第4章-解析空中三角测量

1第四章解析空中三角测量1概述2影像连接点的类型与设置3像点坐标量测与系统误差预改正4航带法空中三角测量5独立模型法区域网空中三角测量26光束法区域网空中三角测量7系统误差补偿与自检校光束法区域网平差8摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差9GPS辅助空中三角测量10自动空中三角测量3§4.1概述•解析空中三角测量的目的和意义•解析空中三角测量的分类•进行解析空中三角测量所必须的信息4•不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状•可快速地在大范围内同时进行点位测定，以节省野外测量工作量•不受通视条件限制•区域内部精度均匀，且不受区域大小限制一、解析空中三角测量的意义5•为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数•测定大范围内界址点的统一坐标•单元模型中大量地面点坐标的计算•解析近景摄影测量和非地形摄影测量二、解析空中三角测量的目的6三、解析空中三角测量的分类单模型法航带法区域网法按平差范围航带法独立模型法光线束法按数学模型7四、解析空中三角测量的信息非摄影测量信息：将空中三角测量网纳入到规定物方坐标系所必须的基准信息。像片上量测的像点坐标包括：控制点、定向点、连接点、待求点摄影测量信息：大地测量观测值距离角度天文经纬度局部坐标像片外方位元素高差仪记录摄站坐标像片姿态摄站坐标差相对控制条件湖面等高平面圆周共线84.2、影像连接点的类型与设置•人工转刺点（利用刺点针、立体镜）•仪器转刺点（利用转点仪)•标志点•明显地物点（自然点）•数字影像匹配转点9转刺点10数字影像匹配转点11标志点标志点直径大小经验公式：)(10000/25为影像比例尺分母ssmmcmd12明显地物点13点之记144.3点坐标量测与系统误差预改正•像点坐标的量测摄影材料变形改正摄影机物镜畸变差改正大气折光改正地球曲率改正15像点坐标的量测数字的、自动化（或半自动化）形式，直接在计算机上进行。影像匹配的方法来实现像点坐标的自动量测16摄影材料变形改正•均匀变形和不均匀变形x’=a0+a1x+a2y+a3xyy’=b0+b1x+b2y+b3xyxxlLxx'yylLyy'框标17摄影机物镜畸变差改正•物镜畸变差包括对称畸变和非对称畸变Δx=-x’(k0+k1r2+k2r4)Δy=-y’(k0+k1r2+k2r4)r是以像主点为极点的向径；Δx，Δy为像点坐标改正数；x’，y’为像点坐标；k0，k1，k2为物镜畸变差改正系数，由摄影机鉴定获得。18大气折光改正•大气折光引起像点在辐射方向的改正rf为折光差角；n0和nH为地面和高度H处的大气折射率。•大气折光引起像点在径向的变形rrydyrrxdxfrnnnnrrfrfrHHff002)(其中，saAa’•大气折光引起像点在坐标向的变形大气折光差引起的像点坐标的改正值；x’，y’为大气折光改正以前的像点坐标19地球曲率改正•由地球曲率引起像点坐标在辐射方向的改正：322rRfHr是以像底点为极点的向径f为摄影机主距；H为摄站点的航高；R为地球的曲率半径oA20像点坐标的改正分别为RfHryryRfHrxrxyx222222摄影材料变形、摄影物镜畸变差、大气折光差和地球曲率改正后像点坐标yxdyyyydxxxx214.4航带法空中三角测量•对象是一条航带的模型，即首先要把许多立体像对所构成的单个模型连接成航带模型，把一个航带模型视为一个单元模型进行解析处理22主要内容一、基本思想与流程二、自由航带网的构建三、单航带空中三角测量四、航带法区域网平差23一、基本思想与流程把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理，通过消除航带模型中累积的系统误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标基本思想24一、基本思想与流程•像点坐标系统误差预改正•立体像对相对定向•模型连接构建自由航带网•航带模型绝对定向•航带模型非线性改正•加密点坐标计算基本流程25航带法26二、自由航带网的构成包括像对的相对定向和模型连接1227二、构建自由航带网（连续法相对定向）归化系数azabBZZ21bazaZBZk122135246a135246bXYZs1s2s3aZ2bZ1)(31642kkkk28模型连接29模型比例尺归化系数k是取用由公共点2、4、6上求得的平均值k均=1/3（k2+k4+k6）在后一模型中，每一模型点的空间辅助坐标以及基线分量BX、BY、BZ均需乘以归化系数k30第二模型及以后各模型的摄站点的摄影测量坐标为：212212212)()()()()()(ZSPSPYSPSPXSPSPmBkZZmBkYYmBkXX31第二模型及以后各模型中模型点的摄影测量坐标为：111222111111)(21ZmNkZZYmNkYYmNkYYXmNkXXspsspsp32二、构建自由航带网（单独法相对定向）asssbaZYXZYXZYX22212R135246a135246bs1s2s333二、构建自由航带网（单独法相对定向）模型坐标zssyssxssmBZZmBYYmBXX121212摄站坐标新新新mZZZmYYYmXXXspspsp111前新222sssZYXZYXZYXR00BBBBzyxR34三、航带模型的绝对定向ZYXZYXRZYXtptptp选择不位于一条直线上、跨度尽量大的足够数量的控制点作为绝对定向点（至少两个平高控制点、一个高程控制点）35四、航带模型非线性改正1、三次非完全多项式(3x7=21参数)YXCXCYXCXCYCXCCZYXBXBYXBXBYBXBBYYXAXAYXAXAYAXAAX263542321026354232102635423210用一个多项式曲面拟合航带网复杂的变形曲面，使该曲面经过航带网已知点时，所求得坐标变形值与它们实际的变形值相等或使其残差的平方和为最小。36四、航带模型非线性改正1、三次非完全多项式(3x7=21参数)YXCXCYXCXCYCXCCZYXBXBYXBXBYBXBBYYXAXAYXAXAYAXAAX263542321026354232102635423210为待定参数。化摄测坐标；为绝对定向后点的重心化摄测坐标；为绝对定向后点的重心数；是定向点系统误差改正＝＝＝,,,,,,,,,,,,,,iiiTPTPTPTPTPTPCBAZYXZYXZYXZZZYYYXXX37四、航带模型非线性改正2、二次多项式(3x5=15参数)XYCXCYCXCCZXYBXBYBXBBYXYAXAYAXAAX42321042321042321038五、航带法区域网平差1.按照单航带法构成自由航带网2.利用本航带的控制点及与上一航带的公共点进行三维空间相似变换，将整区各航线纳入统一的坐标系中3.同时解求各航带非线性变形改正系数4.计算各加密点坐标1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，…，20待定点名A，B，…，O像片名高程控制点平高控制点××××××××1、基本思想39五、航带法区域网平差2、重心化坐标计算区域重心坐标)(21)(212011201pppgppgpppgZZZYYXXX)(21)(212011201tptptpgtptpgtptptpgZZZYYXXX航线重心坐标pgpgppppgpgpgZZNYYiYYXXiii2011)1(tpgtpgtptptptpgtpgtpgZZNYYiYYXXiii2011)1(重心化坐标iiiiiiiiipgpppgpppgppZZZYYYXXXiiiiiiiiitpgtptptpgtptptpgtptpZZZYYYXXX1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，…，20待定点名A，B，…，O像片名高程控制点平高控制点××××××××40五、航带法区域网平差3、误差方程式的建立(取二次项形式)控制点：1),(423210pXXYXAXAYAXAAvtpX公共点：21),()()(1423210423210pXXXXYXAXAYAXAAYXAXAYAXAAvviitpgtpgXX41五、航带法区域网平差误差方程矩阵形式EPlaAV控控控控iiiii,EPlaaAAV21,1,1,111,iiiiiiiiii＋上＋下1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，…，20待定点名A，B，…，O像片名高程控制点平高控制点××××××××42五、航带法区域网平差总误差方程控控控控上下控上下控控控控12311213213322211323212100000000lllllaaaAAAAAAAVVVVV误差方程数168148161234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，…，20待定点名A，B，…，O像片名高程控制点平高控制点××××××××43五、航带法区域网平差待定点地面坐标计算YXCXCYCXCCZZZYXBXBYBXBBYYYYXAXAYAXAAXXXtpgtptpgtptpgtp42321042321042321044§4.5独立模型法区域网空中三角测量把一个单元模型视为刚体，利用各单元模型彼此间的公共点连成一个区域，在连接过程中，每个单元模型只能作平移、缩放、旋转，通过单元模型的三维线性变换来完成。一、独立模型法区域网空中三角测量的基本思想4546二独立模型法区域网空中三角测量的主要内容(1)求出各单元模型中模型点的坐标，包括摄站点坐标；(2)利用相邻模型之间的公共点和所在模型中的控制点，对每个模型各自进行空间相似变换，列出误差方程和法方程；(3)建立全区域的改化法方程，并按循环分块法求解，求得每个模型的7个参数。(4)由已经求得的每个模型的7个参数，计算每个模型中待定点平差后的坐标。若为相邻模型的公共点，则取其平均值作为最后结果。47三独立模型法区域网空中三角测量的数学模型gggtptptpZYXZYXRZYX为单元模型中任一模型点（包括投影中心）的重心化摄测坐标；地面摄测坐标模型重心在地面摄测坐标系中的坐标48仿照模型的绝对定向，对空间相似变换公式进行线性化ZYXZYXlllddddZdYdXdYXZXZYYZXvvv010000100001ZYXZYXRZYXllltptptpZYX绝对定向线性化公式49仿照模型的绝对定向，对空间相似变换公式进行线性化jiZYXjigggjijiZYXlllZYXddddZYXYXZXZYYZXv