摄影测量解析基础

第五章摄影测量解析基础5.1像点坐标量测5.2单像空间后方交会5.3立体像对的前方交会5.4立体像对的解析法相对定向5.5立体模型的解析法绝对定向5.6双像解析的光束法严密解5.1像点坐标量测左右视差p=x1-x2上下视差q=y1-y2同名像点在像平面坐标系的坐标5.2单像空间后方交会单像空间后方交会：利用航片上三个以上的像点坐标及对应的地面控制点坐标，根据共线条件方程计算像片外方位元素的工作。XYZaxyzs(Xs,Ys,Zs)ACBbcSSSSSSSSSSSSZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx333222333111一、基本公式•已知值x0,y0,f,m,X,Y,Z•观测值x,y•未知数Xs,Ys,Zs,,,,•泰勒级数展开设X有近似值X0TnnXXXX002001,1则按泰勒公式在点处展开得：00022020110100201,,,nnnnXXXfXXXfXXXfXXXfZ+(二次以上项)偏导系数的值是用X的初始值代入后算得。泰勒级数展开的概念：nXXXfZ,,,21知识回顾SSSSSSSSSSSSxxxxxxxxdXdYdZdddXYZyyyyyyyydXdYdZdddXYZ其中000000000000000000000000133322233311SSSSSSSSSSSSZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx3,2,1,,000icbaiii是外方位角元素初始值的函值。000000,,,,,SSSZYX设外方位元素的初始值为共线条件方程线性化二、误差方程式与法方程最小二乘平差方法控制点的地面坐标视为真值相应的像点坐标视为观测值（需改正）观测值＋观测值改正数＝近似值＋近似值改正数()()xyxvxdxyvydy误差方程式xSSSSSSySSSSSSxxxxxxvdXdYdZdddxxXYZyyyyyyvdXdYdZdddyyXYZ111213141516212223242526xSSSxySSSyvadXadYadZadadadlvadXadYadZadadadl()()xylxxlyy其中：写成矩阵形式V=AX-L设等权观测，即P=I根据平差原理，组成法方程式法方程式的解为：LAAAXTT10LAAXATT求解系数项ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX1333222111R偏导数1xafaZaZXffaZXaZaZfXXZZXXZfXxsss313131221)(1)()(偏导数2)(2XZZXZfx1111111111111)(RRRRRRRRRRRRRRRssssssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX1333222111R001000100sin0cos000cos0sincos0sin010sin0cos1RRssssssZZYYXXZZYYXXZYX001000100111RRRRsssZZYYXXZYX1RZYXZYXRR0010001001ZYXcacacacacacacacacacacacaZYXcccbbbaaaacacac000000322331132332211213311221321321321332211XbYbZbXbYbZbZYXbbbbbb211332121323000正交矩阵的每一个元素等于它的代数余子式)()()(21322132ZXbZYbZXfZYfbfbXbYbZXYbZbZfZZXXZfxcoscossincossincoscossincossincoscosfyxfxyfxfyxyfx外方位元素的计算LAXV当一张像片上至少有三个控制点时，误差方程矩阵形式262524232221161514131211)()(,,aaaaaaaaaaaayyxxLZYXvvsssyxAxV)()(T1TLAAAx0[]26nVViixximQ01T)(AAQxx1、获取已知数据；包括平均航高，内方位元素，从外业测量成果中，获取控制点的地面测量坐标，并转化成地面摄影测量坐标。2、量测控制点的像点坐标并进行像点坐标系统误差改正。3、确定未知数的初始值：在竖直摄影情况下，三个角元素初值：线元素初值：440001111,,44SStpiStpiiiZmfXXYY三、空间后方交会的步骤00004、计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算方向余弦，组成旋转矩阵。5、逐点计算像点坐标近似值：利用未知数的近似值代入共线方程，计算控制点像点坐标的近似值（x）（y）6、组成误差方程式：按公式组成误差方程式，然后按组成法方程式，解算未知数的改正数；7、改正数小于指定值（一般为0.1’)，则完成；否则将解算的未知数加上初始值，作为新的初始值，重复4-6步。输入原始数据量测像点坐标并进行系统误差改正计算外方位元素初始值组成旋转矩阵计算(x),(y)及lx、ly逐点组成误差方程式并法化所有点完否？解法方程计算改正后的外方位元素改正数限差否？输出结果，结束NY迭代次数小于规定次数?Y输出出错信息，结束N流程图一、概念空间前方交会：已知立体像对中两张像片的内、外方位元素和同名像点坐标，确定相应地面点在物方空间坐标系中坐标的方法YZXa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S25.3立体像对前方交会二、基本关系式u1v1w1DZYXu2v2w2Xs1Ys1Zs1s1v1u1w1(X,Y,Z)v2u2w2fyxRwvu111111fyxRwvu2222221,1,12,2,2摄影基线BBu=Xs2–Xs1Bv=Ys2–Ys1Bw=Zs2–Zs1s1s2同名光线投影1111111111NwZZvYYuXXaSASsAsAsAs1v1u1w12222222222NwZZvYYuXXaSASsAsAsAAA12NN、左右像点的投影系数11221112221122,UuUuVNvVNv点投影法前方交会222111222111222111wNZwNZZvNYvNYYuNXuNXXssAssAssA221112221112221112wNwNZZBvNvNYYBuNuNXXBsswssvssu12211121221221wuwuuBwBNwuwuuBwBNwuwu22211121vNYvNYYSS•获取已知数据x0,y0,f,XS1,YS1,ZS1,1,1,1,XS2,YS2,ZS2,2,2,2•量测同名像点坐标x1,y1,x2,y2•由外方位线元素计算基线分量Bu,Bv,Bw•内、外方位角元素计算像点的像空间辅助坐标u1,v1,w1,u2,v2,w2•计算点投影系数N1,N2•计算地面坐标X,Y,Z计算过程三、利用立体像对确定地面点空间后方交会－前方交会解法步骤：1、野外像片控制测量2、用立体坐标量测仪量测控制点及所有待定点的像点坐标，并进行像点坐标系统误差改正3、空间后方交会计算两张像片外方位元素2211,,yxyx222222111111,,,,,,,,,,SSSSSSZYXZYX4、空间前方交会计算待定点地面坐标5.4立体像对的解析法相对定向一、概念二、解析相对定向原理三、相对定向元素计算四、模型点坐标计算用解析计算的方法解求相对定向元素，确定立体像对两像片的相对位置关系。解析相对定向一、概念二、解析相对定向原理相对定向的理论基础：同名射线对对相交a1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S20)(221121aSaSSS1、连续法解析相对定向公式u1x1v1w1S1y1v2w2S2y2u2x2BBwBuBvAa1(u1,v1,w1)a2(u2,v2,w2)0222111222111wvuwvuBBBBwBvBuwvuBBBwvuwvuwvu连续法解析相对定向原理0222111wvuwvuBBBwvufyxwvu11111fyxwvu22222RuuwuuvBBBBBBtgcostgBs1s2BwBvBu连续法解析相对定向原理01222111wvuwvuBFu00FFFFFFF偏导数1)(01021122211222111wuwuBwuwuBwvuwvuBFuuu)(1221vuvuBFu01222111wvuwvuBFu偏导数22221111wvuwvuBFufyxwvu22222Rfyxwvu22222RRRRRRRRRRRRR11)(001000100cos0sin010sin0cossin0cos000cos0sin1RR