第4章_解析空中三角測量

1、1第四章第四章 解析空中三角測量解析空中三角測量1 1 概概 述述2 2 影像連接點(diǎn)的類型與設(shè)置影像連接點(diǎn)的類型與設(shè)置3 3 像點(diǎn)坐標(biāo)量測與系統(tǒng)誤差預(yù)改像點(diǎn)坐標(biāo)量測與系統(tǒng)誤差預(yù)改 正正4 4 航帶法空中三角測量航帶法空中三角測量5 5 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量量26 6 光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量7 7 系統(tǒng)誤差補(bǔ)償與自檢校光束法系統(tǒng)誤差補(bǔ)償與自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差區(qū)域網(wǎng)平差 8 攝影測量與非攝影測量觀測值攝影測量與非攝影測量觀測值的聯(lián)合平差的聯(lián)合平差9 GPS9 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量10 10 自動(dòng)空中三角測量自動(dòng)空中三角

2、測量34.14.1概概 述述解析空中三角測量的解析空中三角測量的目的目的和意和意義義解析空中三角測量的分類解析空中三角測量的分類進(jìn)行解析空中三角測量所必須進(jìn)行解析空中三角測量所必須的信息的信息4一、解析空中三角測量的意義一、解析空中三角測量的意義5二、解析空中三角測量的目的二、解析空中三角測量的目的6三、解析空中三角測量的分類三、解析空中三角測量的分類單模型法單模型法航帶法航帶法區(qū)域網(wǎng)法區(qū)域網(wǎng)法按平差范圍按平差范圍航帶法航帶法獨(dú)立模型法獨(dú)立模型法光線束法光線束法按數(shù)學(xué)模型按數(shù)學(xué)模型7四、解析空中三角測量的信息四、解析空中三角測量的信息非攝影測量信息：將空中三角測量網(wǎng)納入到規(guī)定物非攝影測量信息：

3、將空中三角測量網(wǎng)納入到規(guī)定物方坐標(biāo)系所必須的基準(zhǔn)信息。方坐標(biāo)系所必須的基準(zhǔn)信息。像片上量測的像點(diǎn)坐標(biāo)像片上量測的像點(diǎn)坐標(biāo)包括：控制點(diǎn)、定向點(diǎn)、連接點(diǎn)、待求點(diǎn)包括：控制點(diǎn)、定向點(diǎn)、連接點(diǎn)、待求點(diǎn)攝影測量信息：攝影測量信息：v大地測量觀測值大地測量觀測值距離距離角度角度天文經(jīng)緯度天文經(jīng)緯度局部坐標(biāo)局部坐標(biāo)v像片外方位元素像片外方位元素高差儀記錄高差儀記錄攝站坐標(biāo)攝站坐標(biāo)像片姿態(tài)像片姿態(tài)攝站坐標(biāo)差攝站坐標(biāo)差v相對控制條件相對控制條件湖面等高湖面等高平面平面圓周圓周共線共線84.2、影像連接點(diǎn)的類型與設(shè)置、影像連接點(diǎn)的類型與設(shè)置912374586方位線過主點(diǎn)且垂直于過主點(diǎn)且垂直于方位線的直線與方位線的

4、直線與旁向重疊中線的旁向重疊中線的交點(diǎn)附近交點(diǎn)附近不得大于不得大于1cm1cm困難時(shí)，不得大于困難時(shí)，不得大于1.5cm1.5cm不得小于不得小于5cm5cm應(yīng)在應(yīng)在5656兩點(diǎn)連線中點(diǎn)兩點(diǎn)連線中點(diǎn)1cm1cm范圍內(nèi)范圍內(nèi)距像片邊緣距像片邊緣不得小于不得小于1.5cm1.5cm所有點(diǎn)均布成所有點(diǎn)均布成雙點(diǎn)雙點(diǎn)距各類標(biāo)志不得小于距各類標(biāo)志不得小于1mm1mm 影像連接點(diǎn)的設(shè)置影像連接點(diǎn)的設(shè)置10轉(zhuǎn)刺點(diǎn)轉(zhuǎn)刺點(diǎn)11標(biāo)志點(diǎn)標(biāo)志點(diǎn)標(biāo)志點(diǎn)直徑大小經(jīng)驗(yàn)公式：標(biāo)志點(diǎn)直徑大小經(jīng)驗(yàn)公式：)(/為影像比例尺分母ssmmcmd12明顯地物點(diǎn)明顯地物點(diǎn)13點(diǎn)之記14 4.3 4.3點(diǎn)坐標(biāo)量測與系統(tǒng)誤差預(yù)改點(diǎn)坐標(biāo)量測與系

5、統(tǒng)誤差預(yù)改正正 像點(diǎn)坐標(biāo)的量測像點(diǎn)坐標(biāo)的量測攝影材料變形改正攝影材料變形改正攝影機(jī)物鏡畸變差改正攝影機(jī)物鏡畸變差改正大氣折光改正大氣折光改正地球曲率改正地球曲率改正15像點(diǎn)坐標(biāo)的量測像點(diǎn)坐標(biāo)的量測 數(shù)字的、自動(dòng)化（或半自動(dòng)化）形式，直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。影像匹配的方法來實(shí)現(xiàn)像點(diǎn)坐標(biāo)的自動(dòng)量測 16攝影材料變形改正攝影材料變形改正均勻變形和不均勻變形 x= a0+ a1 x + a2 y + a3xy y= b0+ b1x + b2 y + b3xy xxlLxx yylLyy 框標(biāo)17攝影機(jī)物鏡畸變差改正攝影機(jī)物鏡畸變差改正 物鏡畸變差包括對稱畸變和非對稱畸變 x =- x(k0 + k1r2

6、+ k2r4) y =- y(k0 + k1r2 + k2r4) r 是以像主點(diǎn)為極點(diǎn)的向徑； x，y 為像點(diǎn)坐標(biāo)改正數(shù)； x，y 為像點(diǎn)坐標(biāo)；k0 ，k1， k2 為物鏡畸變差改正系數(shù)，由攝影機(jī)鑒定獲得。 18大氣折光改正大氣折光改正 大氣折光引起像點(diǎn)在輻射方向的改正 rf為折光差角；n0和nH為地面和高度H處的大氣折射率。saAa大氣折光差引起的像點(diǎn)坐標(biāo)的改正值；x，y 為大氣折光改正以前的像點(diǎn)坐標(biāo) 19地球曲率改正地球曲率改正 由地球曲率引起像點(diǎn)坐標(biāo)在輻射方向的改正：322rRfHr是以像底點(diǎn)為極點(diǎn)的向徑f為攝影機(jī)主距；H為攝站點(diǎn)的航高；R為地球的曲率半徑oA20像點(diǎn)坐標(biāo)的改正分別為Rf

7、HryryRfHrxrxyx222222攝影材料變形、攝影物鏡畸變差、大氣折光差和地球曲率改正后像點(diǎn)坐標(biāo)yxdyyyydxxxx21 4.4 4.4 航帶法空中三角測量航帶法空中三角測量 對象是一條航帶的模型，即首先要把許多立體像對所構(gòu)成的單個(gè)模型連接成航帶模型，把一個(gè)航帶模型視為一個(gè)單元模型進(jìn)行解析處理 2223一、基本思想與流程一、基本思想與流程基本思想基本思想24一、基本思想與流程一、基本思想與流程基本流程基本流程25航帶法26二、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成二、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)成包括像對的相對定向和模型連接1227二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)（連續(xù)法相對定向）（連續(xù)法相對定向）歸化系數(shù)歸化系

8、數(shù)135246a135246bXYZ2as1s2s31baZ2bZ128模型連接29模型比例尺歸化系數(shù)k是取用由公共點(diǎn)2、4、6上求得的平均值k均 = 1/3（k2 + k4 + k6）在后一模型中，每一模型點(diǎn)的空間輔助坐標(biāo)以及基線分量BX、BY、BZ均需乘以歸化系數(shù)k 30第二模型及以后各模型的攝站點(diǎn)攝站點(diǎn)的攝影測量坐標(biāo)為： 212212212)()()()()()(ZSPSPYSPSPXSPSPmBkZZmBkYYmBkXX31 第二模型及以后各模型中模型點(diǎn)模型點(diǎn)的攝影測量坐標(biāo)為： 111222111111)(21ZmNkZZYmNkYYmNkYYXmNkXXspsspsp32二、構(gòu)建自由

9、航帶網(wǎng)二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)（單獨(dú)法相對定向單獨(dú)法相對定向）135246a135246bXYZ2as1s2s31bXYZ33二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)（單獨(dú)法相對定向單獨(dú)法相對定向）模型坐標(biāo)模型坐標(biāo)zssyssxssmBZZmBYYmBXX121212攝站坐標(biāo)攝站坐標(biāo)新新新mZZZmYYYmXXXspspsp11134三、航帶模型的絕對定向三、航帶模型的絕對定向ZYXZYXRZYXtptptp選擇不選擇不位于一條直線上位于一條直線上、跨度盡量大跨度盡量大的足夠數(shù)量的控制的足夠數(shù)量的控制點(diǎn)作為絕對定向點(diǎn)（至少兩個(gè)平高控制點(diǎn)、一個(gè)高程控點(diǎn)作為絕對定向點(diǎn)（至少兩個(gè)平高控制點(diǎn)、一個(gè)高程控制點(diǎn)）制

10、點(diǎn)）35四、航帶模型非線性改正四、航帶模型非線性改正1、三次非完全多項(xiàng)式、三次非完全多項(xiàng)式(3 x 7=21參數(shù)參數(shù))用一個(gè)多項(xiàng)式曲面用一個(gè)多項(xiàng)式曲面擬合航帶網(wǎng)復(fù)雜的擬合航帶網(wǎng)復(fù)雜的變形曲面，使該曲變形曲面，使該曲面經(jīng)過航帶網(wǎng)已知面經(jīng)過航帶網(wǎng)已知點(diǎn)時(shí)，所求得坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，所求得坐標(biāo)變形值與它們實(shí)際變形值與它們實(shí)際的變形值相等或使的變形值相等或使其殘差的平方和為其殘差的平方和為最小。最小。36四、航帶模型非線性改正四、航帶模型非線性改正1、三次非完全多項(xiàng)式、三次非完全多項(xiàng)式(3 x 7=21參數(shù)參數(shù))37四、航帶模型非線性改正四、航帶模型非線性改正2、二次多項(xiàng)式、二次多項(xiàng)式(3 x 5=15參數(shù)參數(shù)

11、)38五五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差1. 按照單航帶法構(gòu)成自按照單航帶法構(gòu)成自由航帶網(wǎng)由航帶網(wǎng)2. 利用本航帶的控制點(diǎn)利用本航帶的控制點(diǎn)及與上一航帶的公共及與上一航帶的公共點(diǎn)進(jìn)行三維空間相似點(diǎn)進(jìn)行三維空間相似變換，將整區(qū)各航線變換，將整區(qū)各航線納入統(tǒng)一的坐標(biāo)系中納入統(tǒng)一的坐標(biāo)系中3. 同時(shí)解求各航帶非線同時(shí)解求各航帶非線性變形改正系數(shù)性變形改正系數(shù)4. 計(jì)算各加密點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算各加密點(diǎn)坐標(biāo)1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定點(diǎn)名 A，B，O 像片名高程控制點(diǎn) 平高控制點(diǎn)1、基本思想、基本思想39五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差

12、五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差2、重心化坐標(biāo)計(jì)算、重心化坐標(biāo)計(jì)算區(qū)域重心坐標(biāo)航線重心坐標(biāo)重心化坐標(biāo)1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定點(diǎn)名 A，B，O 像片名高程控制點(diǎn) 平高控制點(diǎn)40五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差3、誤差方程式的建立、誤差方程式的建立(取二次項(xiàng)形式取二次項(xiàng)形式)控制點(diǎn)：控制點(diǎn)：公共點(diǎn)：公共點(diǎn)：41五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差誤差方程矩陣形式誤差方程矩陣形式1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定點(diǎn)名 A，B，O 像片名高程

13、控制點(diǎn) 平高控制點(diǎn)42五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差總誤差方程總誤差方程誤差方程數(shù)誤差方程數(shù)1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定點(diǎn)名 A，B，O 像片名高程控制點(diǎn) 平高控制點(diǎn)43五五、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差待定點(diǎn)地面坐標(biāo)計(jì)算待定點(diǎn)地面坐標(biāo)計(jì)算444.5 4.5 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量三角測量把一個(gè)單元模型視為剛體，利用各單元模型彼此間的公共點(diǎn)連成一個(gè)區(qū)域，在連接過程中，每個(gè)單元模型只能作平移、縮放、旋轉(zhuǎn)，通過單元模型的三維線性變換來完成。 一、獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的

14、基本思想獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的基本思想4546二獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的二獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的主要內(nèi)容主要內(nèi)容(1)(1)求出各單元模型中模型點(diǎn)的坐標(biāo)，包括攝站點(diǎn)坐標(biāo)；求出各單元模型中模型點(diǎn)的坐標(biāo)，包括攝站點(diǎn)坐標(biāo)；(2)(2)利用相鄰模型之間的公共點(diǎn)和所在模型中的控制點(diǎn)，利用相鄰模型之間的公共點(diǎn)和所在模型中的控制點(diǎn)，對每個(gè)模型各自進(jìn)行空間相似變換，列出誤差方程和法對每個(gè)模型各自進(jìn)行空間相似變換，列出誤差方程和法方程；方程；(3)(3)建立全區(qū)域的改化法方程，并按循環(huán)分塊法求解，建立全區(qū)域的改化法方程，并按循環(huán)分塊法求解，求得每個(gè)模型的求得每個(gè)模型的7 7個(gè)參數(shù)。個(gè)參數(shù)。

15、(4)(4)由已經(jīng)求得的每個(gè)模型的由已經(jīng)求得的每個(gè)模型的7 7個(gè)參數(shù)，計(jì)算每個(gè)模型中個(gè)參數(shù)，計(jì)算每個(gè)模型中待定點(diǎn)平差后的坐標(biāo)。若為相鄰模型的公共點(diǎn)，則取其待定點(diǎn)平差后的坐標(biāo)。若為相鄰模型的公共點(diǎn)，則取其平均值作為最后結(jié)果。平均值作為最后結(jié)果。47三獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的三獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型gggtptptpZYXZYXRZYX為單元模型中任一模型點(diǎn)（包括投影中心）的重心化攝測坐標(biāo)； 地面攝測坐標(biāo) 模型重心在地面攝測坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 48仿照模型的絕對定向，對空間相似變換公式仿照模型的絕對定向，對空間相似變換公式進(jìn)行線性化進(jìn)行線性化ZYXZYXlllddddZd

16、YdXdYXZXZYYZXvvv010000100001ZYXZYXRZYXllltptptpZYX絕對定向線性化公式絕對定向線性化公式49仿照模型的絕對定向，對空間相似變換公式仿照模型的絕對定向，對空間相似變換公式進(jìn)行線性化進(jìn)行線性化jiZYXjigggjijiZYXlllZYXddddZYXYXZXZYYZXvvv,010000100001jgggjijijiZYXZYXZYXRZYXlll,000,獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)平差線性化公式獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)平差線性化公式相鄰模型點(diǎn)相鄰模型點(diǎn)坐標(biāo)改正數(shù)坐標(biāo)改正數(shù)模型公共點(diǎn)坐標(biāo)均值，每次迭模型公共點(diǎn)坐標(biāo)均值，每次迭代后更新改坐標(biāo)值代后更新改坐標(biāo)值50為了

17、計(jì)算方便，把誤差方程式中的未知數(shù)分為兩組。為了計(jì)算方便，把誤差方程式中的未知數(shù)分為兩組。,gggZYX,ZYX每個(gè)模型的7個(gè)定向參數(shù)待定點(diǎn)地面坐標(biāo)改正數(shù)誤差方程寫成矩陣形式誤差方程寫成矩陣形式LBXAtV對于公共點(diǎn)對于公共點(diǎn)（相鄰模型公共連接點(diǎn)）（相鄰模型公共連接點(diǎn)）LAtV0對于控制點(diǎn)對于控制點(diǎn)模型定向模型定向未知數(shù)未知數(shù)待定點(diǎn)坐待定點(diǎn)坐標(biāo)改正數(shù)標(biāo)改正數(shù)51相應(yīng)的法方程為：相應(yīng)的法方程為：LBLAXtBBABBAAATTTTTT或：或：2122121211nnXtNNNNT模型定向模型定向未知數(shù)未知數(shù)待定點(diǎn)坐待定點(diǎn)坐標(biāo)改正數(shù)標(biāo)改正數(shù)52通常待定點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)通常待定點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)X遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定向未

18、知數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定向未知數(shù)t的個(gè)數(shù)，的個(gè)數(shù)，因此在法方程求解時(shí)，往往先消去其中含未知數(shù)較多因此在法方程求解時(shí)，往往先消去其中含未知數(shù)較多的的X,得到僅含未知數(shù)得到僅含未知數(shù)t的改化法方程：的改化法方程：)()()(212212111212212112122121121221211nNNnNNNNtnNNntNNNNTT消元法消元法2122121211nnXtNNNNT算出每個(gè)模型的定向參數(shù)后，再利用空間相似變換計(jì)算待定點(diǎn)的地面攝測坐標(biāo)53獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量計(jì)獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量計(jì)算量大：算量大：4 4條航線條航線每條航線每條航線1010個(gè)模型個(gè)模型每個(gè)模型每個(gè)模型6 6個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)定

19、向參數(shù)：定向參數(shù)：4 x 10 x 7 =2804 x 10 x 7 =280個(gè)個(gè)544.6 4.6 光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量 1.1.光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的基光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的基本思想與內(nèi)容本思想與內(nèi)容 2.2.誤差方程式和法方程式的建立誤差方程式和法方程式的建立 3.3.兩類未知數(shù)交替趨近法兩類未知數(shù)交替趨近法 4.4.三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較 5.5.解析空中三角測量的精度分析解析空中三角測量的精度分析55一、基本思想與流程一、基本思想與流程原理圖原理圖56 光束法一條光束平差的基本單元共線方程平差的基礎(chǔ)方程旋轉(zhuǎn)和平移已知的控制

20、點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)5758一、基本思想與流程一、基本思想與流程基本流程基本流程59二、像片外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值的確定二、像片外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值的確定將每個(gè)立體像對進(jìn)行將每個(gè)立體像對進(jìn)行相對定向相對定向和和模型連接模型連接構(gòu)建自由航帶網(wǎng)，利用航帶中的構(gòu)建自由航帶網(wǎng)，利用航帶中的控制點(diǎn)控制點(diǎn)及及相鄰航線間的相鄰航線間的公共點(diǎn)公共點(diǎn)對航線進(jìn)行對航線進(jìn)行絕對定向絕對定向以求得每一張像片的外方位元素和加密點(diǎn)以求得每一張像片的外方位元素和加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)，以此作為未知數(shù)的近似值的地面坐標(biāo)，以此作為未知數(shù)的近似值602.2.誤差方程式和法方程式的建立誤差方程式和法方程式的建立光線束法區(qū)域網(wǎng)平差是以

21、共線條件方程式作為其基本數(shù)學(xué)模型誤差方程誤差方程612.2.誤差方程式和法方程式的建立誤差方程式和法方程式的建立ysssyxsssxlZaYaXaaaaZaYaXavlZaYaXaaaaZaYaXav232221262524232221131211161514131211LXtBAV誤差方程式矩陣的形式： 62,TyxvvV TyyxxL)()(262524232221161514131211aaaaaaaaaaaaA232221131211aaaaaaBTZsYsXstTZYXX L =lx , lyT63法方程式為：LBLAXtBBABBAAATTTTTTLBBBBALAABBBBAAAt

22、TTTTTTTT111)()(改化法方程式求出每幅影像的外方位元素后，再利用空間前方交會方法，即可求得全部待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)。64如果每幅影像的外方位元素為已知 yyxxlZaYaXavlZaYaXav 232221131211首先利用地面點(diǎn)的近似坐標(biāo)作為已知值，求出每幅影像的外方位元素，然后，再用外方位元素新值計(jì)算每點(diǎn)地面坐標(biāo)，反復(fù)趨近.65光束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的基本內(nèi)容 影像外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值的確定由控制點(diǎn)和待定點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)出發(fā)，按每條攝影光線的共線條件方程列出誤差方程式66逐點(diǎn)法化建立改化法方程式，通常是先求得每幅影像的外方位元素?？臻g前方交會求得待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)，對于相鄰影

23、像公共交會點(diǎn)應(yīng)取其均值作為最后結(jié)果。673.3.兩類未知數(shù)交替趨近法兩類未知數(shù)交替趨近法 交替趨近法的基本思想源于后交前交解法， ysssyxsssxlaaaZaYaXavlaaaZaYaXav262524232221161514131211已知地面點(diǎn)的坐標(biāo) 68光束法區(qū)域網(wǎng)平差方法的特點(diǎn)方法的特點(diǎn)以單張影像為平差單元，影像坐標(biāo)量測值為觀測值能方便地顧及影像系統(tǒng)誤差的影響，便于引入非攝影測量附加觀測值694.4.三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較1)航帶法航帶法觀測值：自由航帶坐標(biāo)，不是真正的原始觀測值。未知數(shù)少，計(jì)算快計(jì)算快，但精度低精度低。2)獨(dú)立模型法獨(dú)立模型法觀測值：模型

24、點(diǎn)坐標(biāo)。未知數(shù)多，計(jì)算慢，精度較高精度較高。3)光束法光束法觀測值：像點(diǎn)坐標(biāo)（原始觀測值，便于引入非攝影測量附加參數(shù)）。需要線性化，未知數(shù)多，計(jì)算量大，計(jì)算速度慢，但最嚴(yán)密，最嚴(yán)密，精度最高精度最高。705 5 解析空中三角測量的精度分析解析空中三角測量的精度分析 解析空中三角測量的任務(wù)是解決目標(biāo)點(diǎn)的空間定位問題，定位精度如何?理論精度實(shí)際精度 71理論精度: 把待定點(diǎn)的坐標(biāo)改正數(shù)視為隨機(jī)變量，在最小二乘平差計(jì)算中，求出坐標(biāo)改正數(shù)的方差協(xié)方差矩陣。5 5 解析空中三角測量的精度分析解析空中三角測量的精度分析iiiQQmmi0個(gè)未知數(shù)的理論精度：第)(001為多余觀測數(shù)為單位權(quán)中誤差，即個(gè)對角線

25、元素；）中的第（即陣為法方程系數(shù)矩陣的逆其中，rrPVVmmiAAQQQTTXXii72 解析空中三角測量的理論精度 區(qū)域網(wǎng)空中三角測量的精度最弱點(diǎn)位于區(qū)域的四周，而不在區(qū)域的中央 當(dāng)密集周邊布點(diǎn)時(shí)，光束法區(qū)域網(wǎng)的理論精度不隨區(qū)域大小而改變73密周邊布點(diǎn)周邊布點(diǎn)四角布點(diǎn)74 當(dāng)控制點(diǎn)稀疏分布時(shí)，區(qū)域網(wǎng)的理論精度會隨著區(qū)域的增大而降低。區(qū)域網(wǎng)平差的高程理論精度取決于控制點(diǎn)間的跨度而與區(qū)域大小無關(guān)。75解析空中三角測量控制點(diǎn)布設(shè)的原則 平面控制點(diǎn)應(yīng)采用周邊布點(diǎn)。高精度加密點(diǎn)位時(shí)宜采用跨度 i2b的密周邊布點(diǎn)，區(qū)域愈大愈有利。 高程控制點(diǎn)應(yīng)布成鎖形。高程控制點(diǎn)沿旁向間距為2b，沿航向間距則根據(jù)要求的

26、精度而定 76解析空中三角測量控制點(diǎn)布設(shè)的原則 如果有GPS非攝影測量數(shù)據(jù)，可以在區(qū)域四角各布設(shè)一個(gè)平高控制點(diǎn)（需要構(gòu)架航線）。 為提高區(qū)域網(wǎng)的可靠性，控制點(diǎn)可布成點(diǎn)組。 在不增加控制點(diǎn)的情況下，通過擴(kuò)大平差區(qū)域范圍（上、下各增加一條航帶，左右各增加一個(gè)模型），可以提高精度和可靠性。 77 解析空中三角測量的實(shí)際精度 利用攝影測量的試驗(yàn)場是研究區(qū)域網(wǎng)空中三角測量實(shí)際精度的最有效方法 XXnXX2攝控)(YYnYY2攝控)(ZZnZZ2攝控)(783.7 3.7 系統(tǒng)誤差補(bǔ)償與自檢校光束法系統(tǒng)誤差補(bǔ)償與自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差區(qū)域網(wǎng)平差影像坐標(biāo)系統(tǒng)誤差的特性影像坐標(biāo)系統(tǒng)誤差的特性補(bǔ)償系統(tǒng)誤差的方法

27、補(bǔ)償系統(tǒng)誤差的方法利用附加參數(shù)的自檢校法利用附加參數(shù)的自檢校法79影像坐標(biāo)系統(tǒng)誤差的特性影像坐標(biāo)系統(tǒng)誤差的特性系統(tǒng)誤差物鏡畸變差軟片的壓平誤差航攝飛機(jī)帶來的誤差大氣折光差隨機(jī)的特性808182補(bǔ)償系統(tǒng)誤差的方法補(bǔ)償系統(tǒng)誤差的方法 試驗(yàn)場檢校法 :它是一種直接補(bǔ)償方法，由聯(lián)邦德國 Kupfer教授提出，利用真實(shí)攝影飛行條件下的試驗(yàn)場檢校，由大量地面控制點(diǎn)求得補(bǔ)償系統(tǒng)誤差的參數(shù)。驗(yàn)后補(bǔ)償法 :不改變平差程序，通過對平差后殘差大小及方向的分析來推算影像系統(tǒng)誤差的大小及特征，然后在觀測值上引入系統(tǒng)誤差改正。 自檢校法:最常用的補(bǔ)償系統(tǒng)誤差方法是自檢校法。83利用附加參數(shù)的自檢校法利用附加參數(shù)的自檢校法

28、 采用一個(gè)用若干附加參數(shù)描述的系統(tǒng)誤差模型，在區(qū)域網(wǎng)平差的同時(shí)解求這些附加參數(shù)，達(dá)到自動(dòng)測定和消除系統(tǒng)誤差的目的 V1 = A1X1 + A2X2 + A3X3 L1 權(quán)矩陣P1V2 = I2X2 - L2 權(quán)矩陣P2 V3 = I3X3 L3 權(quán)矩陣P384系統(tǒng)誤差模型的選擇)()()()()()(211932218222172164415221422132272625243212fxaayxayxayxaxyxayxayxafxyxaxyayxayaxyayaxax美國的布朗博士提出了包含四類改正項(xiàng)共21個(gè)參數(shù)的模型85a1-a12軟片變形和非徑向畸變a13-a15壓片不平引起的畸變a16

29、-a18對稱的徑向畸變和徑向壓平誤差86Ebner教授提出，含12個(gè)附加參數(shù) ) 3/2)(3/2() 3/2() 3/2() 3/2() 3/42 () 3/2)(3/2() 3/2() 3/2() 3/2() 3/42 (2222122210228226224321222211229227225422321bybxbbyxbybxbbxbbybxybxbybybybxbybxbbyxbbybxybbxbybxbx3*35*5可用可用44參數(shù)模型參數(shù)模型87自檢校平差的效果與信噪比信噪比愈大，自檢校平差的效果愈好。當(dāng)信噪比小時(shí)，系統(tǒng)誤差將受到偶然誤差嚴(yán)重的干擾。884.84.8攝影測量與非攝

30、影測量觀測值攝影測量與非攝影測量觀測值的聯(lián)合平差的聯(lián)合平差 聯(lián)合平差的概念聯(lián)合平差的概念 聯(lián)合平差的發(fā)展過程聯(lián)合平差的發(fā)展過程 聯(lián)合平差中非攝影測量觀測值條件聯(lián)合平差中非攝影測量觀測值條件方程的建立方程的建立 GPSGPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量 89聯(lián)合平差中非攝影測量觀測值條聯(lián)合平差中非攝影測量觀測值條件方程的建立件方程的建立 lBXAtV任何增加的非攝影測量觀測值都可以按相應(yīng)條件方程寫出其誤差方程式并一起進(jìn)行聯(lián)合平差 90直線條件-已知的鉛垂線假設(shè)已知鉛垂線上有一個(gè)點(diǎn)為點(diǎn)1，則任意另一個(gè)點(diǎn)i的條件方程式為 0)(0)(11YYXXii91全球定位系統(tǒng)（GPS）92Global P

31、ositioning SystemYour location is:37o 23.323 N122o 02.162 WControl Segment (B)9394Ground base station27 satellite 24 working3 spareGPS -supported aerial triangulation954.9 GPS4.9 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量( (基本原理基本原理) ) 由GPS所確定的攝站位置，可作為輔助數(shù)據(jù)用于區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差 GPS攝站坐標(biāo)在區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差中是極其有效的，只需要中等精度的GPS攝站坐標(biāo)即可滿足測圖的要求 96傳統(tǒng)攝影測量加

32、密XZYSS高程控制點(diǎn)高程控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)待定點(diǎn)待定點(diǎn)97GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量XZYSS待定點(diǎn)待定點(diǎn)高程控制點(diǎn)高程控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)98單差分方式相對動(dòng)態(tài)單差分方式相對動(dòng)態(tài)GPS定位示意圖定位示意圖帶帶GPS的航空攝影的航空攝影99作業(yè)過程作業(yè)過程q現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定q帶帶 GPS信號接收機(jī)的航空攝影信號接收機(jī)的航空攝影q解求解求GPS攝站坐標(biāo)攝站坐標(biāo)qGPS攝站坐標(biāo)與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平攝站坐標(biāo)與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，以確定目標(biāo)點(diǎn)位并評定其質(zhì)量差，以確定目標(biāo)點(diǎn)位并評定其質(zhì)量100現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改

33、造機(jī)載天線相位中心航攝儀投影中心ASuvw帶帶GPS信號接收機(jī)的航空攝影系統(tǒng)信號接收機(jī)的航空攝影系統(tǒng)GPS天線天線放大器放大器GPS信號信號接收機(jī)接收機(jī)航攝儀航攝儀天線天線101GPS航空攝影系統(tǒng)的空間偏移航空攝影系統(tǒng)的空間偏移YZX102GPS攝站坐標(biāo)解求攝站坐標(biāo)解求 武漢大學(xué)研制成功了相應(yīng)的GPS差分動(dòng)態(tài)定位軟件DDkin（GPS kinematic positioning）103GPS 輔助光束法平差輔助光束法平差 誤差方程誤差方程是在自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差基礎(chǔ)是在自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差基礎(chǔ)上顧及投影中心與機(jī)載上顧及投影中心與機(jī)載GPS天線相位中心幾天線相位中心幾何關(guān)系所得到的一個(gè)基礎(chǔ)方

34、程何關(guān)系所得到的一個(gè)基礎(chǔ)方程 法方程法方程仍為鑲邊帶狀矩陣仍為鑲邊帶狀矩陣,但邊寬加大了但邊寬加大了,而而其良好稀疏帶狀結(jié)構(gòu)并沒有破壞。因此可用其良好稀疏帶狀結(jié)構(gòu)并沒有破壞。因此可用傳統(tǒng)的邊法化邊消元的循環(huán)分塊解法求解傳統(tǒng)的邊法化邊消元的循環(huán)分塊解法求解 測區(qū)兩端必須要布設(shè)足夠的測區(qū)兩端必須要布設(shè)足夠的地面控制點(diǎn)地面控制點(diǎn)或采或采用特殊的用特殊的像片覆蓋圖像片覆蓋圖104投影中心與投影中心與GPS天線相位中心之幾何關(guān)系天線相位中心之幾何關(guān)系A(chǔ)機(jī)載GPS天線相位中心航攝儀投影中心SMZYXuvwxysssAAAZYXwvuZYXR105GPS攝站坐標(biāo)誤差方程顧及動(dòng)態(tài)顧及動(dòng)態(tài)GPSGPS定位之系統(tǒng)

35、誤差定位之系統(tǒng)誤差線性化之誤差方程線性化之誤差方程106建議采用的地面控制方案建議采用的地面控制方案 a. 4角平高控制點(diǎn) + b. 4角平高控制點(diǎn) + 2排高程控制點(diǎn) 2條垂直構(gòu)架航線 平高地面控制點(diǎn) 高程地面控制點(diǎn)107GPS輔助光束法誤差方程將GPS攝站坐標(biāo)視為帶權(quán)觀測值引入自檢校光束法平差所得到的一個(gè)基礎(chǔ)方程108POS輔助空中三角測量輔助空中三角測量空間前方交會解算地面點(diǎn)坐標(biāo)空間前方交會解算地面點(diǎn)坐標(biāo) （直接傳感器定向）（直接傳感器定向）POS輔助空中三角測量輔助空中三角測量 （集成傳感器定向）（集成傳感器定向）POS系統(tǒng)測定像片外方位元素系統(tǒng)測定像片外方位元素 Xs, Ys, Zs

36、, , , 109v 航攝相機(jī)v 導(dǎo)航控制系統(tǒng)v IMU高精度姿態(tài)測量系統(tǒng)v IMU與相機(jī)連接架v 機(jī)載DGPS天線v 地面DGPS基站接收機(jī)POS系統(tǒng)目前國際商用系統(tǒng)：目前國際商用系統(tǒng)： 1、加拿大、加拿大POS系統(tǒng)系統(tǒng) 2、德國、德國Aerocontrol IId系統(tǒng)系統(tǒng)110POS系統(tǒng)直接測量直接測量攝影時(shí)刻攝影時(shí)刻像片位置像片位置與姿態(tài)與姿態(tài)精度111POS航空攝影系統(tǒng)的空間偏移航空攝影系統(tǒng)的空間偏移112空間前方交會空間前方交會112211112/ )(+111ZNBYNYNXNZYXZYXYsss00232221131211yyxxZYXaaaaaavvyx122111212212

37、21121212ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZZBYYBXXBZXZXssZssYssX113POS輔助空中三角測量輔助空中三角測量IIMU旋轉(zhuǎn)中心航攝儀投影中心SMZYXuvwxyxIyIzIBIMURRR114布設(shè)檢校場布設(shè)檢校場檢校場的布設(shè)飛機(jī)進(jìn)場時(shí)飛機(jī)進(jìn)場時(shí)飛飛S彎彎115v1:500001:50000比例尺航測成圖可無需地面控制點(diǎn)和比例尺航測成圖可無需地面控制點(diǎn)和空三加密空三加密v根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，1:50001:50001:100001:10000比例尺航測比例尺航測成圖可省去地面控制；建議加測少量控制點(diǎn)成圖可省去地面控制；建議加測少量控制點(diǎn)參與平差，提高整體精度

38、，并檢核成圖精度參與平差，提高整體精度，并檢核成圖精度v1:10001:1000和和1:20001:2000比例尺航測成圖可大大減少比例尺航測成圖可大大減少野外像控測量工作量野外像控測量工作量POS試驗(yàn)與結(jié)論116航空航空攝影攝影外業(yè)外業(yè)控制控制空三空三加密加密內(nèi)業(yè)內(nèi)業(yè)成圖成圖POS117發(fā)展與展望進(jìn)一步的發(fā)展還可以在飛機(jī)上利用三個(gè)GPS接收天線，使用差分GPS干涉測量確定飛行中飛機(jī)的姿態(tài)參數(shù)（，），通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢校和基準(zhǔn)變換，最終將直接提供攝影機(jī)的六個(gè)定向參數(shù)。118GPS定位系統(tǒng)與 INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合起來也可以用來測定六個(gè)外方位元素。這樣一來，空中三角測量將變得非常簡單甚至就完全沒有必要進(jìn)行空中三角測量了。 1193.10 3.10 自動(dòng)