摄影测量学单像空间后方交会程序设计作业
摄影测量后方交会

单张相片后方交会目录●作业任务 (3)●解算原理 (3)●具体过程 (4)●算法描述及程序流程 (4)●计算结果 (7)●结果分析 (8)●心得体会及建议 (8)●参考文献 (9)一,作业任务已知摄影机主距f=153.24mm,四对点的像点坐标与相应地面坐标列入下表:表1-1计算近似垂直摄影情况下后方交会解。
二,解算原理【关键词1】中心投影构像方程在摄影测量学中,最重要的方程就是中心投影构像方程(图2-1)。
这个方程将地面点在地面摄影测量坐标系中的坐标(物方坐标)和地面点对应像点的像平面坐标联系起来。
在解析摄影测量与数字摄影测量中是极其有用的。
在以后将要学习到的双像摄影测量光束法、解析测图仪原理及数字影像纠正等都要用到该式。
图2-1在上述公式中:x和y分别为以像主点为原点的像点坐标,相应地面点坐标为X,Y,Z,相片主距f以及外方位元素Xs,Ys,Zs,ψ,ω,κ。
而在此次作业中,就是已知四个地面控制点的坐标以及其对应的像点坐标,通过间接平差原理来求解此张航片的外方位元素。
【关键词2】间接平差在一个平差问题中,当所选的独立参数X的个数等于必要观测值t时,可将每个观测值表达成这t个参数的函数,组成观测方程,然后依据最小二乘原理求解,这种以观测方程为函数模型的平差方法,就是间接平差方法间接平差的函数模型为:随机模型为:平差准则为:VtPV=min【关键词3】单像空间后方交会利用至少三个已知地面控制点的坐标A(Xa,Ya,Za)、B(Xb,Yb,Zb)、Z(Xc,Yc,Zc),与其影像上对应的三个像点的影像坐标a(xa,ya)、b(xb,yb)、c(xc,yc),根据共线方程,反求该像点的外方位元素Xs,Ys,Zs,ψ,ω,κ。
这种解算方法是以单张像片为基础,亦称单像空间后方交会。
在此次作业中,就是已知四个控制点在地面摄影测量坐标系中的坐标和对应的像点坐标。
由此可以列出8个误差方程,存在两个多余观测数,则n=2。
摄影测量学单像空间后方交会编程实习报告(精品资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】摄影测量学单像空间后方交会编程实习报告班级:130x姓名:xx学号:2013302590xxx指导老师:李欣一、实习目的通过对提供的数据进行计算,输出像片的外方位元素并评定精度。
深入理解单像空间后方交会的思想,体会在有多余观测情况下,用最小二乘平差方法编程实现解求影像外方位元素的过程。
通过尝试编程实现加强编程处理问题的能力和对实习内容的理解,通过对实验结果的分析,增强综合运用所学知识解决实际问题的能力。
了解摄影测量平差的基本过程,掌握空间后方交会的定义和实现算法。
二、实习内容根据学习的单像空间后方交会的知识,用程序设计语言(C++或C语言)编写一个完整的单像空间后方交会程序,通过对提供的数据进行计算,输出像片的外方位元素并评定精度。
三、实习数据已知航摄仪的内方位元素:fk =153.24mm,x=y=0,摄影比例尺为1:15000;4个地面控制点的地面坐标及其对应像点的像片坐标:四、实习原理如果我们知道每幅影像的6个外方位元素,就能确定被摄物体与航摄影像的关系。
因此,如何获取影像的外方位元素,一直是摄影测量工作者所探讨的问题。
可采取的方法有:利用雷达、全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(INS)以及星相摄影机来获取影像的外方位元素;也可以利用影像覆盖范围内一定数量的控制点的空间坐标与摄影坐标,根据共线条件方程,反求该影像的外方位元素,这种方法称为单幅影像的空间后方交会。
单像空间后方交会的基本思想是:以单幅影像为基础,从该影像所覆盖地面范围内若干控制点的已知地面坐标和相应点的像坐标量测值出发,根据共线条件方程,解求该影像在航空摄影时刻的外方位元素Xs,Ys,Zs,ϕ,ω,κ。
五、 实习流程1. 获取已知数据。
从摄影资料中查取影像比例尺1/m ,平均摄影距离(航空摄影的航高、内方位元素x 0,y 0,f ;获取控制点的空间坐标X t ,Y t ,Z t 。
2. 量测控制点的像点坐标并进行必要的影像坐标系统误差改正,得到像点坐标。
单片空间后方交会程序设计

单片空间后方交会程序设计
1 目的
用程序设计语言(VC或者VB)编写一个完整的单片空间后方交会程序,通过对提供的试验数据进行计算,输出像片的外方位元素并评定精度。
本实验的目的在于让学生深入理解单片空间后方交会的原理,体会在有多余观测情况下,用最小二乘平差方法编程实现解求影像外方位元素的过程。
通过上机调试程序加强动手能力的培养,通过对实验结果的分析,增强学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。
2. 内容
利用一定数量的地面控制点,根据共线条件方程求解像片外方位元素。
3. 数据准备
已知航摄仪的内方位元素:f
k =153.24mm,x
=y
=0.0mm,摄影比例尺为1:50000;
4个地面控制点的地面坐标及其对应像点的像片坐标:
4. 操作步骤
上机调试程序并打印结果。
摄影测量-空间前交、后交【精选文档】

空间后交—前交程序设计(实验报告)姓名:班级:学号:时间:空间后交-前交程序设计一、实验目的用 C 、VB或MATLAB语言编写空间后方交会-空间前方交会程序⑴提交实习报告:程序框图、程序源代码、计算结果、体会⑵计算结果:像点坐标、地面坐标、单位权中误差、外方位元素及其精度二、实验数据f=150。
000mm,x0=0,y0=0三、实验思路1。
利用空间后方交会求左右像片的外方位元素(1).获取m(于像片中选取两点,于地面摄影测量坐标系中选取同点,分别计算距离,距离比值即为m),x,y,f,X,Y,Z(2).确定未知数初始值Xs,Ys,Zs,q,w,k(3).计算旋转矩阵R(4).逐点计算像点坐标的近似值(x),(y)(5)。
组成误差方程式(6)。
组成法方程式(7).解求外方位元素(8)。
检查是否收敛,即将求得的外方位元素的改正数与规定限差比较,小于限差即终止;否则用新的近似值重复步骤(3)-(7)2。
利用求出的外方位元素进行空间前交,求出待定点地面坐标(1).用各自像片的角元素计算出左、右像片的方向余弦值,组成旋转矩阵R1,R2(2)。
根据左、右像片的外方位元素,计算摄影基线分量Bx,By,Bz(3)。
计算像点的像空间辅助坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)(4).计算点投影系数N1和N2(5)。
计算未知点的地面摄影测量坐标四、实验过程⑴程序框图函数AandL%求间接平差时需要的系数%%%已知%a=像点坐标x,b=像点坐标y,f内方位元素主距%φ=q,ψ=w,κ=k%像空间坐标系X,Y,Z%地面摄影测量坐标系Xs,Ys,Zsfunction [A1,L1,A2,L2]=AandL(a,b,f,q,w,k,X,Y,Z,Xs,Ys,Zs) %%%%%%%%%%%选择矩阵元素a1=cos(q)*cos(k)—sin(q)*sin(w)*sin(k);a2=-cos(q)*sin(k)—sin(q)*sin(w)*cos(k);a3=-sin(q)*cos(w);b1=cos(w)*sin(k);b2=cos(w)*cos(k);b3=—sin(w);c1=sin(q)*cos(k)+cos(q)*sin(w)*sin(k);c2=—sin(q)*sin(k)+cos(q)*sin(w)*cos(k);c3=cos(q)*cos(w);%%%%%%%共线方程的分子分母X_=a1*(X—Xs)+b1*(Y-Ys)+c1*(Z-Zs);Y_=a2*(X-Xs)+b2*(Y—Ys)+c2*(Z-Zs);Z_=a3*(X—Xs)+b3*(Y—Ys)+c3*(Z-Zs);%%%%%%%近似值x=-f*X_/Z_;y=-f*Y_/Z_;%%%%%%%A组成L组成a11=1/Z_*(a1*f+a3*x);a12=1/Z_*(b1*f+b3*x);a13=1/Z_*(c1*f+c3*x);a21=1/Z_*(a2*f+a3*y);a22=1/Z_*(b2*f+b3*y);a23=1/Z_*(c2*f+c3*y);a14=y*sin(w)-(x/f*(x*cos(k)—y*sin(k))+f*cos(k))*cos(w);a15=-f*sin(k)—x/f*(x*sin(k)+y*cos(k));a16=y;a24=—x*sin(w)-(y/f*(x*cos(k)-y*sin(k))—f*sin(k))*cos(w);a25=-f*cos(k)-y/f*(x*sin(k)+y*cos(k));a26=-x;lx=a—x;ly=b-y;%%%%%%%%%组成一个矩阵,并返回A1=[a11,a12,a13,a14,a15,a16];A2=[a21,a22,a23,a24,a25,a26];L1=lx;L2=ly;函数deg2dms%%%%%%%%角度转度分秒function y=deg2dms(x)a=floor(x);b=floor((x-a)*60);c=(x-a—b/60)*3600;y=a+(b/100)+(c/10000);函数dms2deg%%%%%度分秒转度function y=dms2deg(x)a=floor(x);b=floor((x-a)*100);c=(x-a—b/100)*10000;y=a+b/60+c/3600;函数ok%%%%%%%%%%%%%%目的是为了保证各取的值的有效值%%xy为n*1,a为1*nfunction result=ok(xy,a)format short gi=size(xy,1);for n=1:io=xy(n)—floor(xy(n,1));o=round(o*(10^a(n)))/(10^a(n));xy(n,1)=floor(xy(n,1))+o;endformat long gresult=xy;函数rad2dmsxy%%%%求度分秒表现形式的三个外方位元素,三个角度function xydms=rad2dmsxy(xy)[a,b,c,d,e,f]=testvar(xy);d=deg2dms(rad2deg(d));e=deg2dms(rad2deg(e));f=deg2dms(rad2deg(f));xydms=[a,b,c,d,e,f]';函数spacehoujiao%%%%%%%空间后交%%% f%%输入p(2*n,1)%%像点坐标x,y,X,Y,Z,均为(n,1)function [xy,m,R]=spacehoujiao(p,x,y,f,X,Y,Z)format long;%%%%%权的矢量化,这是等精度时的,如果非,将函数参数改为PP=diag(p);%%求nj=size(X,2);%%初始化Xs=0;Ys=0;Zs=0;for n=1:jXs=Xs+X(n);Ys=Ys+Y(n);Zs=Zs+Z(n);endSx=sqrt((x(2)-x(1))^2+(y(2)—y(1))^2);%%%%两像点之间距离Sd=sqrt((X(2)-X(1))^2+(Y(2)-Y(1))^2);%%%%两地面控制点之间距离m=Sd/Sx; %%%%图像比例系数Xs=Xs/j;Ys=Ys/j;Zs=m*f+Zs/j;m0=0;q=0;w=0;k=0;i=0;a=rand(2*j,6);l=rand(2*j,1);%%%%for n=1:j[a(2*n—1,:),l(2*n—1,1),a(2*n,:),l(2*n,1)]=AandL(x(n),y(n),f,q,w,k,X(n),Y(n),Z(n),Xs,Ys,Zs);enddet=inv(a’*P*a)*transpose(a)*P*l;%%%%%%%%%循环体while 1%%%%%%%%%%%%%%%%[dXs,dYs,dZs,dq,dw,dk]=testvar(det);detXs=abs(dXs);detYs=abs(dYs);detZs=abs(dZs);detq=abs(dq);detw=abs(dw);detk=abs(dk);%%%%%%%%%if ((detXs<0。
摄影测量学空间后方交会实验报告

摄影测量学实验报告实验一、单像空间后方交会学院:建测学院班级:测绘082姓名:肖澎学号: 15一.实验目的1.深入了解单像空间后方交会的计算过程;2.加强空间后方交会基本公式和误差方程式,法线方程式的记忆;3.通过上机调试程序加强动手能力的培养。
二.实验原理以单幅影像为基础,从该影像所覆盖地面范围内若干控制点和相应点的像坐标量测值出发,根据共线条件方程,求解该影像在航空摄影时刻的相片外方位元素。
三.实验内容1.程序图框图2.实验数据(1)已知航摄仪内方位元素f=153.24mm,Xo=Yo=0。
限差0.1秒(2)已知4对点的影像坐标和地面坐标:3.实验程序using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace ConsoleApplication3{class Program{static void Main(){//输入比例尺,主距,参与平参点的个数Console.WriteLine("请输入比例尺分母m:\r");string m1 = Console.ReadLine();double m = (double)Convert.ToSingle(m1);Console.WriteLine("请输入主距f:\r");string f1 = Console.ReadLine();double f = (double)Convert.ToSingle(f1);Console.WriteLine("请输入参与平差控制点的个数n:\r");string n1 = Console.ReadLine();int n = (int)Convert.ToSingle(n1);//像点坐标的输入代码double[] arr1 = new double[2 * n];//1.像点x坐标的输入for (int i = 0; i < n; i++){Console.WriteLine("请输入已进行系统误差改正的像点坐标的x{0}值:\r", i+1);string u = Console.ReadLine();for (int j = 0; j < n; j += 2){arr1[j] = (double)Convert.ToSingle(u);}}//2.像点y坐标的输入for (int i = 0; i < n; i++){Console.WriteLine("请输入已进行系统误差改正的像点坐标的y{0}值:\r", i+1);string v = Console.ReadLine();for (int j = 1; j < n; j += 2){arr1[j] = (double)Convert.ToSingle(v);}}//控制点的坐标输入代码double[,] arr2 = new double[n, 3];//1.控制点X坐标的输入for (int j = 0; j < n; j++){Console.WriteLine("请输入控制点在地面摄影测量坐标系的坐标的X{0}值:\r", j+1);string u = Console.ReadLine();arr2[j , 0] = (double)Convert.ToSingle(u);}//2.控制点Y坐标的输入for (int k = 0; k < n; k++){Console.WriteLine("请输入控制点在地面摄影测量坐标系的坐标的Y{0}值:\r", k+1);string v = Console.ReadLine();arr2[k , 1] = (double)Convert.ToSingle(v);}//3.控制点Z坐标的输入for (int p =0; p < n; p++){Console.WriteLine("请输入控制点在地面摄影测量坐标系的坐标的Z{0}值:\r", p+1);string w = Console.ReadLine();arr2[p , 2] = (double)Convert.ToSingle(w);}//确定外方位元素的初始值//1.确定Xs的初始值:double Xs0 = 0;double sumx = 0;for (int j = 0; j < n; j++){double h = arr2[j, 0];sumx += h;}Xs0 = sumx / n;//2.确定Ys的初始值:double Ys0 = 0;double sumy = 0;for (int j = 0; j < n; j++){double h = arr2[j, 1];sumy += h;}Ys0 = sumy / n;//3.确定Zs的初始值:double Zs0 = 0;double sumz = 0;for (int j = 0; j <= n - 1; j++){double h = arr2[j, 2];sumz += h;}Zs0 = sumz / n;doubleΦ0 = 0;doubleΨ0 = 0;double K0 = 0;Console.WriteLine("Xs0,Ys0,Zs0,Φ0,Ψ0,K0的值分别是:{0},{1},{2},{3},{4},{5}", Xs0, Ys0, Zs0, 0, 0, 0);//用三个角元素的初始值按(3-4-5)计算各方向余弦值,组成旋转矩阵,此时的旋转矩阵为单位矩阵I:double[,] arr3 = new double[3, 3];for (int i = 0; i < 3; i++)arr3[i, i] = 1;}double a1 = arr3[0, 0]; double a2 = arr3[0, 1]; double a3 = arr3[0, 2];double b1 = arr3[1, 0]; double b2 = arr3[1, 1]; double b3 = arr3[1, 2];double c1 = arr3[2, 0]; double c2 = arr3[2, 1]; double c3 = arr3[2, 2];/*利用线元素的初始值和控制点的地面坐标,代入共线方程(3-5-2),* 逐点计算像点坐标的近似值*///1.定义存放像点近似值的数组double[] arr4 = new double[2 * n];//----------近似值矩阵//2.逐点像点坐标计算近似值//a.计算像点的x坐标近似值(x)for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){for (int j = 0; j < n; j++){arr4[i] = -f * (a1 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b1 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c1 * (arr2[j, 2] - Zs0)) / (a3 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b3 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c3 * (arr2[j, 2] - Zs0)); }}//b.计算像点的y坐标近似值(y)for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){for (int j = 0; j < n; j++){arr4[i] = -f * (a2 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b2 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c2 * (arr2[j, 2] - Zs0)) / (a3 * (arr2[j, 0] - Xs0) + b3 * (arr2[j, 1] - Ys0) + c3 * (arr2[j, 2] - Zs0)); }}//逐点计算误差方程式的系数和常数项,组成误差方程:double[,] arr5 = new double[2 * n, 6]; //------------系数矩阵(A)//1.计算dXs的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 0] = -1 / m; //-f/H == -1/m}//2.计算dYs的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 1] = -1 / m; //-f/H == -1/m}//3.a.计算误差方程式Vx中dZs的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2)arr5[i, 2] = -arr1[i] / m * f;}//3.b.计算误差方程式Vy中dZs的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 2] = -arr1[i] / m * f;}//4.a.计算误差方程式Vx中dΦ的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 3] = -f * (1 + arr1[i] * arr1[i] / f * f);}//4.a.计算误差方程式Vy中dΦ的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 3] = -arr1[i - 1] * arr1[i] / f;}//5.a.计算误差方程式Vx中dΨ的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 4] = -arr1[i] * arr1[i + 1] / f;}//5.b.计算误差方程式Vy中dΨ的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 4] = -f * (1 + arr1[i] * arr1[i] / f * f);}//6.a.计算误差方程式Vx中dk的系数for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 5] = arr1[i + 1];}//6.b.计算误差方程式Vy中dk的系数for (int i = 1; i < 2 * n; i += 2){arr5[i, 5] = -arr1[i - 1];}//定义外方位元素组成的数组double[] arr6 = new double[6];//--------------------外方位元素改正数矩阵(X)//定义常数项元素组成的数组double[] arr7 = new double[2 * n];//-----------------常数矩阵(L)//计算lx的值for (int i = 0; i < 2 * n; i += 2)arr7[i] = arr1[i] - arr4[i]; //将近似值矩阵的元素代入}//计算ly的值for (int i = 1; i <= 2 * (n - 1); i += 2){arr7[i] = arr1[i] - arr4[i]; //将近似值矩阵的元素代入}/* 对于所有像点的坐标观测值,一般认为是等精度量测,所以权阵P为单位阵.所以X=(ATA)-1ATL *///1.计算ATdouble[,] arr5T = new double[6, 2 * n];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 2 * n; j++){arr5T[i, j] = arr5[j, i];}}//A的转置与A的乘积,存放在arr5AA中double[,] arr5AA = new double[6, 6];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 6; j++){arr5AA[i, j] = 0;for (int l = 0; l < 2 * n; l++){arr5AA[i, j] += arr5T[i, l] * arr5[l, j];}}}nijuzhen(arr5AA);//arr5AA经过求逆后变成原矩阵的逆矩阵//arr5AA * arr5T存在arr5AARATdouble[,] arr5AARAT = new double[6, 2 * n];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 2 * n; j++){arr5AARAT[i, j] = 0;for (int p = 0; p < 6; p++){arr5AARAT[i, j] += arr5AA[i, p] * arr5T[p, j];}}}//计算arr5AARAT x L,存在arrX中double[] arrX = new double[6];for (int i = 0; i < 6; i++){for (int j = 0; j < 1; j++){arrX[i] = 0;for (int vv = 0; vv < 6; vv++){arrX[i] += arr5AARAT[i, vv] * arr7[vv];}}}//计算外方位元素值double Xs, Ys, Zs, Φ, Ψ, K;Xs = Xs0 + arrX[0];Ys = Ys0 + arrX[1];Zs = Zs0 + arrX[2];Φ = Φ0 + arrX[3];Ψ = Ψ0 + arrX[4];K = K0 + arrX[5];for (int i = 0; i <= 2; i++){Xs += arrX[0];Ys += arrX[1];Zs += arrX[2];Φ += arrX[3];Ψ += arrX[4];K += arrX[5];}Console.WriteLine("Xs,Ys,Zs,Φ,Ψ,K的值分别是:{0},{1},{2},{3},{4},{5}", Xs0, Ys0, Zs0, Φ, Ψ, K);Console.Read();}//求arr5AA的逆矩public static double[,] nijuzhen(double[,] a) {double[,] B = new double[6, 6];int i, j, k;int row = 0;int col = 0;double max, temp;int[] p = new int[6];for (i = 0; i < 6; i++){p[i] = i;B[i, i] = 1;}for (k = 0; k < 6; k++){//找主元max = 0; row = col = i;for (i = k; i < 6; i++){for (j = k; j < 6; j++){temp = Math.Abs(a[i, j]);if (max < temp){max = temp;row = i;col = j;}}}//交换行列,将主元调整到k行k列上if (row != k){for (j = 0; j < 6; j++){temp = a[row, j];a[row, j] = a[k, j];a[k, j] = temp;temp = B[row, j];B[row, j] = B[k, j];B[k, j] = temp;i = p[row]; p[row] = p[k]; p[k] = i; }if (col != k){for (i = 0; i < 6; i++){temp = a[i, col];a[i, col] = a[i, k];a[i, k] = temp;}}//处理for (j = k + 1; j < 6; j++){a[k, j] /= a[k, k];}for (j = 0; j < 6; j++){B[k, j] /= a[k, k];a[k, k] = 1;}for (j = k + 1; j < 6; j++){for (i = 0; j < k; i++){a[i, j] -= a[i, k] * a[k, j];}for (i = k + 1; i < 6; i++){a[i, j] -= a[i, k] * a[k, j];}}for (j = 0; j < 6; j++){for (i = 0; i < k; i++){B[i, j] -= a[i, k] * B[k, j];}for (i = k + 1; i < 6; i++){B[i, j] -= a[i, k] * B[k, j];}for (i = 0; i < 6; i++) {a[i, k] = 0;a[k, k] = 1;}}//恢复行列次序for (j = 0; j < 6; j++){for (i = 0; i < 6; i++) {a[p[i], j] = B[i, j]; }}for (i = 0; i < 6; i++){for (j = 0; j < 6; j++) {a[i, j] = a[i, j];}}return a;}4.实验结果四.实验总结此次实验让我深入了解单像空间后方交会的计算过程,加强了对空间后方交会基本公式和误差方程式,法线方程式的记忆。
摄影测量实验报告(空间后方交会—前方交会)

空间后方交会—空间前方交会程序编程实验一.实验目的要求掌握运用空间后方交会-空间前方交会求解地面点的空间位置.学会运用空间后方交会的原理,根据所给控制点的地面摄影测量坐标系坐标以及相应的像平面坐标系中的坐标,利用计算机编程语言实现空间后方交会的过程,完成所给像对中两张像片各自的外方位元素的求解。
然后根据空间后方交会所得的两张像片的内外方位元素,利用同名像点在左右像片上的坐标,求解其对应的地面点在摄影测量坐标系中的坐标,并完成精度评定过程,利用计算机编程语言实现此过程.二.仪器用具计算机、编程软件(MATLAB)三.实验数据实验数据包含四个地面控制点(GCP)的地面摄影测量坐标及在左右像片中的像平面坐标。
此四对坐标运用最小二乘法求解左右像片的外方位元素,即完成了空间后方的过程.另外还给出了5对地面点在左右像片中的像平面坐标和左右像片的内方位元素。
实验数据如下:内方位元素:f=152。
000mm,x0=0,y0=0 四.实验框图此过程完成空间后方交会求解像片的外方位元素,其中改正数小于限差(0。
00003,相当于0。
1'的角度值)为止。
在这个过程中采用迭代的方法,是外方位元素逐渐收敛于理论值,每次迭代所得的改正数都应加到上一次的初始值之中。
在空间后方交会中运用的数学模型为共线方程确定Xs,Ys,Zs的初始值时,对于左片可取地面左边两个GCP的坐标的平均值作为左片Xs 和Ys的初始值,取右边两个GCP的坐标平均值作为右片Xs 和Ys的初始值。
Zs可取地面所有GCP的Z坐标的平均值再加上航高.空间前方交会的数学模型为:五.实验源代码function Main_KJQHFJH()global R g1 g2 m G a c b1 b2;m=10000;a=5;c=4;feval(@shuru);%调用shuru()shurujcp()函数完成像点及feval(@shurujcp);%CCP有关数据的输入XYZ=feval(@MQZqianfangjh); %调用MQZqianfangjh()函数完成空间前方、%%%%%% 单位权中误差%%%%%后方交会计算解得外方位元素global V1 V2;%由于以上三个函数定义在外部文件中故需VV=[]; %用feval()完成调用过程for i=1:2*cVV(i)=V1(i);VV(2*i+1)=V2(i);endm0=sqrt(VV*(VV’)/(2*c-6));disp('单位权中误差m0为正负:’);disp(m0); %计算单位权中误差并将其输出显示输入GCP像点坐标及地面摄影测量坐标系坐标的函数和输入所求点像点坐标函数:function shurujcp()global c m;m=input(’摄影比例尺:');%输入GCP像点坐标数据函数并分别将其c=input('GCP的总数=');%存入到不同的矩阵之中disp('GCP左片像框标坐标:');global g1;g1=zeros(c,2);i=1;while i<=cm=input('x=');n=input('y=');g1(i,1)=m;g1(i,2)=n;i=i+1;enddisp('GCP右片像框标坐标:’);global g2;g2=zeros(c,2);i=1;while i〈=cm=input('x=’);n=input('y=’);g2(i,1)=m;g2(i,2)=n;i=i+1;end%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function shuru()global a;a=input('计算总像对点数='); %完成想计算所需的像平面坐标global b1;%坐标输入,存入不同的矩阵中b1=zeros(a,2);disp('左片像点坐标:')i=1;while i〈=am=input('x=’);n=input(’y=’);b1(i,1)=m;b1(i,2)=n;i=i+1;end%%global b2;b2=zeros(a,2);disp(’右片像点坐标:')i=1;while i〈=am=input('x=’);n=input('y=’);b2(i,1)=m;b2(i,2)=n;i=i+1;end%%global c;c=input(’GCP的总数=');disp('GCP摄影测量系坐标:’)global G;G=zeros(3,c);i=1;while i〈=cm=input(’X=');n=input(’Y=');v=input(’Z=');G(i,1)=m;G(i,2)=n;G(i,3)=v;i=i+1;end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%空间前方交会和后方交会函数:function XYZ=MQZqianfangjh()global R1 R2 a f b1 b2 Ra Rb;global X1 X2;R1=Ra;R2=Rb;R1=zeros(3,3);R2=zeros(3,3);global g1 g2 G V1 V2 V WF c QXX QXX1 QXX2;xs0=(G(1,1)+G(3,1))/2;ys0=(G(1,2)+G(3,2))/2;[Xs1,Ys1,Zs1,q1,w1,k1 R]=houfangjh(g1,xs0,ys0);%对左片调用后方交会函数R1=R;V1=V;WF1=WF;QXX1=QXX;save '左片外方位元素为。
摄影测量学单像空间后方交会程序设计作业

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace 单像空间后方交会{class Program{static void Main(string[] args){int x0, y0, i, j; double f, m;Console.Write("请输入像片比例尺:");m = double.Parse(Console.ReadLine());Console.Write("请输入像片的内方位元素x0:");//均以毫米为单位x0 = int.Parse(Console.ReadLine());Console.Write("请输入像片的内方位元素y0:");y0 = int.Parse(Console.ReadLine());Console.Write("请输入摄影机主距f:");f = double.Parse(Console.ReadLine());Console.WriteLine();//输入坐标数据double[,] zuobiao = new double[4, 5];for (i = 0; i < 4; i++){for (j = 0; j < 5; j++){if (j < 3){Console.Write("请输入第{0}个点的第{1}个地面坐标:", i + 1, j + 1);zuobiao[i, j] =double.Parse(Console.ReadLine());}else{Console.Write("请输入第{0}个点的第{1}个像点坐标:", i + 1, j - 2);zuobiao[i, j] =double.Parse(Console.ReadLine());}} Console.WriteLine();}//归算像点坐标for (i = 0; i < 4; i++){for (j = 3; j < 5; j++){if (j == 3)zuobiao[i, j] = zuobiao[i, j] - x0;elsezuobiao[i, j] = zuobiao[i, j] - y0;}}//计算和确定初值double zs0 = m * f, xs0 = 0, ys0 = 0;for (i = 0; i < 4; i++){xs0 = xs0 + zuobiao[i, 0];ys0 = ys0 + zuobiao[i, 1];}xs0 = xs0 / 4;ys0 = ys0 / 4;//逐点计算误差方程系数double[,] xishu = new double[8, 6];for (i = 0; i < 8; i += 2){double x, y;x = zuobiao[i / 2, 3]; y = zuobiao[i / 2, 4];xishu[i, 0] = xishu[i + 1, 1] = -1 / m; xishu[i, 1] = xishu[i + 1, 0] = 0; xishu[i, 2] = -x / (m * f); xishu[i, 3] = -f * (1 + x * x / (f * f));xishu[i, 4] = xishu[i + 1, 3] = -x * y / f; xishu[i, 5] = y; xishu[i + 1, 2] = -y / (m * f); xishu[i + 1, 4] = -f * (1 + y * y / (f * f)); xishu[i + 1, 5] = -x;}//计算逆阵double[,] dMatrix =matrixChe(matrixTrans(xishu), xishu);double[,] dReturn = ReverseMatrix(dMatrix, 6);Console.WriteLine("逆矩阵为:");if (dReturn != null){matrixOut(dReturn);}//求解过程double phi0 = 0, omega0 = 0, kappa0 = 0; int q = 0;double[,] r = new double[3, 3];double[,] jinsi = new double[4, 2];double[] chazhi = new double[8];double[] jieguo = new double[6];double[,] zhong = matrixChe(dReturn,matrixTrans(xishu));do{ //计算旋转矩阵rr[0, 0] = Math.Cos(phi0) * Math.Cos(kappa0) - Math.Sin(phi0) * Math.Sin(omega0) * Math.Sin(kappa0);r[0, 1] = -Math.Cos(phi0) * Math.Sin(kappa0) - Math.Sin(phi0) * Math.Sin(omega0) * Math.Cos(kappa0);r[0, 2] = -Math.Sin(phi0) * Math.Cos(omega0);r[1, 0] = Math.Cos(omega0) * Math.Sin(kappa0);r[1, 1] = Math.Cos(omega0) * Math.Cos(kappa0);r[1, 2] = -Math.Sin(omega0);r[2, 0] = Math.Sin(phi0) * Math.Cos(kappa0) + Math.Cos(phi0) * Math.Sin(omega0) * Math.Sin(kappa0);r[2, 1] = -Math.Sin(phi0) * Math.Sin(kappa0) + Math.Cos(phi0) * Math.Sin(omega0) * Math.Cos(kappa0);r[2, 2] = Math.Cos(phi0) * Math.Cos(omega0);//计算x,y的近似值for (i = 0; i < 4; i++){jinsi[i, 0] = -f * (r[0, 0] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 0] * (zuobiao[i, 1] - ys0) + r[2, 0] * (zuobiao[i, 2] - zs0)) / (r[0, 2] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 2] * (zuobiao[i, 1] - ys0) + r[2, 2] * (zuobiao[i, 2] - zs0));jinsi[i, 1] = -f * (r[0, 1] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 1] * (zuobiao[i, 1] - ys0) + r[2, 1] * (zuobiao[i, 2] - zs0)) / (r[0, 2] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 2] * (zuobiao[i, 1] - ys0) + r[2, 2] * (zuobiao[i, 2] - zs0));}for (i = 0; i < 8; i += 2){chazhi[i] = zuobiao[i / 2, 3] - jinsi[i / 2, 0];chazhi[i + 1] = zuobiao[i / 2, 4] - jinsi[i / 2, 1];}for (i = 0; i < zhong.GetLength(0); i++){double k = 0;for (j = 0; j < zhong.GetLength(1); j++){k = k + zhong[i, j] * chazhi[j];}jieguo[i] = k;}//求新的近似值xs0 += jieguo[0]; ys0 += jieguo[1]; zs0 += jieguo[2];phi0 += jieguo[3]; omega0 += jieguo[4]; kappa0 += jieguo[5];q++;if (q > 1000)break;} while ((Math.Abs(jieguo[0]) > 0.020 ||Math.Abs(jieguo[1]) > 0.020) || Math.Abs(jieguo[2]) > 0.020);Console.WriteLine("共进行了{0}次运算", q);Console.WriteLine("旋转矩阵为");matrixOut(r);for (i = 0; i < jieguo.GetLength(0); i++){Console.Write("第{0}个外方位元素为:{1}", i + 1, jieguo[i]);}}//矩阵转置public static double[,] matrixTrans(double[,] X){double[,] A = X;double[,] C = new double[A.GetLength(1),A.GetLength(0)];for (int i = 0; i < A.GetLength(1); i++)for (int j = 0; j < A.GetLength(0); j++){C[i, j] = A[j, i];}return C;}//矩阵输出public static void matrixOut(double[,] X){double[,] C = X;for (int i = 0; i < C.GetLength(0); i++){for (int j = 0; j < C.GetLength(1); j++){Console.Write(" {0}", C[i, j]);}Console.Write("\n");}}//二维矩阵相乘public static double[,] matrixChe(double[,] X, double[,] Y){int i, j, n; double m;double[,] C = X; double[,] D = Y;double[,] E = new double[C.GetLength(0),C.GetLength(0)];for (i = 0; i < C.GetLength(0); i++){for (n = 0; n < C.GetLength(0); n++){m = 0;for (j = 0; j < C.GetLength(1); j++){m = m + C[i, j] * D[j, n];}E[i, n] = m;}}return E;}//计算行列式的值public static double MatrixValue(double[,] MatrixList, int Level){double[,] dMatrix = new double[Level, Level];for (int i = 0; i < Level; i++)for (int j = 0; j < Level; j++)dMatrix[i, j] = MatrixList[i, j];double c, x;int k = 1;for (int i = 0, j = 0; i < Level && j < Level; i++, j++){if (dMatrix[i, j] == 0){int m = i;for (; dMatrix[m, j] == 0; m++) ;if (m == Level)return 0;else{for (int n = j; n < Level; n++){c = dMatrix[i, n];dMatrix[i, n] = dMatrix[m, n];dMatrix[m, n] = c;}k *= (-1);}}for (int s = Level - 1; s > i; s--){x = dMatrix[s, j];for (int t = j; t < Level; t++)dMatrix[s, t] -= dMatrix[i, t] * (x / dMatrix[i, j]);}}double sn = 1;for (int i = 0; i < Level; i++){if (dMatrix[i, i] != 0)sn *= dMatrix[i, i];elsereturn 0;}return k * sn;}//计算逆阵public static double[,] ReverseMatrix(double[,] dMatrix, int Level){double dMatrixValue = MatrixValue(dMatrix, Level);if (dMatrixValue == 0) return null;double[,] dReverseMatrix = new double[Level, 2 * Level];double x, c;for (int i = 0; i < Level; i++){for (int j = 0; j < 2 * Level; j++){if (j < Level)dReverseMatrix[i, j] = dMatrix[i, j];elsedReverseMatrix[i, j] = 0;}dReverseMatrix[i, Level + i] = 1;}for (int i = 0, j = 0; i < Level && j < Level; i++, j++){if (dReverseMatrix[i, j] == 0){int m = i;for (; dMatrix[m, j] == 0; m++) ;if (m == Level)return null;else{for (int n = j; n < 2 * Level; n++)dReverseMatrix[i, n] += dReverseMatrix[m, n];}}x = dReverseMatrix[i, j];if (x != 1){for (int n = j; n < 2 * Level; n++)if (dReverseMatrix[i, n] != 0)dReverseMatrix[i, n] /= x;}for (int s = Level - 1; s > i; s--){x = dReverseMatrix[s, j];for (int t = j; t < 2 * Level; t++)dReverseMatrix[s, t] -= (dReverseMatrix[i, t] * x);}}for (int i = Level - 2; i >= 0; i--){for (int j = i + 1; j < Level; j++)if (dReverseMatrix[i, j] != 0){c = dReverseMatrix[i, j];for (int n = j; n < 2 * Level; n++)dReverseMatrix[i, n] -= (c * dReverseMatrix[j, n]);}}double[,] dReturn = new double[Level, Level];for (int i = 0; i < Level; i++)for (int j = 0; j < Level; j++)dReturn[i, j] = dReverseMatrix[i, j + Level];return dReturn;}}}。
单像空间后方交会实验报告(c++版)

单像空间后方交会姓名:学号:时间:Echo did this for you .2013/4/25目录一、作业任务 .............................................................................................................. - 4 -二、计算原理 .............................................................................................................. - 4 -三、算法流程 .............................................................................................................. - 8 -四、源程序 .................................................................................................................. - 9 -五、计算结果 .............................................................................................................. - 9 -六、结果分析 .............................................................................................................. - 9 -七、心得与体会 .......................................................................................................... - 9 -八、附页 ...................................................................................................................... - 9 -1.c++程序........................................................................................................... - 9 -2.C++程序截图..................................................................................................- 16 -3.matlb程序.....................................................................................................- 17 -一、 作业任务 已知条件:摄影机主距f=153.24mm ,x0=0,y0=0, 像片比例尺为1:40000,有四对点的像点坐标与相应的地面坐标如下表。
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{System;System.Collections.Generic;System.Linq;System.Text;namespace 单像空间后方交会{class Program{static void Main( string [] args)for (j = 0; j < 5; j++)if (j < 3)"请输入第 {0} 个点的第 {1} 个地面坐标: ", i + 1, j+ 1); double .Parse( Console .ReadLine());"请输入第 {0} 个点的第 {1} 个像点坐标: ", i + 1, j - 2);double .Parse( Console .ReadLine());Console .WriteLine();// 归算像点坐标(i = 0; i < 4; i++)for (j = 3; j < 5; j++)if (j == 3)zuobiao[i, j] = zuobiao[i, j] - x0;else zuobiao[i, j] = zuobiao[i, j] - y0;// 计算和确定初值double zs0 = m * f, xs0 = 0, ys0 = 0; for (i = 0; i < 4; i++)elseusing using using using x0 = y0 = int x0, y0, i, j; double f, m;Console .Write( " 请输入像片比例尺: ");double .Parse( Console .ReadLine());Console .Write( " 请输入像片的内方位元素 x0:" ); // 均以毫米为单位 int .Parse( Console .ReadLine());Console .Write( " 请输入像片的内方位元素 y0:" );int .Parse( Console .ReadLine());Console .Write( " 请输入摄影机主距 f:" );double .Parse( Console .ReadLine());Console .WriteLine();// 输入坐标数据 double [,] zuobiao = new double [4, 5];(i = 0; i < 4; i++)forConsole .Write( zuobiao[i, j] = Console .Write( zuobiao[i, j] = forxs0 = xs0 + zuobiao[i, 0];ys0 = ys0 + zuobiao[i, 1];}xs0 = xs0 / 4;ys0 = ys0 / 4;// 逐点计算误差方程系数 double [,] xishu = new double [8, 6];for (i = 0; i < 8; i += 2)double x, y;x = zuobiao[i / 2, 3]; y = zuobiao[i / 2, 4];xishu[i, 0] = xishu[i + 1, 1] = -1 / m; xishu[i, 1] = xishu[i + 1, 0] = 0;xishu[i, 2] = -x / (m * f); xishu[i, 3] = -f * (1 + x * x / (f * f));xishu[i, 4] = xishu[i + 1, 3] = -x * y / f; xishu[i, 5] = y; xishu[i + 1,2] = -y / (m * f); xishu[i + 1, 4] = -f * (1 + y * y / (f * f)); xishu[i + 1, 5] = -x;}// 计算逆阵double [,] dMatrix =matrixChe(matrixTrans(xishu), xishu);double [,] dReturn = ReverseMatrix(dMatrix, 6);Console .WriteLine( " 逆矩阵为: ");if (dReturn != null ){matrixOut(dReturn);// 求解过程 double phi0 = 0, omega0 = 0, kappa0 = 0;double [,] r = double [,] jinsi = double [] chazhi = double [] jieguo ={jinsi[i, 0] = -f * (r[0, 0] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 0] *(zuobiao[i, 1]- ys0) + r[2, 0] * (zuobiao[i, 2] - zs0)) / (r[0, 2] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 2] * (zuobiao[i, 1] - ys0) + r[2, 2] * (zuobiao[i, 2] - zs0));jinsi[i, 1] = -f * (r[0, 1] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 1] *(zuobiao[i, 1]- ys0) + r[2, 1] * (zuobiao[i, 2] - zs0)) / (r[0, 2] * (zuobiao[i, 0] - xs0) + r[1, 2] * (zuobiao[i, 1] - ys0) + r[2, 2] * (zuobiao[i, 2] - zs0));int q = 0;new double [3, 3]; new double [4, 2];new double [8];new double [6];r[0, 0] = Math.Sin(kappa0);r[0, 1] = -Math.Cos(kappa0); r[0, 2] = - r[1, 0] = r[1, 1] = r[1, 2] = - r[2,0] = Math.Sin(kappa0);r[2, 1] = - double [,] zhong = matrixChe(dReturn,matrixTrans(xishu)); do// 计算旋转矩阵 r Math.Cos(phi0) *Math.Cos(kappa0) - Math.Sin(phi0) *Math.Sin(omega0) * Math.Cos(phi0) * Math.Sin(kappa0) - Math.Sin(phi0) * Math.Sin(omega0) * Math.Sin(phi0) * Math.Cos(omega0) * Math.Cos(omega0) * Math.Sin(omega0);Math.Sin(phi0) *Math.Cos(omega0);Math.Sin(kappa0);Math.Cos(kappa0);Math.Cos(kappa0) + Math.Cos(phi0) * Math.Sin(omega0) * Math.Sin(phi0) * Math.Sin(kappa0) + Math.Cos(phi0) *Math.Sin(omega0) *Math.Cos(phi0) * //计算x,y 的近似值for (i = 0; i < 4; i++)Math.Cos(omega0);}for ( int j = 0; j < C.GetLength(1); j++){}for (i = 0; i < 8; i += 2) chazhi[i] = zuobiao[i / 2, 3] - jinsi[i / 2, 0]; chazhi[i + 1] = zuobiao[i / 2, 4] - jinsi[i / 2, 1]; for (i = 0; i < zhong.GetLength(0); i++) double k = 0; for (j = 0; j < zhong.GetLength(1); j++) k = k + zhong[i, j] * chazhi[j]; } jieguo[i] = k;// 求新的近似值 } xs0 += jieguo[0]; ys0 += jieguo[1]; zs0 += jieguo[2]; phi0 += jieguo[3]; omega0 += jieguo[4]; kappa0 += jieguo[5]; q++;if (q > 1000) break ; } while (( Math.Abs(jieguo[0]) > 0.020 || Math.Abs(jieguo[2]) > 0.020); Math.Abs(jieguo[1]) > 0.020) || Console .WriteLine( "共进行了{0} 次运算", q); Console .WriteLine( " 旋转矩阵为 "); matrixOut(r);for (i = 0; i < jieguo.GetLength(0); i++) Console .Write( "第{0} 个外方位元素为: {1}" , i + 1,jieguo[i]); // 矩阵转置 public static double [,] matrixTrans( double [,] X) double [,] A = X; double [,] C = new double [A.GetLength(1), A.GetLength(0)]; for ( int i = 0; i < A.GetLength(1); i++) for ( int j = 0; j < A.GetLength(0); j++) C[i, j] = A[j, i]; return C; 矩阵输出 // public static void matrixOut( double [,] X) double [,] C = X; ( int i = 0; i < C.GetLength(0);i++)for Console .Write( " {0}" , C[i, j]);for ( int s = Level - 1; s > i; s--){Console .Write( "\n" );// 二维矩阵相乘public static double [,] matrixChe( double [,] X, double [,] Y) int i, j, n; double m; double [,] C = X; double [,] D = Y; double [,] E = new double [C.GetLength(0), C.GetLength(0)]; for (i = 0; i < C.GetLength(0); i++)for (n = 0; n < C.GetLength(0); n++)m = 0;for (j = 0; j < C.GetLength(1);j++){m = m + C[i, j] * D[j,n];}E[i, n] = m;return E;计算行列式的值// public static double MatrixValue( double [,] MatrixList, double [,] dMatrix = new double [Level, Level]; for( int i = 0; i < Level; i++)for ( int j = 0; j < Level; j++)dMatrix[i, j] = MatrixList[i, j];double c, x;k = 1;( int i = 0, j = 0; i < Level && j < Level;i++, j++)int for if (dMatrix[i, j] ==0)int m = i;for (; dMatrix[m, j] == 0;m++) ; if (m == Level)return 0;elsefor ( int n = j; n < Level;n++){c = dMatrix[i, n];dMatrix[i, n] = dMatrix[m,n]; dMatrix[m, n] = c;}k *= (-1);x = dMatrix[s, j];for ( int t = j; t < Level;t++)int Level)} for ( int s = Level - 1; s > i; s--){dMatrix[s, t] -= dMatrix[i, t] * (x / dMatrix[i, j]);double sn = 1; for ( int i = 0; i < Level; i++) if (dMatrix[i, i] != 0) sn *= dMatrix[i,i];else return 0;return k * sn;计算逆阵public static double [,] ReverseMatrix( double [,] dMatrix, int Level) // double dMatrixValue = MatrixValue(dMatrix, Level); if (dMatrixValue == 0) return null ; double [,] dReverseMatrix = new double [Level, 2 * Level]; double x, c; for ( int i = 0; i < Level; i++)for ( int j = 0; j < 2 * Level; j++) if (j < Level) dReverseMatrix[i, j] = dMatrix[i, j]; else dReverseMatrix[i, j] = 0; } dReverseMatrix[i, Level + i] =1; for ( int i = 0, j = 0; i < Level && j < Level; i++, j++) if (dReverseMatrix[i, j] == 0) int m = i;for (; dMatrix[m, j] == 0;m++) ; if (m == Level) return null ; else for ( int n = j; n < 2 * Level; n++) dReverseMatrix[i, n] += dReverseMatrix[m, n]; } } x = dReverseMatrix[i, j]; if (x != 1) for ( int n = j; n < 2 * Level; n++) if (dReverseMatrix[i, n] != 0) dReverseMatrix[i, n] /= x; x = dReverseMatrix[s,j];} }for ( int t = j; t < 2 * Level; t++) dReverseMatrix[s, t] -= (dReverseMatrix[i, t] * x);( int i = Level - 2; i >= 0; i--)for ( int j = i + 1; j < Level;j++) if (dReverseMatrix[i, j] !=0)c = dReverseMatrix[i, j];for ( int n = j; n < 2 * Level; n++)dReverseMatrix[i, n] -= (c * dReverseMatrix[j, n]);double [,] dReturn = new double [Level, Level]; for ( int i = 0; i < Level; i++)for ( int j = 0; j < Level; j++)dReturn[i, j] = dReverseMatrix[i, j + Level];return dReturn;for。