解析空中三角测量解析课件.ppt

1、问题的提出问题的提出2447244724482448244924492450245024672467246624662465246524642464B696B655B694B658B653B642B6576-1 6-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述2467246724662466246524652464246424492449245024502447244724482448野外需要实测量个野外需要实测量个16个控制点个控制点1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151516162467246724662466246524652

2、464246424492449245024502447244724482448一、解析空中三角测量的定义一、解析空中三角测量的定义 利用计算的方法，根据航摄像片上利用计算的方法，根据航摄像片上所量测的像点坐标以及极少量的地面所量测的像点坐标以及极少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐控制点求出地面加密点的物方空间坐标，称之为标，称之为解析空中三角测量解析空中三角测量。俗称俗称摄影测量加密摄影测量加密。l不触及被量测目标即可测定其位置和几何不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状形状l可快速地在大范围内同时进行点位测定，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以节省野外测量工

3、作量l不受通视条件限制不受通视条件限制l摄影测量平差时，区域内部精度均匀，且摄影测量平差时，区域内部精度均匀，且不受区域大小限制不受区域大小限制二、解析空中三角测量的意义二、解析空中三角测量的意义l为测绘地形图提供定向控制点和像片定向为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数参数l测定大范围内界址点的统一坐标测定大范围内界址点的统一坐标l单元模型中大量地面点坐标的计算单元模型中大量地面点坐标的计算l解析近景摄影测量和非地形摄影测量解析近景摄影测量和非地形摄影测量三、解析空中三角测量的目的三、解析空中三角测量的目的单模型法单模型法航带法航带法区域网法区域网法按平差范围按平差范围航带法航带法独立模型

4、法独立模型法光线束法光线束法按数学模型按数学模型三、解析空中三角测量的分类三、解析空中三角测量的分类l摄影机的系统误差摄影机的系统误差l底片变形底片变形l航摄飞机带来的系统误差航摄飞机带来的系统误差l大气折光误差大气折光误差l地球曲率的影响地球曲率的影响l摄影处理与底片复制中的系统误差摄影处理与底片复制中的系统误差l观测系统误差观测系统误差6-2 6-2 像点坐标的系统误差及改正像点坐标的系统误差及改正若量测了四个框标坐标，像点坐标可若量测了四个框标坐标，像点坐标可用双线性变换公式改正用双线性变换公式改正若量测了四个框标距时，可用比例缩若量测了四个框标距时，可用比例缩放放Lx,Ly为框标距的理

5、论值为框标距的理论值lx,ly为框标距的量测值为框标距的量测值x,y为像点坐标的量测值为像点坐标的量测值x,y 为像点坐标的改正值为像点坐标的改正值1、底片变形改正式中：x，y为像点坐标改正数；为像点坐标改正数；k0、k1、k2为物镜畸变差改正系数，由摄影机检定获得；为物镜畸变差改正系数，由摄影机检定获得；2、摄影机物镜畸变差改正 物镜畸变包括对称畸变和非对称畸变：对称畸变在以像主点为中心的辐射线上，辐射距相等的点，畸变相等。而非对称畸变是因物镜各组合透镜不同心所引起的，其畸变值仅是对称畸变的三分之一。故一般只对对称畸变进行改正。可采用下列多项式改正：，是以像主点为极点的向径；，是以像主点为极

6、点的向径；为改正底片变形后的像点坐标。为改正底片变形后的像点坐标。3、大气折光差改正saAar 为像点误差改正数为像点误差改正数r 为向径为向径rf 为折光差角为折光差角4、r 为像点误差改正数为像点误差改正数r 为向径为向径R 为地球曲率半径为地球曲率半径5、像片系统误差预改正内定向镜头畸变大气折光地球曲率主要内容主要内容一、基本思想与流程一、基本思想与流程二、单航带法空中三角测量二、单航带法空中三角测量三、航带法区域网空中三角测量三、航带法区域网空中三角测量6-3 6-3 航带网法空中三角测量航带网法空中三角测量 把许多立体像对构成的单模型连结成一个航带把许多立体像对构成的单模型连结成一个

7、航带模型，将航带模型视为单模型进行解析处理，通模型，将航带模型视为单模型进行解析处理，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整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标面坐标一、基本思想与流程一、基本思想与流程主要思想主要思想基本流程基本流程像点坐标系统误差预改正像点坐标系统误差预改正立体像对相对定向立体像对相对定向模型连接构建自由航带网模型连接构建自由航带网航带模型的绝对定向航带模型的绝对定向航带模型非线性改正航带模型非线性改正加密点坐标计算加密点坐标计算一、基本思想与流程一、基本思想与流程二、单航

8、带法空中三角测量二、单航带法空中三角测量（1）像点坐标量测(影像匹配影像匹配)及改正系统误差 量测每个像对事先选定好的加密点及控制点的像平面坐标，并对其进行系统误差改正。244924492450245024482448244724471、建立航带模型、建立航带模型244824482449244924502450B655B653B654245013624500822450013244923324491362450001（2）连续法相对定向建立单个立体模型）连续法相对定向建立单个立体模型S1w1v1u1w2v2u2S2ZXYD2450245024492449S3w3v3u3w4v4u4S32448

9、24482447244723872388单像对相对定向回顾：单像对相对定向回顾：S1w1v1u1w2v2u2S2ZXYDa1(x1,y1)a2(x2,y2)A(u,v,w)S1w1v1u1w2v2u2S2ZXYD2450245024492449S3w3v3u3w4v4u4S42448244824472447221122112211wNbwNWvNbvNVuNbuNUwvu连续法相对定向建立单个立体模型后：连续法相对定向建立单个立体模型后：各模型的像空间辅助各模型的像空间辅助坐标系互相平行坐标系互相平行.坐标原点和各个模型的比例尺不尽相同坐标原点和各个模型的比例尺不尽相同 以航带中第一张像片的像

10、空间坐标系为像空间辅助坐标系，以后各像对的像空以航带中第一张像片的像空间坐标系为像空间辅助坐标系，以后各像对的像空间辅助坐标系彼此平行，每个像对相对定向以左片为基准，求出右片相对于左片间辅助坐标系彼此平行，每个像对相对定向以左片为基准，求出右片相对于左片的相对定向元素。的相对定向元素。（3）模型连接，建立统一的航带自由网）模型连接，建立统一的航带自由网（归化各模型的坐标原点和比例尺）（归化各模型的坐标原点和比例尺）S1w1v1u1w2v2u2S2ZXYD2450245024492449S3w3v3u3w4v4u4S42448244824472447 将单个模型连接成航带模型，要将各模型不同的比

11、例尺归化为统一的比例尺。通将单个模型连接成航带模型，要将各模型不同的比例尺归化为统一的比例尺。通常，以相邻像对重叠范围内的高程应相等为条件，从左向右顺次地将后一模型的比常，以相邻像对重叠范围内的高程应相等为条件，从左向右顺次地将后一模型的比例尺归化到前一模型的比例尺中，建立统一的以第一个模型的比例尺为基准的航带例尺归化到前一模型的比例尺中，建立统一的以第一个模型的比例尺为基准的航带模型。最后，将各模型坐标纳入到全航带统一的坐标系中。模型。最后，将各模型坐标纳入到全航带统一的坐标系中。（3）模型连接，建立统一的航带自由网）模型连接，建立统一的航带自由网v3u3S1w1v1u1w2v2u2S2ZX

12、YDS3w3M1M2bubvbwbubvbwu1221122112211wNbwNWvNbvNVuNbuNUwvu221wNbwwMM1点在模型中（以以S S1 1为原点为原点）的“高程高程”为:221wNwM换算为以以S S2 2为原点为原点）的“高程”为:M2点在模型中（以以S S2 2为原点为原点）的“高程高程”为:11wN2111112111222212)()()()(模型模型模型模型wNbwNwNwNMSMSkw（3）模型连接，建立统一的航带自由网）模型连接，建立统一的航带自由网 求得模型比例归化系数后，每一点的空间辅助坐标以及基线分量均乘以归化系数，获得与前一模型比例尺一致的坐标，

13、再将坐标都乘以第一个模型的比例尺分母M，把模型放大到实地。将各个模型连成一个整体的航带模型，要将模型中所有的坐标都纳入到全航带统一的坐标系中。各模型摄站点坐标在全航带统一的坐标为：各模型摄站点坐标在全航带统一的坐标为：各模型中模型点在全航带统一的坐标为：各模型中模型点在全航带统一的坐标为：wSSvSSuSSMbkWWMbkVVMbkUUiiiiii)()()()()()1()1()1(111111)1()1()1()()()(wMNkWWvMNkVVuMNkUUiiiSSS2367236823692370B594B603B595B596B6022、航带模型的绝对定向、航带模型的绝对定向将航带模

14、型在航带辅助坐标系中的坐标将航带模型在航带辅助坐标系中的坐标(U,V,W)纳入到地面摄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（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）。）。2、航带模型的绝对定向、航带模型的绝对定向S1w1v1u1S2ZXYD2 4 52 4 50 02 4 42 4 49 9S3S42 4 42 4 48 82 4 42 4 47 7（1）获取控制点的地面摄影测量坐标）获取控制点的地面摄影测量坐标（2）计算重心化坐标）计算重心化坐标（3）建立绝对定向的误差方程，并进行法化求解，解算绝对定向元素并代入空）建立绝对定向的误差方程，并进行

15、法化求解，解算绝对定向元素并代入空间相似变换式间相似变换式（4）解算各模型点的地面摄影测量坐标）解算各模型点的地面摄影测量坐标XY246724672466246624652465246424647386512XYwvuwvulllddddZdYdXdVUWUWVVWUvvv 01000010000100000ZYXWVUZYXlllwvuR UVSSSZYXWVUcccbbbaaaZYX321321321ZYXWVUcccbbbaaaZYX321321321 三维空间相似变换基本关系式：重心化的变换关系式：（1）（2）244924492450245024482448244724473、航带模型

16、的非线性改正航带模型的非线性改正24672467246624662465246524642464航线方向24672467246624662465246524642464航线方向控控控ZYX,ZYX,重心化后控制点的地面重心化后控制点的地面摄影测量坐标摄影测量坐标:加密获得的控制点的地加密获得的控制点的地面摄影测量坐标面摄影测量坐标:两者不相符时有两者不相符时有:XY246724672466246624652465246424647386512XYUV二次多项式二次多项式用一个多项式曲面拟用一个多项式曲面拟合航带网复杂的变形合航带网复杂的变形曲面，使该曲面经过曲面，使该曲面经过航带网已知点时，所

17、航带网已知点时，所求得坐标变形值与它求得坐标变形值与它们实际的变形值相等们实际的变形值相等或使其残差的平方和或使其残差的平方和为最小为最小ZZZYYYXXX控控控)()()(zyxvZZZvYYYvXXX控控控YXcXcYcXccZYXbXbYbXbbYYXaXaYaXaaX423210423210423210YXcXcYcXccZYXbXbYbXbbYYXaXaYaXaaX423210423210423210)()()(zyxvZZZvYYYvXXX控控控XXllYXaXaYaXaavlYXaXaYaXaavxxnnnnnxxxnn控42321011421312110.11nxxxxnnnn

18、nllllaaaaaYXXYXYXXYXYXXYXV.1.11321432102222222112111XY246724672466246624652465246424647386512XYUVnxxxxnnnnnllllaaaaaYXXYXYXXYXYXXYXV.1.113214321022222221121112367236823692370B594B603B595B596B602iiiiiiiiiiiiiiiiiiYXcXcYcXccZYXbXbYbXbbYYXaXaYaXaaX423210423210423210giiigiiigiiiZZZZYYYYXXXX),(gggZYX加密点加

19、密点i的坐标改正数：的坐标改正数：单航带法空中三角测量算例单航带法空中三角测量算例:246724672466246624652465246424642449244924502450244724472448244824492449245024502447244724482448245001324500132450082245008224501362450136245000124500012449233244913624491362449233244814324480172448233244814324480172448233245000124491362449233244713224470832

20、4481432448017244823324471322447083B657B657B657B658B658B655B655B653B654B655B654B6532447244724481432448017244823324471322447083B657B6582448244824481432448017244823324500012449136244923324471322447083B657B658B655B65524492449245001324500822450136245000124491362449233244814324480172448233B657B655B654B653

21、24502450245001324500822450136245000124492332449136B653B654B655246710124492448244724472447244824482448143244801724482332450001244913624492332447132244708324481432448017244823324471322447083B 6 57B 6 57B658B658B6552452450 0245001324500822450136245000124492332449136B653B 654B6552442449 924500132 45 00

22、822450136245000124491362449233244814324480172448233B 6 57B655B 654B 653航带号相片号点号左片X左片Y右片X右片Y12450|2449245001313.078476-86.999195-70.939064-93.413881124500825.97555111.103941-77.1008445.149811124501360.27298782.036140-82.39526775.9816921244923380.03192580.864115-2.41529974.5484251244913679.5266909.406

23、307-3.3246823.0756131245000194.621130-84.00392310.479017-91.00548419965399653-2.246519-2.246519-21.767727-21.767727-85.618071-85.618071-27.745317-27.7453171996559965582.94437082.944370-43.719478-43.719478-0.752429-0.752429-50.331581-50.331581199654996543.5495843.549584-99.782842-99.782842-80.615926-

24、80.615926-106.217386-106.21738612449|24482449233-2.41529974.548425-88.54070672.91434112449136-3.3246823.075613-89.0005731.1251941244814382.8295476.165947-2.7655924.9424321244801781.696746-91.720849-4.312905-93.2818751244823391.73757880.2843586.02800979.5387421245000110.479017-91.005484-75.477888-93.

25、0831991996579965779.29807079.29807078.17200878.172008-6.562434-6.56243477.29371777.29371719965599655-0.752429-0.752429-50.331581-50.331581-86.676263-86.676263-52.403884-52.40388412448|2447244708376.04050110.798619-10.87100611.9176161244713290.19865671.8892073.77736973.38885412448143-2.7655924.942432

26、-90.1202846.28800512448017-4.312905-93.281875-92.747645-92.138497124482336.02800979.538742-80.90243881.4859411246710170.404615-77.382074-18.057241-76.40912419965799657-6.562434-6.56243477.29371777.293717-93.669092-93.66909279.24692679.2469261996589965872.41964972.419649-54.290164-54.290164-15.455316

27、-15.455316-53.318389-53.318389(1)各模型相对定向结果:24472447244824482448143244801724482332450001244913624492332447132244708324481432448017244823324471322447083B657B657B658B658B65524502450245001324500822450136245000124492332449136B653B654B65524492449245001324500822450136245000124491362449233244814324480172448

28、233B657B655B654B653 模型号模型号phiomegakappauv2450-24492450-2449-6.9E-03-6.9E-039.86E-039.86E-035.27E-035.27E-033.96E-023.96E-02-1.07E-02-1.07E-022449-24482449-2448-1.01E-02-1.01E-025.95E-035.95E-03-2.94E-03-2.94E-033.31E-023.31E-02-2.10E-02-2.10E-022448-24472448-2447-5.53E-03-5.53E-035.58E-035.58E-031.0

29、5E-041.05E-042.57E-022.57E-02-2.33E-02-2.33E-02S1w1v1u1S22450245024492449S3S42448244824472447模型号模型号phiomegakappauv2450-24492450-2449-6.9E-03-6.9E-039.86E-039.86E-035.27E-035.27E-033.96E-023.96E-02-1.07E-02-1.07E-022449-24482449-2448-1.01E-02-1.01E-025.95E-035.95E-03-2.94E-03-2.94E-033.31E-023.31E-02

30、-2.10E-02-2.10E-022448-24472448-2447-5.53E-03-5.53E-035.58E-035.58E-031.05E-041.05E-042.57E-022.57E-02-2.33E-02-2.33E-02像片号像片号phiomegakappauv2450000002449-6.9E-03-6.9E-039.86E-039.86E-035.27E-035.27E-033.96E-023.96E-02-1.07E-02-1.07E-022448-1.01E-02-1.01E-025.95E-035.95E-03-2.94E-03-2.94E-033.31E-02

31、3.31E-02-2.10E-02-2.10E-022447-5.53E-03-5.53E-035.58E-035.58E-031.05E-041.05E-042.57E-022.57E-02-2.33E-02-2.33E-02模型号模型号模型点号模型点号像空间辅助坐标像空间辅助坐标U像空间辅助坐标像空间辅助坐标V像空间辅助坐标像空间辅助坐标W2450-2449245001313.0866243618256-87.055366621039-303.95325591801424500825.9927481654590811.138800128326-304.6382088835852450136

32、.27325557887990582.1160505502061-304.06285890125244923380.438548351692681.2746961759026-305.307353303117244913679.91270213484039.45348880719961-305.238430661299245000194.1158015067604-83.5538272693449-302.1417343980199653-2.25197788737637-21.8222915712386-304.5021257247319965582.7909748097519-43.641

33、5237706033-303.202226650338996543.55084646261309-99.8166270318799-303.8720382076332449-24482449233-4.9594741610361878.1500005941205-305.4177560822132449136-5.487036017023936.0832490426531-305.345307848937244814380.96644451161139.63240865192662-305.34291773543244801779.2226529065697-87.3701573929542-

34、302.043533910171244823389.992185516686484.5045534616964-306.27956543386124500018.76448888329779-87.2424334286726-302.2591434323919965777.359153835375282.2053045520019-305.84009512883899655-2.59870105027669-47.1789346095896-303.2589099741012448-2447244708373.451822289693312.4596998566664-306.34866433

35、8167244713288.120871254149874.0909601822728-306.9602770561582448143-5.859297549094336.80363259013615-305.5874428998632448017-7.61489934559157-90.8591815582453-302.26253275558324482333.2279959382049982.1930694188954-306.533288267823246710166.4990532212369-75.1051952535305-302.20199515015999657-9.4949

36、57632189579.896718465186-306.2099509365279965868.9824339941307-52.5378624141269-303.92669169262424472447244824482448143244801724482332450001244913624492332447132244708324481432448017244823324471322447083B 6 57B 6 57B658B658B6552 4 52 4 50 0245001324500822450136245000124492332449136B653B654B655244924

37、4924500132 45 00 822450136245000124491362449233244814324480172448233B 6 57B655B654B653(2)计算各计算各模型点辅模型点辅助坐标助坐标221122112211wNbwNWvNbvNVuNbuNUwvuS1w1v1u1S22450245024492449S3S42448244824472447!此时此时,各模型点辅助坐标是以模型各模型点辅助坐标是以模型中左摄影站为坐标原点的中左摄影站为坐标原点的!(3)求比例归化系数为：第一条航带模型号2450-24492449-24482448-2447比例系数10.99627

38、160.9922740S1w1v1u1S22450245024492449S3S424482448244724472111112111222211)()()()(模型模型模型模型wNbwNwNwNMSMSkw221122112211wNbwNWvNbvNVuNbuNUwvu航带号航片号坐标X坐标Y坐标Z1245000012449192.1079836757.623973406-2.0647163512448386.64861403014.068864267-6.15422589S1w1v1u1S22450245024492449S3S42448244824472447wssvssussMbkW

39、WMbkVVMbkUU121212)()()()()(11122111111)()(21)()(wMNkWWMbkvMNkvMNkVVuMNkUUsvss(4)比例归化并统一坐标原点后的模型点坐标点号UVW245001329.4449048141077-195.874574897338-683.894825815531245008213.483683372282925.0623002887335-685.4359699880652450136.614825052479787184.761113737964-684.1414325278132449233180.986733791308182.8

40、68066395781-686.9415449320132449136179.80357980339121.2703498161991-686.7864689879232450001211.760553390211-187.996111356026-679.81890239552399653-5.06695024659684-49.1001560352868-685.12978288064499655186.279693321942-98.1934284838574-682.20500996326996547.98940454087946-224.58741082173-683.7120859

41、671752448143373.60326497432529.2160876261145-686.524792143192448017369.694362344439-188.225941812652-679.1288567147422448233393.835466258817197.050319025075-688.62439202719599657365.517122128852191.896297131701-687.6392705103272447083550.63836721911241.8865962256515-690.1133202850672447132583.388728

42、53362179.485567285254-691.4788169540942467101535.115500012109-153.612236744005-680.85539807838299658540.659936995777-103.228036228616-684.705984102087归化后的模型点坐标归化后的模型点坐标(*2.25):绿色背景点用来计算像空间辅助坐标的重心绿色背景点用来计算像空间辅助坐标的重心:2447244724481432448017244823324471322447083B657B6582448244824481432448017244823324500

43、012449136244923324471322447083B657B658B655B65524492449245001324500822450136245000124491362449233244814324480172448233B657B655B654B65324502450245001324500822450136245000124492332449136B653B654B6552467101244924482447(5)绝对定向2447244724481432448017244823324471322447083B657B6582448244824481432448017244823

44、324500012449136244923324471322447083B657B658B655B65524492449245001324500822450136245000124491362449233244814324480172448233B657B655B654B65324502450245001324500822450136245000124492332449136B653B654B6552467101244924482447XY控制点地摄坐标的重心化:重心坐标X重心坐标Y重心坐标Z 511006.683788803.914539.12575点号重心化坐标X重心化坐标Y重心化坐标Z“

45、99653”-272.94000025.7724999999-3.42675“99654”-264.719999-200.526500000.53125“99657”172.26000000274.2535000-4.45874999999999“99658”365.4000000-79.49949997.35425加密点和控制点像空间辅助坐标的重心化:重心坐标U重心坐标V重心坐标W227.274878354728-46.2548264884829-685.296780865058237.91282166658120.5019100879889-684.567296364401点号重心化坐标U

46、重心化坐标V重心化坐标W99653-232.341828601-2.84532954680.16699798441499654-219.285473813-178.3325843331.5846948978899657138.242243774238.151123620-2.3424896452699658313.385058641-56.9732097401.5907967629712450013-197.82997354-149.6197484081.401955049522450082-213.79119498271.3171267772-.1391891230062450136-226

47、.660053302231.0159402261.15534833722449233-46.2881445634229.122892884-1.644764066952449136-47.471298551367.525176304-1.489688122862450001-15.5143249645-141.7412848675.4778784695399655-40.9951850327-51.93860199533.091770901792448143146.32838661975.4709141145-1.22801127812448017142.419483989-141.97111

48、53246.167924150312448233166.560587904243.305145513-3.327611162132447083323.36348886488.1414227141-4.816539420002447132356.113850178225.740393773-6.18203608903绝对定向用检查点用wvuwvulllddddZdYdXdVUWUWVVWUvvv 01000010000100000ZYXWVUZYXlllwvuR 2447244724481432448017244823324471322447083B657B6582448244824481432

49、448017244823324500012449136244923324471322447083B657B658B655B65524492449245001324500822450136245000124491362449233244814324480172448233B657B655B654B6532 4 52 4 50 0245001324500822450136245000124492332449136B653B654B6552467101244924482447XYZYXWVUcccbbbaaaZYX321321321“B655 510956.7613838923788746.4584

50、193 42.2442305758416B655的加密坐标:B6533788809.687510733.74035.6992464B6543788603.388510741.96039.6572450B6553788746.675510956.45042.5432449B6573789078.168511178.94034.6672448B6583788724.415511372.08046.4802447三、航带法区域网空中三角测量三、航带法区域网空中三角测量2447244724482448244924492450245024672467246624662465246524642464B69