點和像片定向參數(shù) 測定大范圍內(nèi)界址點的統(tǒng)一坐標(biāo) 單元模型中大量地面點坐標(biāo)的計算 解析近景攝影測量和非地形攝影測量1.概述空中三角測量的分類： 按階段可以分為模擬空中三角測量、解析空三和數(shù)字空三。 模擬空中三角測量采用圖解法或光學(xué)機(jī)械法，在全能型立體測圖儀上根據(jù)攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)原理建立航帶模型，實現(xiàn)控制點的加密。 解析的是利用計算機(jī)，

4、根據(jù)人工觀測方法在坐標(biāo)量測儀或解析測圖儀上量測的像點坐標(biāo)，采用一定的數(shù)學(xué)模型計算出待定點的地面坐標(biāo)。 數(shù)字空三又稱自動空三，它不需要模擬的或解析的坐標(biāo)量測儀器，而是直接在計算機(jī)屏幕顯示的數(shù)字影像上，自動或半自動地采集加密點的像點坐標(biāo)，進(jìn)而計算出待定點的地面坐標(biāo)。 數(shù)字空三已成為主流的作業(yè)方式，但數(shù)字空三仍然沿用解析空三的數(shù)學(xué)模型。1.概述空中三角測量的分類： 雙像解析攝影測量就是單模型的解析空三。 單航帶空三是以一條航帶為加密單元進(jìn)行平差計算。 區(qū)域網(wǎng)空三是以若干條航線作為加密區(qū)域，按最小二乘法進(jìn)行整體平差運(yùn)算，以取得加密點的最或然值。1.概述空中三角測量的分類： 航帶法空三是以一條航帶作為平

5、差的基本單元，將模型點的攝影測量作為觀測值，根據(jù)地面控制點的攝影測量坐標(biāo)和地面坐標(biāo)應(yīng)相等以及相鄰航帶公共點坐標(biāo)應(yīng)相等為條件，用平差解求航帶網(wǎng)的非線性變形改正系數(shù)，從而求出各加密點的地面坐標(biāo)。 觀測值: 航帶的地面攝影測量坐標(biāo) 數(shù)學(xué)模型：非線性變形改正公式1.概述空中三角測量的分類：獨立模型法是以單元模型為平差單元，以模型坐標(biāo)為觀測值，根據(jù)地面控制點的攝影測量坐標(biāo)和地面坐標(biāo)應(yīng)相等以及相鄰模型公共點、公共攝站點的攝影測量坐標(biāo)應(yīng)相等為條件，確定每一個單元模型的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放參數(shù)，從而求出各加密點的地面坐標(biāo)。 觀測值: 模型坐標(biāo) 數(shù)學(xué)模型：空間相似變換公式1.概述空中三角測量的分類：光束法區(qū)域網(wǎng)平差

6、是以一張像片組成的一束光線作為平差的基本單元，以中心投影的共線方程作為平差的數(shù)學(xué)模型，以像點坐標(biāo)為觀測值，根據(jù)相鄰像片公共交會點坐標(biāo)相等、控制點的加密坐標(biāo)與地面坐標(biāo)相等為條件，解求出每張像片的外方位元素和加密點的地面坐標(biāo)。 觀測值: 像點坐標(biāo) 數(shù)學(xué)模型：共線方程1.概述2. 航帶法單航帶解析空中三角測量航帶法單航帶解析空三 利用連續(xù)法相對定向建立的各立體模型內(nèi)在的幾何關(guān)系，建立自由航帶網(wǎng)模型，然后根據(jù)控制點條件，按最小二乘原理進(jìn)行平差，計算航帶模型的非線性變形改正系數(shù)，最后求的各加密點的地面坐標(biāo)。 是航帶法區(qū)域網(wǎng)平差的基礎(chǔ) 航帶法區(qū)域網(wǎng)平差的成果則為光束法區(qū)域網(wǎng)平差提供理想的近似值?；舅枷氚?/p>

7、許多立體像對構(gòu)成的單個模型連結(jié)成一個航帶模型，將航帶模型視為單元模型進(jìn)行解析處理，通過消除航帶模型中累積的系統(tǒng)誤差，將航帶模型整體納入到測圖坐標(biāo)系中，從而確定加密點的地面坐標(biāo)。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量一、航帶法單航帶解析空中三角測量的主要解算過程作業(yè)流程 像點坐標(biāo)系統(tǒng)誤差預(yù)改正 立體像對相對定向 模型連接構(gòu)建自由航帶網(wǎng) 航帶模型絕對定向 航帶模型非線性改正 加密點坐標(biāo)計算2. 航帶法單航帶解析空中三角測量一、航帶法單航帶解析空中三角測量的主要解算過程主要步驟1. 像點坐標(biāo)量測與系統(tǒng)誤差改正。2. 連續(xù)法相對定向建立單個模型：建立起的航帶內(nèi)各單個模型的像空間輔助坐標(biāo)系，其特點是各模型的

8、像空間輔助坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)軸向都保持彼此平行，但模型比例尺各不相同，坐標(biāo)原點也不一致。3. 航帶內(nèi)各立體模型利用公共點進(jìn)行連接，建立起來統(tǒng)一的航帶網(wǎng)模型： 航帶內(nèi)各單個模型建立之后，以相鄰兩模型重疊范圍內(nèi)三個連接點高度應(yīng)相等為條件，從航帶的左端至右端的方向，逐個模型的歸化比例尺，統(tǒng)一坐標(biāo)原點，使全航帶內(nèi)所有模型連接成一個統(tǒng)一的自由航帶網(wǎng)模型。統(tǒng)一后的模型點坐標(biāo)為攝影測量坐標(biāo)系坐標(biāo)。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量一、航帶法單航帶解析空中三角測量的主要解算過程主要步驟4. 航帶網(wǎng)模型的絕對定向：建立的航帶網(wǎng)模型是攝影測量坐標(biāo)系，還需要根據(jù)地面控制點，把攝影測量坐標(biāo)變換為地面攝影測量坐標(biāo)。即將整個

9、航帶網(wǎng)按控制點的攝影測量坐標(biāo)和地面攝影測量坐標(biāo)，進(jìn)行空間相似變換，完成航帶網(wǎng)模型的絕對定向。使整個航帶網(wǎng)的攝影測量坐標(biāo)納入到地面攝影測量坐標(biāo)系中。5. 航帶網(wǎng)模型的非線性改正：在模型連接的過程中，單個模型的偶然誤差和系統(tǒng)誤差會傳遞到下一個模型中去，會使航帶模型產(chǎn)生扭曲變形，所以航帶網(wǎng)模型還要進(jìn)行非線性改正。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量二、立體模型的模型點坐標(biāo)計算自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成包括兩部分： 像對的相對定向和模型的連接。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成包括兩部分：相對定向 航帶中第一像對定向：選定的像空間輔助坐標(biāo)系與左片的像空間坐標(biāo)系相重合，即左片的角元素全為零。完成相對

10、定向后，得出右片相對與左片的三個角元素，即是右片的像空間坐標(biāo)系相對于像空間輔助坐標(biāo)系的角元素。 第二像對及以后像對相對定向：第二像對以后各像對中左片的三個角元素，均取前一個像對中右片的角元素作為固定值，在完成相對定向過程中保持不變，只改變像對中的右片。 完成相對定向后的特點：各模型的像空間輔助坐標(biāo)系坐標(biāo)軸向都保持平行，模型比例尺各不相同，坐標(biāo)原點也不一致。二、立體模型的模型點坐標(biāo)計算2. 航帶法單航帶解析空中三角測量自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成包括兩部分：模型連接航帶內(nèi)各立體模型利用公共點進(jìn)行連接，建立起統(tǒng)一的航帶網(wǎng)模型。 相對定向完成以后，各像對的像空間輔助坐標(biāo)都納入到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，各模型的基線分量b

11、x彼此平行。但是各模型的基線分量bx是各自獨立選取的，這樣就造成了各模型的比例尺大小不一致，若要將航帶內(nèi)所有模型連接構(gòu)成航帶網(wǎng)，必須要進(jìn)行各模型之間比例尺的歸算。 航帶內(nèi)各單個模型建立以后，以相鄰兩模型重疊范圍內(nèi)三個連接點的高度應(yīng)相等為條件，沿航帶從左至右，逐個模型的歸化比例尺，統(tǒng)一坐標(biāo)原點，使全航帶各模型連接成一個統(tǒng)一的自由航帶網(wǎng)模型，將模型點的坐標(biāo)換算到攝影測量坐標(biāo)系中。三、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成模型連接的實質(zhì)就是比例尺歸化，然后計算模型點坐標(biāo)。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量比例尺歸化 相鄰模型間比例尺的不同，必然反映在模型之間公共連接點的相對高程不等，即公共連接點的模型坐標(biāo)Z不等。故可用在

12、考慮了航高差之后的公共連接點在前后兩模型中的高程應(yīng)相等來求解比例尺歸化系數(shù)。將歸化系數(shù)乘后一模型坐標(biāo)，即可將后一模型歸化為前一模型的同一比例尺，這樣就統(tǒng)一了模型的比例尺。三、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成歸化系數(shù)2. 航帶法單航帶解析空中三角測量三、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成135246a135246bX1Y1Z1M1:2aS1S2S3M2:1bX2Y2Z2bxbzby24492450244824472. 航帶法單航帶解析空中三角測量S1Z1Y1X1Z2Y2X2S2ZXYD24502449S3Z3Y3X3Z4Y4X4S424482447以航帶中第一張像片的像空間坐標(biāo)系為像空間輔助坐標(biāo)，以后各像對的像空間輔助坐標(biāo)彼此平

13、行A第一個模型任意點的模型坐標(biāo)2. 航帶法單航帶解析空中三角測量三、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成：模型點攝影測量坐標(biāo)的計算第一個模型左攝站坐標(biāo) 第一個模型右攝站點坐標(biāo)2. 航帶法單航帶解析空中三角測量三、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成：模型點攝影測量坐標(biāo)的計算第j個模型右攝站點坐標(biāo)(j=2, 3,4,5,)第j個模型任意點的模型坐標(biāo)(j=2, 3,4,5,)第j 個模型以左攝站為原點的像空間輔助坐標(biāo)系中的模型點坐標(biāo)第j 個模型以右攝站為原點的像空間輔助坐標(biāo)系中的模型點坐標(biāo) 目的：是將攝影測量坐標(biāo)系中的航帶模型坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到地面攝影測量坐標(biāo)系中，得到像控點和加密點的地面攝影測量坐標(biāo)，與單模型的絕對定向相同。 控制點的地面攝影

14、測量坐標(biāo)的計算：在航帶網(wǎng)的兩端，分別選定1和2兩個控制點，根據(jù)這兩點的地面測量坐標(biāo)和攝影測量坐標(biāo)，將測區(qū)內(nèi)所有地面控制點的地面測量坐標(biāo)和對應(yīng)的攝影測量坐標(biāo)都換算為以1點為坐標(biāo)原點的坐標(biāo)。同時，將自由航帶網(wǎng)內(nèi)所有加密點的攝影測量坐標(biāo)也換算為以1點為原點的坐標(biāo)。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量四、航帶模型的絕對定向YtXt1XpYp設(shè)1, 2點的大地坐標(biāo)差Xt , Yt，對應(yīng)的攝影測量坐標(biāo)差為Xp , Yp2. 航帶法單航帶解析空中三角測量四、航帶模型的絕對定向正變換(由大地坐標(biāo)系到地面攝影測量坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換)求得三參數(shù)后，將所有地面控制點的大地坐標(biāo)變換為地面攝影測量坐標(biāo)。 (Xt1, Yt1

15、)為第一個控制點的大地坐標(biāo)，算得的地面攝影測量坐標(biāo)也是以第一點為坐標(biāo)原點。 經(jīng)如此變換后，坐標(biāo)原點一致，比例尺也近似相等。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量四、航帶模型的絕對定向坐標(biāo)重心化：將以第1點為原點的地面攝影測量坐標(biāo)與攝影測量坐標(biāo)做重心化處理。2. 航帶法單航帶解析空中三角測量四、航帶模型的絕對定向重心坐標(biāo)重心化坐標(biāo) 類似于單模型的絕對定向，把航帶模型作為一個整體，作空間相似變換，計算模型點的地面攝影測量坐標(biāo)概值 誤差方程：2. 航帶法單航帶解析空中三角測量四、航帶模型的絕對定向控制點的地面坐標(biāo)X方向應(yīng)與航帶大致平行，否則要先期對地面坐標(biāo)作必要的換算由于航帶模型經(jīng)絕對定向后，還要作非線

16、性變形改正，所以絕對定向無需迭代，只作一次趨近，稱為概略定向，經(jīng)絕對定向后算得模型點的地面攝影測量坐標(biāo)概值2. 航帶法單航帶解析空中三角測量四、航帶模型的絕對定向S1S2S3S41234dbz1123S44XZS2S32. 航帶法單航帶解析空中三角測量五、航帶模型非線性改正 用一個多項式曲面擬合航帶網(wǎng)復(fù)雜的變形曲面，使該曲面經(jīng)過航帶網(wǎng)已知點時，所求得坐標(biāo)變形值與它們實際的變形值相等或使其殘差的平方和為最小，此曲面即為航帶網(wǎng)的非線性變形曲面。 常用的多項式有兩種類型：一是對XYZ分別采用一般多項式做非線性變形改正2. 航帶法單航帶解析空中三角測量五、航帶模型非線性改正任意模型點的重心化概略坐標(biāo)經(jīng)非線性變形改正后應(yīng)等于重心化地面攝影測量坐標(biāo)。 常用的多項式有兩種類型：一是對XYZ分別采用一般多項式做非線性變形改正，另一是XY采用正形變換，Z采用多項式。 用一個二次正形變換多項式曲面擬合航帶網(wǎng)的變形曲面，使該曲面經(jīng)過航帶網(wǎng)已知點時，所求得坐標(biāo)變形值與它們實際的變形值相等或使其殘差的平方和為最小，并且由多項式曲面上一點變換到航帶網(wǎng)無變形曲面上相應(yīng)點時應(yīng)保持該點處在極小范圍內(nèi)相應(yīng)線段的夾角不變(保角變換)2. 航帶法單航帶解析空中三角測量五、航帶模型非