攝影測(cè)量基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)指導(dǎo)

1、1)A.B.中誤差需小于20um ；0.3m，高程誤差小于 0.5m ；C.平差中誤差口0小于15um。攝影測(cè)量基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)指導(dǎo)季順平、季錚實(shí)習(xí)目的本次集中實(shí)習(xí)的目的在于：將攝影測(cè)量基礎(chǔ)上課程所涉及的整個(gè)理論，包括從像點(diǎn)量測(cè)到區(qū)域網(wǎng)平差的整個(gè)空中三角測(cè)量的理論和處理方法實(shí)踐化；通過(guò)實(shí)習(xí)，讓學(xué)生了解攝影測(cè)量加密的過(guò)程，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。實(shí)習(xí)原理從攝影測(cè)量的基本理論和實(shí)際生產(chǎn)加密流程出發(fā)，通過(guò)資料準(zhǔn)備，同名像點(diǎn)量測(cè)，進(jìn)行內(nèi)定向、相對(duì)定向、 區(qū)域網(wǎng)概率絕對(duì)定向、光束法區(qū)域網(wǎng)平差，完成攝影測(cè)量加密的整個(gè)流 程。實(shí)習(xí)內(nèi)容實(shí)習(xí)內(nèi)容包括三部分內(nèi)容：資料準(zhǔn)備和影像量測(cè)實(shí)習(xí)，包括資料

2、的收集、整理，控制點(diǎn)量測(cè)和加密點(diǎn)量測(cè)；影像內(nèi)定向程序編寫(xiě)；攝影測(cè)量加密作業(yè)（WuCAPS平臺(tái)），通過(guò)WuCAPS軟件學(xué)習(xí)和掌握空三加密的整個(gè)操作流程。實(shí)習(xí)安排資料整理和影像量測(cè)部分為4*2學(xué)時(shí)，編程實(shí)習(xí)部分為4*2學(xué)時(shí)，WuCAPS軟件實(shí)習(xí)部分為4*2學(xué)時(shí)，整理材料和寫(xiě)報(bào)告安排1學(xué)時(shí)。實(shí)習(xí)要求提交量測(cè)獲得的像點(diǎn)坐標(biāo)文件、內(nèi)定向程序、最終WuCAPS平差結(jié)果文件、實(shí)習(xí)總結(jié)。試驗(yàn)要求：模型連接（相對(duì)定向）檢查點(diǎn)平面誤差小于2)A.B.實(shí)習(xí)報(bào)告撰寫(xiě)要求：必須課堂完成，實(shí)習(xí)結(jié)束前上交，封面寫(xiě)明學(xué)號(hào)、班級(jí)、姓名；、實(shí)習(xí)具體內(nèi)容包括：實(shí)習(xí)目的、實(shí)習(xí)原理、實(shí)習(xí)內(nèi)容、試驗(yàn)結(jié)果和分析（寫(xiě)作重點(diǎn)） 總結(jié)和心得（寫(xiě)

3、作重點(diǎn)）。具體流程第一部分：資料整理和影像量測(cè)1 資料整理在量測(cè)控制點(diǎn)和加密點(diǎn)之前，需要對(duì)航攝資料進(jìn)行整理，包括：a）航攝像片；檢查像片是否符合要求，如旋角、重疊度、框標(biāo)清晰度等;外業(yè)控制點(diǎn)刺點(diǎn)片；檢查刺點(diǎn)是否清晰，說(shuō)明文字是否和刺點(diǎn)位置相符；外業(yè)控制點(diǎn)坐標(biāo)文件；根據(jù)刺點(diǎn)片，從該文件中尋找所需的控制點(diǎn)，并保存為 軟件所需格式。像機(jī)文件；從像機(jī)文件中整理出所需要的資料信息并保存為WuCAPS軟件所需b)C)WuCAPSd)格式。GPS/IMU獲取的攝站坐標(biāo)和像片姿態(tài)角文件；將其整理獲得WuCAPS軟件所需e)格式。2控制點(diǎn)量測(cè)影像量測(cè)包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，控制點(diǎn)量測(cè)和加密點(diǎn)量測(cè)。控制點(diǎn)為影像上指定

4、的某個(gè) 特定點(diǎn)，有自己的像點(diǎn) ID，需要根據(jù)給定的控制點(diǎn)位圖和相應(yīng)說(shuō)明文字在影像上進(jìn)行判讀 并量測(cè)。一般地，如果控制點(diǎn)出現(xiàn)在n張影像上，則需要雙片立體量測(cè)n-1次。3加密點(diǎn)計(jì)劃和量測(cè)加密點(diǎn)沒(méi)有特定的位置，一般取標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位分布的模式來(lái)量測(cè)。如常用的9點(diǎn)法轉(zhuǎn)點(diǎn)，除了首尾只需要量測(cè) 6個(gè)加密點(diǎn)位，其他像片都量測(cè)9個(gè)點(diǎn)。由于加密點(diǎn)沒(méi)有特定的像點(diǎn)ID，因此需要對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)原則應(yīng)滿足簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)的原則，并且保證同名像點(diǎn)一定只 有一個(gè)像點(diǎn)ID，不管他出現(xiàn)在哪張像片上。圖1給出了一種ID設(shè)計(jì)方案(2條航帶6張相14725836947586910121113369101214111315圖1 ID編號(hào)示意

5、圖6912141315片)，即按照每列標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位順序編號(hào)，前面已出現(xiàn)的同名點(diǎn)沿用上次編號(hào)。具體加密計(jì)劃的 編制，請(qǐng)參考文檔“編制加密計(jì)劃-doc”3像點(diǎn)量測(cè)軟件的使用旦區(qū)f71 二輕 JOfLLl1)軟件界面(如上圖，或參考“加密像點(diǎn)量測(cè)軟件-stuDPS操作流程”)2)使用步驟在使用前請(qǐng)先閱讀加密點(diǎn)測(cè)量軟件-stuDPS操作流程1.框幅式航攝相機(jī)航片處理a)b)c)d)e)f)打開(kāi)加密像點(diǎn)量測(cè)軟件-stuD PS新建工程添加相機(jī)參數(shù)相機(jī)的相關(guān)參數(shù)可以從相應(yīng)的影響數(shù)據(jù)說(shuō)明中取得按航帶和相片順序添加航片對(duì)照加密點(diǎn)計(jì)劃，按照軟件使用說(shuō)明書(shū)分別輸入加密點(diǎn)、控制點(diǎn) 完成后選擇平差結(jié)算中的輸出WuCAPS

6、平差文件2.數(shù)字式CCD航攝相機(jī)航片處理數(shù)字式CCD航攝相機(jī)的航片處理步驟與框幅式航攝相機(jī)相片的處理步驟基本一致，不同在于添加相機(jī)時(shí)選擇的是“數(shù)碼相機(jī)”，相機(jī)參數(shù)的輸入則按照“數(shù)據(jù) 2-航空數(shù)碼UCD ”文件夾下的數(shù)據(jù)說(shuō)明文件填寫(xiě)，其他的步驟與框幅式航攝相機(jī)航片的處理步驟相同。4像點(diǎn)文件的編輯每個(gè)空三軟件都有其自身的文件格式，這里需要將我們量測(cè)獲得的同名點(diǎn)坐標(biāo)按照 WuCAPS的文件格式進(jìn)行記錄，由于整個(gè)像點(diǎn)文件均自動(dòng)生成，因此基本不需要人工的編 輯。在WuCAPS軟件中，像點(diǎn)文件的格式如下：2 （量測(cè)方式）0,否則為實(shí)際框標(biāo)數(shù)目）90.1345（ y 坐標(biāo)）88.895741.9367134

7、22 （攝影儀編號(hào)）10 （量測(cè)儀器）32000 （比例尺）153 （像片ID）0 （框標(biāo)個(gè)數(shù)，已經(jīng)做過(guò)內(nèi)定向設(shè)為10100018 （加密點(diǎn)或控制點(diǎn)ID ） 0.2832（x坐標(biāo)）101000241.4804101002501.5033-990.00000.0000后面的0，0為浮點(diǎn)數(shù)）1的設(shè)置。ID為3），則該像片ID前（結(jié)束標(biāo)記，以下開(kāi)始另一張相片數(shù)據(jù)，注意-99為整數(shù)，像片ID可順序設(shè)置為16。像點(diǎn)ID編寫(xiě)參考“加密點(diǎn)量測(cè)”小節(jié)中圖 若像片為本航帶最后一張片子（如第一條航帶最后一張片子 加會(huì)添加一負(fù)號(hào)（-3），標(biāo)示該航帶的結(jié)束。輸出WuCAPS后，打開(kāi)所得的文件，檢查格式是否正確，然后進(jìn)

8、行下一步。第二部分：像片內(nèi)定向編程實(shí)習(xí)在像點(diǎn)量測(cè)過(guò)程中，實(shí)際量測(cè)得到的為掃描坐標(biāo)（像素坐標(biāo)），而攝影測(cè)量中所采用的像點(diǎn)坐標(biāo)是以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)。因此需要將掃描坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到像平面坐標(biāo)。首先，需要量測(cè)4個(gè)框標(biāo)中心的掃描坐標(biāo) （量測(cè)方法如第一部分， 但只需要在單張像片 上進(jìn)行量測(cè)），再?gòu)南鄼C(jī)文件中讀取 4個(gè)框標(biāo)的像平面坐標(biāo)。然后建立仿射變換模型：(1)x' = a0y，= bo +b,x+b2y其中X, y表示掃描坐標(biāo), 出6個(gè)仿射變換系數(shù)：x：y '為像平面坐標(biāo)。根據(jù)最小二乘原理，利用8個(gè)方程求解-T32b2= (At PA)(At PL) rx'TL = IyLy&

9、#39;其中X =卜 也0求出X后，當(dāng)完成該步驟時(shí)，可以和像點(diǎn)量測(cè)軟件提供的像平面坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,（由于像點(diǎn)量測(cè)軟件中內(nèi)定向程序設(shè)計(jì)方法和上述算法不完全相同，31b1則對(duì)于任一量測(cè)的像點(diǎn)掃描坐標(biāo)，都可通過(guò)式（(2)像平面坐標(biāo)。 向的正確性 供參考）。1）轉(zhuǎn)換為像主點(diǎn)為原點(diǎn)的 驗(yàn)證內(nèi)定 因此結(jié)果僅第三部分:空三加密（WuCAPS平臺(tái)）完成以上步驟后，應(yīng)分別對(duì)框幅式相機(jī)和數(shù)碼CCD相機(jī)的加密點(diǎn)進(jìn)行空三加密。1空三加密流程圖（以光束法為例）2)3)2 WuCAPS軟件界面廠rWuCAPSPOS慵光束迭K«W爭(zhēng)黃垂挙購(gòu)&沁躍bit徒珈/iik E應(yīng)!136胸匕昶隘郎4-0圖3軟件界面1

10、優(yōu)城M平菴1質(zhì)M析1圖旳顯用1區(qū)堆燈竝）POS輔助光就怯平片S HwuC'a PSfit fl北件履點(diǎn)世標(biāo)文ff攙W點(diǎn)義ft 建向點(diǎn)名文ff jtteAsciiift優(yōu)城冊(cè)港W各怛ffWg毎*內(nèi)進(jìn)向構(gòu)楚n曲賦諛冏 航帶因廉帆護(hù)瑩 聯(lián)余光束祛¥毘 鏈?zhǔn)酒饺C結(jié)聚門(mén)功轉(zhuǎn)白4）世賂（t控ttli-lftfiI丈件式A小：*KK揮刪點(diǎn)并布 1«扌岡苦點(diǎn)便用P冊(cè)評(píng)定術(shù)知«慮If啊點(diǎn)甲方菠設(shè)宜追點(diǎn)幌后龍於怙計(jì)揑盤(pán)高輕喪參1門(mén)動(dòng)樓邊4咸平超S黑文件區(qū)示t+算輪果示姑舉圖4功能菜單3 WuCAPS主要菜單功能1)“區(qū)域網(wǎng)參數(shù)設(shè)置”菜單給定數(shù)據(jù)保存目錄設(shè)置原始觀測(cè)值等 5個(gè)數(shù)

11、據(jù)文件（包括：航攝儀信息、像片坐標(biāo)觀測(cè)值、控制點(diǎn)信 息、定向點(diǎn)點(diǎn)名、非量測(cè)數(shù)據(jù)）區(qū)域參數(shù)：航線數(shù)、一條航線最大像片數(shù)、一張像片最大像點(diǎn)數(shù)像點(diǎn)坐標(biāo)量測(cè)精度，一般取 5um。像點(diǎn)坐標(biāo)記錄格式，無(wú)需改動(dòng)。設(shè)定各項(xiàng)殘差：構(gòu)建航線網(wǎng)（模型上下視差、左右視差、模型高差）；定向點(diǎn)殘差（根 據(jù)攝影比例尺和實(shí)際地理情況即平地、丘陵、高山設(shè)置）；檢查點(diǎn)殘差（根據(jù)攝影比例尺和實(shí)際地理情況設(shè)定）?！拔募庉嫛辈藛螌?duì)給定的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、查看格式是否正確。其中像點(diǎn)坐標(biāo)文件為“像點(diǎn)量測(cè)”步 驟所提供。其他文件為根據(jù)航攝資料整理獲得?！案黝愑^測(cè)值賦權(quán)”菜單自檢校光束法（定向點(diǎn)權(quán)、附加參數(shù)權(quán)）a.b.c.d.e.f.GPS

12、 攝站坐標(biāo)（攝站坐標(biāo)權(quán)、漂移參數(shù)權(quán)） IMU 像片姿態(tài)（觀測(cè)角權(quán)、漂移參數(shù)權(quán)） 地面觀測(cè)值（水準(zhǔn)測(cè)量、水平角測(cè)量、垂直距離觀測(cè)值、距離觀測(cè)值等的權(quán)） 由于權(quán)對(duì)常規(guī)測(cè)量平差影響不大，試驗(yàn)中一般無(wú)需設(shè)定。Data-Snooping 方法像片坐4）“像片內(nèi)定向”菜單 可處理以單張像片或立體像對(duì)存放的像片坐標(biāo)； 可根據(jù)使用的模擬型坐標(biāo)量測(cè)儀自動(dòng)進(jìn)行像片內(nèi)定向，并用 標(biāo)量測(cè)粗差； 可直接讀取數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng) Virtuozo 等自動(dòng)匹配的像點(diǎn)坐標(biāo)； 可有選擇地對(duì)像片坐標(biāo)進(jìn)行攝影機(jī)徑向畸變。本試驗(yàn)中因?yàn)橐呀?jīng)做過(guò)內(nèi)定向步驟， 實(shí)際上執(zhí)行該步驟只進(jìn)行粗差檢測(cè)而未再執(zhí)行內(nèi)定 向步驟。5）點(diǎn)。 測(cè)?！皹?gòu)建自由航線

13、網(wǎng)”菜單 采用帶模型連接條件的相對(duì)定向， 并進(jìn)行模型連接， 形成單航帶自由網(wǎng)， 同時(shí)剔除粗差 該步驟可用以剔除航帶內(nèi)量測(cè)誤差超限的點(diǎn)。 對(duì)于誤差超限點(diǎn)需要回步驟 1 進(jìn)行重新量6）區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算包括“航帶法區(qū)域網(wǎng)平差” 、“光束法區(qū)域網(wǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備”和“光束法區(qū)域網(wǎng)平差” 。本實(shí) 驗(yàn)主要采取光束法區(qū)域網(wǎng)平差的方案進(jìn)行。 因此忽略航帶法平差步驟， 直接執(zhí)行 “光束法區(qū) 域網(wǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備”和“平差” 。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備中會(huì)將單航帶進(jìn)行航帶間拼接，并利用定向點(diǎn)放置 到大致的地面攝影測(cè)量坐標(biāo)中。 該步驟可用以剔除航帶間連接誤差超限的點(diǎn)。 對(duì)于誤差超限 點(diǎn)需要回步驟 1 進(jìn)行重新量測(cè)。7）“查看平差結(jié)果”菜單包括內(nèi)定

14、向、 構(gòu)建自由航線網(wǎng)、 光束法區(qū)域網(wǎng)準(zhǔn)備、 和區(qū)域網(wǎng)平差的中間計(jì)算結(jié)果和最 終結(jié)果。用于在各步驟中檢查加密點(diǎn)誤差、 評(píng)價(jià)最終平差精度。 第 5步的結(jié)果： CABBA.RES 中的內(nèi)容即為最終結(jié)果。8）圖形顯示”菜單顯示像片和控制點(diǎn)分布、點(diǎn)位殘差、影像覆蓋。實(shí)習(xí)步驟點(diǎn)擊“區(qū)域網(wǎng)參數(shù)設(shè)置”菜單，將第一部分實(shí)習(xí)得到的像點(diǎn)坐標(biāo)觀測(cè)值文件和航攝儀信其中像點(diǎn)坐標(biāo)觀測(cè)值文件由坐標(biāo)量1） 息、控制點(diǎn)信息、 定向點(diǎn)點(diǎn)名文件分別加入到相應(yīng)位置， 測(cè)獲得，航攝儀信息、控制點(diǎn)信息、定向點(diǎn)點(diǎn)名文件通過(guò)資料整理獲得。2）點(diǎn)擊“設(shè)置觀測(cè)值權(quán)”菜單設(shè)定權(quán)。若只做光束法平差，則只需要設(shè)定自檢校光束法中 定向點(diǎn)（即控制點(diǎn)）權(quán)和附

15、加參數(shù)權(quán)。若進(jìn)行 GPS 光束法平差或 POS 平差，則需要設(shè)定相 應(yīng)的外方位元素的權(quán)。具體的權(quán)值可根據(jù)默認(rèn)的權(quán)進(jìn)行微小改動(dòng)。3）點(diǎn)擊“影像內(nèi)定向”菜單，進(jìn)行內(nèi)定向。內(nèi)定向?qū)嶋H已經(jīng)在像點(diǎn)量測(cè)過(guò)程中完成。因此 該步驟只用來(lái)檢測(cè)坐標(biāo)量測(cè)值是否含有明顯的誤差（定向結(jié)果在“查看平差結(jié)果 M1.res” 二級(jí)菜單中查看） 。4）點(diǎn)擊“構(gòu)建自由航線網(wǎng)”菜單，進(jìn)行立體模型的相對(duì)定向和立體模型連接構(gòu)建航線網(wǎng)。（結(jié)果在“查看平差結(jié)果M2.res ”二級(jí)菜單中查看）。5）點(diǎn)擊“航帶法區(qū)域網(wǎng)平差”菜單，可進(jìn)行航帶法的平差。平差結(jié)果保存于“查看平差結(jié) 果”菜單對(duì)應(yīng)位置。 該步驟不做 。6）點(diǎn)擊“光束法區(qū)域網(wǎng)平差數(shù)據(jù)準(zhǔn)備”菜單。該步驟進(jìn)行概略絕對(duì)定向，為光束法區(qū)域網(wǎng)平差提供初值。（結(jié)果在“查看平差結(jié)果M4.res ”二級(jí)菜單中查看）。M4.res”平差結(jié)果在“