航带法解析空中三角测量
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几种空中三角测量的比较

• 光束法是最严密的一步解法,误差方程式直接对原 始观测值列出,能最方便地顾及影像系统误差的影像 ,最便于引入非摄影测量附加观测值,如导航数据和 地面量测数据。它还可以严密地处理非常规摄影以及 非量测相机的影像数据。目前光束法已广泛应用于各 种高精度解析空三和点位实际生产中。
• 与前两种方法相比,光束法也有其缺点。首先像点 坐标所描述的像点坐标和各未知数的关系是非线性的 ,因此必须建立线性化的误差方程式和提供未知数的 初始值。其次光束法未知数多、计算量大、计算速度 相对较慢。此外它不能将平面高程分开处理,只能三 维网平差。
• 光束法是从实现摄影过程的几何反转出发,基于摄 影成像时像点、物点和摄影中心三点共线的特点而提 出的。这种方法最初提出时,由于受当时计算机水平 和计算技术的限制,未能广泛应用。但随着摄影测量 技术的发展和计算机水平的提高,这种最严密的平差 方法得到广发应用,并已成为解析空三加密的主流。
• 光束法的数学模型是共线方程,平差单元是单个光 束,每幅影像的像点坐标为原始观测值,未知数是各 影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标。通过各 个光束在空间的旋转和平移(6个定向参数)使同名 光线最佳地交会,并最佳地纳入到地面控制系统中。
• 航带法产生于计算机问世之初,是一种分步的近似平差方法。 首先通过单个像对的相对定向和模型连接建立自由航带,然后 在进行每条航带多项式非线性改正时,顾及航带间公共点条件 和区域内的控制点。
• 独立模型法源于单元模型空间相似变换。影像坐标经过相对定 向求出独立模型坐标,通过各单元模型在空间的平移、旋转和 缩放,使得模型公共点有尽可能相同的坐标,并通过地面控制 点,使整个空中三角测量网最佳纳入到规定的坐标系中。
• 光束法是从实现摄影过程的几何反转出发,基于摄影成像时像 点、物点和摄影中心三点共线的特点而提出的,以共线方程作为 其理论基础。光束法区域网平差首先进行区域网概算,确定区 域中各像片外方位元素的近似值和各加密点坐标的近似值,然 后依据共线条件列出控制点和加密点的误差方程式,在全区域 范围内,统一进行平差处理,联立解算出各像片的外方位元素 和加密点的地面坐标。
第六章-解析法空中三角测量-参考更改版

m
n-m-q
N11
N12
N13
N22
N23
N33
t1
t2
t3
l1
l2
l3
带状法方程的循环分块解法
上移
N ’22
消元后仍具有带状阵的特征, 用相同的算法继续消元
q
m-q
m
n-m-q
N11
N12
N13
N22
N23
N33
t1
t2
t3
l1
l2
l3
边法化边消元 达到只进行必要的计算, 只占最少的内存的目的
转
置
对
项
称
带宽
航带数
垂直于航带方向编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
1,2,…,20 待定点名 A,B,…,O 像片名 高程控制点 平高控制点
×
×
×
×
×
×
×
×
改化法方程
×
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
×
×
×
×
×
×
×
×
未知数个数 15×6+20×3=150
多余观测数 234 - 150 =84
n-m-q
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带状法方程的循环分块解法
上移
N ’22
消元后仍具有带状阵的特征, 用相同的算法继续消元
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边法化边消元 达到只进行必要的计算, 只占最少的内存的目的
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航带数
垂直于航带方向编号
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1,2,…,20 待定点名 A,B,…,O 像片名 高程控制点 平高控制点
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×
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改化法方程
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未知数个数 15×6+20×3=150
多余观测数 234 - 150 =84
解析空中三角测量基本思想和主要作业过程

解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
知识点:
◇ 解析空中三角测量的定义 ◇解析空中三角测量的意义 ◇解析空中三角测量的目的 ◇解析空中三角测量的分类
解析空中三角测量>概述
§1-1 解析空中三角测量概述
◇ 解析空中三角测量的定义
利用计算的方法,根据航摄像片上 所量测的像点坐标以及少量的地面控制 点求出地面加密点的物方空间坐标,称 之为解析空中三角测量。俗称摄影测量加
解析空中三角测量>光束法区域网空三
§1-4光束法区域网空中三角测量
知识点: ◇ 基本思想与流程
解析空中三角测量>光束法区域网空三
§1-4光束法区域网空中三角测量
◇ 基本思想与流程
以一张像片组成的一束光线作为一 个平差单元,以中心投影的共线方程作 为平差的基础方程,通过各光线束在空 间的旋转和平移,使模型之间的公共点 的光线实现最佳交会,将整体区域最佳 地纳入到控制点坐标系中,从而确定加 密点的地面坐标及像片的外方位元素
解析空中三角测量基本思 想和主要作业过程
解析空中三角测量>重要回顾
上节课重点
主要知识点: ◇ 解析法相对定向 ◇ 模型点坐标计算 ◇ 解析法绝对定向 ◇ 光束法严密解法(一步定向法)
基本要求:理解像对解析相对定向的概念、相 对定向元素解算过程。掌握模型解析绝对定向 目的和过程;了解光束法双像解析摄影测量。
密
解析空中三角测量的信息
○
○ ○
○
○
像片上 量测的 像点坐 标
少 量 地 面 点 坐 标
Z
Y X
S
S
待定点 高程控制点 平高控制点
平高 控制点
⊙ 高程 控制点
航带法空中三角测量详解

模型连接的实质:求出相邻模型之间的比
例尺规划系数k,后一模型中每一模型点 的空间辅助坐标以及基线分量BXBYBZ均乘 以规划系数k,就可获得与前一模型比例 尺一致的坐标。 将航带中所有的摄站点、模型点的坐标都 纳入到全航带统一的摄影测量坐标系中。
二、构建自由航带网(连续法相对定向)
摄站坐标
解析法空中三角测量
定义:在一条航线十几个像对中,甚至在若
干条航线构成的区域中,只布设少量野外实 测的地面控制点,在室内用电算方法加密出 测图所需的控制点(一般不少于每像对4个)。 野外布点:航带:1、平坦地区 品字形
2、丘陵山地 五点法 3、高山地 六点法 区域布点:九点法
一、解析空中三角测量的意义
0 y
Fx F F F F F x x x Bx x B y x Bz 0 Bx B y Bz Fy
X s 2 X s1 kmBx Ys 2 Ys1 kmBy Z s 2 Z s1 kmBz
模型坐标
X p X s1 k mN1 X 1 Yp 1 (Ys1 k mN1Y1 Ys 2 k mN2Y2 ) 2 Z p Z s1 k mN1 Z1
P215
相对控制条件 湖面等高 平面 圆周
共线
五、影像连接点的类型与设置 • • • 人工转刺点 仪器转刺点 标志点
•
•
明显地物点
数字影像相关转点
转刺点
标志点
明显地物点
B:航带法空中三角测量
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
航带法解析空中三角测量研究的对象是一条航 带的模型。把一个航带模型视为一个单元模 型进行解析处理,因此这种方法首先把许多 立体像对构成的单个模型连结成航带模型。 在单个模型连成航带模型的过程中,各单个 模型中偶然误差和残余的系统误差会传递到 下一个模型中,由于这些误差传递累积的结 果使航带模型产生扭曲变形,所以航带模型 经绝对定向以后还需作模型的非线性改正, 才能得到所需的结果,这便是航带法解析空 中三角测量的基本原理。
航带法空中三角测量

( i 1 )
V S k Mbv
i
( i 1 )
(W ) S
( i 1 )
(W ) S k Mbw
i
W (W ) S
( i 1 )
2、航带模型绝对定向
2370 2369 B596 2368 B595 B594 2367
B602 B603
将航带辅助坐标系中的坐标(U,V,W)纳入到地面摄影测量坐标 系统中,获得模型点的地面摄影测量坐标值(X,Y,Z)。
二、像点坐标的系统误差及改正
摄影机的系统误差 底片变形 航摄飞机带来的系统误差 大气折光误差 地球曲率的影响 摄影处理与底片复制中的系统误差 观测系统误差
1、像片系统误差预改正(摄影材料变形)
• 四个框标位于像片的四个角隅时 可用仿射变换
x a0 a1x a2 y y b0 b1x b2 y
B653
B653
2450013 2450013
B655
B655 B655
B658
2448017 2448017 2448017
B658
2450001 2450001 2450001
B654
B654
2449
2467101
2448
2447
245 0 2450136 2449233
244 9 2450136
三维空间相似变换基本关系式: (1)
重心化的变换关系式:
(2)
2450
2449
2448
2447
3、航带模型的非线性改正
2464 2465 2466 2467
航线方向
2464
2465
16-解析空中三角测量(概述)

五、解析空中三角测量所需信息
3、解析空中三角测量中的像点
控制点、定向点、待求点和连接点 航 带 区 域 网 平 差 实 例
控制点---平高点、高程点、平面点
定向点---相对定向和绝对定向点 待求点---为满足测图而需要求解地 面坐标的点 连接点---被相邻像片、相邻模型、相邻航线共用且参与平差的 点,由于起到连接像片、模型或航线的作用,故称为连接点。 注意:在解析空中三角测量中参加平差的点是控制点和连接点
解析空中三角测量
(Analytical Aerial Triangulation)
解析空中三角测量(篇) §1 解析空中三角测量概述 §2 像点坐标的系统误差及其改正 §3 单航带空中三角测量 §4 航带法区域网平差 §5 模型法区域网平差 §6 光束法区域网平差
一、解析空中三角测量的目的
内 容 安 排 二、解析空中三角测量的定义 三、解析空中三角测量的特点
(点定位)+(测图)
摄影定位理论与方法
三、解析空中三角测量的特点
• 不接触被测目标即可测定其位置和形状,对 被测目标是否可以接触无特别要求。 • 可以快速地在大范围内实施点位的测定,节省 大量的野外测量工作。 • 凡从空中摄站可摄取的目标,均可测定其点位, 不受地面通视条件的限制。 • 区域网平差的精度高,内部精度均匀,且不受 区域大小的限制。
该技术又称为解析空中三角测量。 (Analytical Aerial Triangulation )
二、解析空中三角测量的定义
美国摄影测量协会专业术语委员会的定义:
Analytical Aerial Triangulation An aerial triangulation procedure in which the spatial solution is obtained by computational routines. When performed with aerial photographs, the procedure is referred as analytical aero-triangulation.
航带法空中三角测量

摄站坐标
X s 2 X s1 mBx Ys 2 Ys1 mBy Z s 2 Z s1 mBz
Bx B B R 0 y Bz 0
模型坐标
X p X s1 mX 新 Y p Ys1 mY新 Z p Z s1 mZ新
Fy
Fy Bx
Bx
Fy B y
B y
Fy Bz
Bz 0
Fx Fx Fx Fx B x
2 2 N2 X 2 N2Z2
N 2 X 2Y2
2 N 2Y22 N 2 Z 2
N 2 X 2Y2 N 2Y2 Z 2 Z 2
连接点的模型坐标
X p X s 2 mN2 X 2 Y p Ys 2 mN2Y2 Z p Z s 2 mN2 Z 2
绝对定向的计算步骤 步1 :绝对定向的定向控制点的地面测量坐标经正旋转 后,所得到的地面摄测坐标与摄测坐标的轴系的夹角 为小角,比例尺也比较接近,坐标原点一致。因此, 七个绝对定向元素的初始值可以取 X 0 Y0 Z0 0; 0 0 k0 0, 0 1 步2:根据确定的初始值,逐点计算出误差方程的常数 项 步3:逐点组成误差方程式的系数矩阵 步4: 根据逐点组成的误差方程式,逐点进行法化,即 组成法方程系数矩阵和常数项矩阵。 步5:定向点未组完时重复2~4步,直到组完所有定向 点。
13 17
×
5
9
×
G 10 H 11 I
A
2 B 3 C 4
D
J
M
18 N 19 O
×
6
×
14 K
E ×
7 F
X s 2 X s1 mBx Ys 2 Ys1 mBy Z s 2 Z s1 mBz
Bx B B R 0 y Bz 0
模型坐标
X p X s1 mX 新 Y p Ys1 mY新 Z p Z s1 mZ新
Fy
Fy Bx
Bx
Fy B y
B y
Fy Bz
Bz 0
Fx Fx Fx Fx B x
2 2 N2 X 2 N2Z2
N 2 X 2Y2
2 N 2Y22 N 2 Z 2
N 2 X 2Y2 N 2Y2 Z 2 Z 2
连接点的模型坐标
X p X s 2 mN2 X 2 Y p Ys 2 mN2Y2 Z p Z s 2 mN2 Z 2
绝对定向的计算步骤 步1 :绝对定向的定向控制点的地面测量坐标经正旋转 后,所得到的地面摄测坐标与摄测坐标的轴系的夹角 为小角,比例尺也比较接近,坐标原点一致。因此, 七个绝对定向元素的初始值可以取 X 0 Y0 Z0 0; 0 0 k0 0, 0 1 步2:根据确定的初始值,逐点计算出误差方程的常数 项 步3:逐点组成误差方程式的系数矩阵 步4: 根据逐点组成的误差方程式,逐点进行法化,即 组成法方程系数矩阵和常数项矩阵。 步5:定向点未组完时重复2~4步,直到组完所有定向 点。
13 17
×
5
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×
G 10 H 11 I
A
2 B 3 C 4
D
J
M
18 N 19 O
×
6
×
14 K
E ×
7 F
第十一章区域网解析空中三角测量

N1T2
0
0
N 22
N
T 23
0
N 23
N 33
N
T 34
0
X
2
U 2
N N
34 44
X X
3 4
U U
3 4
(11-12)
(四)、法方程的解算
式(11-12)的法方程为一个带状矩阵,可采用 高斯约化法求解。逐步约化使系数阵变为一个上 三角矩阵,其相应常数项进行同样约化,然后求 解最后一组未知数,再从下而上回代,解求出全 部未知数。
(三)、法方程式的组成及特点 由误差方程式(11-8),可得相应的法方程式:
BTPBX-BTPL=O
法方程的系数矩阵为4×4的矩阵块,每块为 5×5的方阵。内容为:
B1Tc
B1c
1 2
B1T下
B1下
-
1 2
B2T上
B1下
BT
PB
0
0
-
1 2
B1T下 B2上
BT2c B2c
1 2
B2T上 B2上
X
tP
X tPgi
X
a0 j
a1 j
X
a2 j Y
a3 j
2
X
a4 j XY
YtP
YtPgi
Y
b0 j
b1 j X
b2 j Y
b3 j
2
X
b4 j X Y
2
ZtP ZtPgi Z c0 j c1 j X c2 j Y c3 j X c4 j X Y
(11-15)
1 2
B2T下 B2下
-
1 2
B3T上
B2下
0
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X 2Y2 Y22 Y2 vQ N 2 ( Z 2 ) N 2 X 2 N 2 Bx Bx Q Z2 Z2 Z2
特别注意: • 模型中的定向点只建立VQ方程 • 模型间的连接点需建立VQ, V P方程 • 对于模型间的连接点建立误差方程时,常数项中的 N1 X1, N1 Y1 , N1 Z1必须用前一模型中的N2 X2, N2 Y2 , N2 Z2
二、构建自由航带网
(2、带模型连接条件的连续法相对定向) 摄站坐标
X s 2 X s1 mBx Ys 2 Ys1 mBy Z s 2 Z s1 mBz
非连接点的模型坐标
X p X s1 mN1 X 1 1 Y p (Ys1 mN1Y1 Ys 2 mN2Y2 ) 2 Z p Z s1 mN1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
1、二次多项式
X A0 A1 X A2Y A3 X 2 A4 XY Y B0 B1 X B2Y B3 X 2 B4 XY Z C0 C1 X C2Y C3 X 2 C4 XY
连接点的模型坐标
X p X s 2 mN2 X 2 Y p Ys 2 mN2Y2 Z p Z s 2 mN2 Z 2
N2
a a N2 Z 2 Bz
Z2
二、构建自由航带网(2、连续法相对定向)
Z Z B
b 1 a 2 a z
a
3 1 5
4 2 6
b
3 1 5
4
2
非独立累积性误差:随模型个数的增加而增大其影响
n n1 (n 1) 2 n
四、航带网的误差传播
S’1 S0 dbz1 S1 S’2 S’3
S2
S3
Z
0’ 0 X 1 1’ 2 2’ 3
X 3
Z 3
3’
Z1 Z 2 Z 3
X 1 X 2 X 3
一、基本思想与流程 基本流程
• 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
• 航带网的概略绝对定向
• 航带模型非线性改正
• 加密点坐标计算
二、构建自由航带网
(1、带模型连接条件的连续法相对定向) a
3 1 5 4 2 6
b
3 1 5
4
2
6
X2 Y2 Z2 N1 X 1 Bx N1Y1 B y N1 Z1 Bz
a b a
a
3 1 5
4 2 6
b
3 1 5
4
2
6
已知值 s1
X X Y R Y Z 2 Z 1
a b
s3 s2
二、构建自由航带网(3、单独法相对定向)
摄站坐标
X s 2 X s1 mBx Ys 2 Ys1 mBy Z s 2 Z s1 mBz
Bx B B R 0 y Bz 0
模型坐标
X p X s1 mX新 Y p Ys1 mY新 Z p Z s1 mZ新
X X X s2 Y R Y Y s2 Z 新 Z Z s2
6
a Bz 为模型a的相对定向元素
归化系数
a Z2 B za k2 Z1b
Z Y
s3 s2
Z1b
a Z2
s1
X
1 k (k 2 k 4 k 6 ) 3
二、构建自由航带网(2、连续法相对定向)
摄站坐标
X s 2 X s1 k mBx Ys 2 Ys1 k mBy Z s 2 Z s1 k mBz
Z
si si-1
Y
Bx
si+1
By
Bz
X
Fx Z 2 ( N1 X 1 Bx ) X 2 ( N1 Z1 Bz ) 0 Fy Z 2 ( N1Y1 B y ) Y2 ( N1 Z1 Bz ) 0
二、构建自由航带网
(1、带模型连接条件的连续法相对定向)
2 X2 X Y X v P ( Z 2 ) N 2 2 2 N 2 Y2 N 2 2 Bx Bx P Z2 Z2 Z2
b b a
三、自由航带网的概略绝对定向
获取控制点的地面摄影测量坐标 Xtp , Ytp , Ztp
计算重心化坐标 求相似变换参数 计算各模型点的地面摄影测量坐标
四、航带网的误差传播
系统误差 偶然误差
独立累积性误差:不随模型个数的增加而增大其影响
n 1 2 n
模型坐标
X p X s1 k mN1 X 1 Yp 1 (Ys1 k mN1Y1 Ys 2 k mN2Y2 ) 2 Z p Z s1 k mN1 Z1
二、构建自由航带网(3、单独法相对定向)
X X X s2 Y R Y Y s2 Z 2 Z 1 Z s2
《摄影测量学》(上)第六章
航带法空中三角测量
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
一、基本思想与流程 主要思想
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
X tp X X Ytp Y Y Z tp Z Z
五、航带模型非线性改正
2、二次正形变换多项式
X a0 a1 X a2Y a3 X 2 a4 XY a5Y 2 a6 X 3 a7 X 2Y a8 XY 2 a9Y 3 Y b0 b1 X b2Y b3 X 2 b4 XY b5Y 2 b6 X 3 b7 X 2Y b8 XY 2 b9Y 3