1、遥感影像地形图传统摄影测量学传统摄影测量学定义定义摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科摄影测量与遥感摄影测量与遥感定义定义1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义：摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术ISPRS(International Society of Photogrammetry and Remote Sensing)：Photogrammetry and Remote Sensing is the art,sc
2、ience and technology of obtaining reliable information from noncontract imaging and other sensor about the Earth and its environment,and other physical objects and processes through recording,measuring,analyzing and representation.摄影测量学：摄影测量学：定义定义各种类型各种类型传感器传感器被摄物体被摄物体影像影像通过量测和通过量测和解译过程解译过程自然物体及其环境的
3、可靠信息自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRGDOMRC30 框幅式航摄仪ADS40 数字航摄仪P31摄影经纬仪近景影像正射影像图正射影像图三峡正射影象图：七条航带三峡正射影象图：七条航带 、175175张航空影像张航空影像三峡景观图：七条航带三峡景观图：七条航带 、175175张航空影像张航空影像三维景观图三维景观图摄影测量：摄影测量：分类分类航天航天摄影测量摄影测量航空航空摄影测量摄影测量地面地面摄影测量摄影测量近景近景摄影测量摄影测量显微显微摄影测量摄影测量地地 形形摄影测量摄影测量非地形非地形摄影测量摄影测量模拟模拟摄影测量摄影测量解析解析摄影测量摄影测量数字数字摄影测量摄影测量
4、按距离远近按距离远近按按 用用 途途按处理手段按处理手段遥感平台高度目的、用途其它航天飞机240350km不定期地球观测、空间实验 无线电探空仪100m100km各种调查（气象等）超高度喷气机1000012000m侦察、大范围调查 中低高度飞机5008000m各种调查、航空摄影测量 飞艇5003000m空中侦察、各种调查 直升机1002000m各种调查、航空摄影测量 无线遥探飞机500m以下各种调查、航空摄影测量飞机、直升机牵引飞机50500m各种调查、航空摄影测量牵引滑翔机气球800m 以下各种调查 索道1040m遗址调查 吊车550m地面实况调查 地面测量车030m地面实况调查车载升降台摄
5、影测量与遥感：摄影测量与遥感：平台平台摄影测量：摄影测量：特点特点v无需接触物体本身获得被摄物体信息无需接触物体本身获得被摄物体信息v由二维影象重建三维目标由二维影象重建三维目标v面采集数据方式面采集数据方式v同时提取物体的几何与物理特性同时提取物体的几何与物理特性摄影测量：摄影测量：任务之一任务之一 地形测量领域地形测量领域 各种比例尺的地形图、专题图、各种比例尺的地形图、专题图、特种地图特种地图 正射影像地图、景观图正射影像地图、景观图建立各种数据库建立各种数据库提供地理信息系统和土地信息系提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据统所需要的基础数据摄影测量：摄影测量：任务之二任务之二
6、 非地形测量领域非地形测量领域生物医学生物医学公安侦破公安侦破古文物、古建筑古文物、古建筑建筑物变形监测建筑物变形监测1.2 摄影测量学的发展历程摄影测量学的发展历程u模拟摄影测量阶段模拟摄影测量阶段 (1851-1970(1851-1970)u解析摄影测量阶段解析摄影测量阶段 (1950(1950-1980)-1980)u数字摄影测量阶段数字摄影测量阶段 (1970(1970-现在）现在）摄影测量学的三个发展阶段摄影测量学的三个发展阶段模拟摄影测量模拟摄影测量光光 学学像像 片片光学机械光学机械测图仪器测图仪器人工建立立人工建立立体模型体模型人工量测人工量测和解译和解译机械绘图机械绘图图解线
7、划地图图解线划地图像片影像地图像片影像地图利用光学利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图光学纠正仪SEG-1HJ-24Wild A10 模拟立体测图仪解析摄影测量解析摄影测量v1954年年，第一台电子计算机问世，第一台电子计算机问世v1957年年，海拉瓦博士提出解析测图仪的思想，标，海拉瓦博士提出解析测图仪的思想，标志着
8、解析摄影测量的开始志着解析摄影测量的开始v20世纪世纪70年代末至年代末至90年代初年代初，解析摄影测量发展，解析摄影测量发展的鼎盛时期的鼎盛时期解析摄影测量解析摄影测量光光 学学像像 片片解解 析析测图仪器测图仪器计算机建立计算机建立立体模型立体模型人工量测人工量测和解译和解译自动记录自动记录数字线划地图数字线划地图数字高程模型数字高程模型像片影像地图像片影像地图以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系
9、，并提供各种摄影测量产品的一门科学性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学解析空三解析测图仪数控正射仪德国德国Zeiss厂厂C-100型解析测图仪型解析测图仪瑞士瑞士Kern厂厂DSR-1型解析测图仪型解析测图仪瑞士瑞士WILD厂厂OR-1型数控正射投影仪型数控正射投影仪德国德国Zeiss厂厂Z-2型数控正射投影仪型数控正射投影仪数字摄影测量数字摄影测量v计算机硬、软件技术的飞速发展，使功能增计算机硬、软件技术的飞速发展，使功能增强，成本降低，并为编制大型软件提供平台强，成本降低，并为编制大型软件提供平台v20世纪世纪70年代：数字摄影测量萌芽阶段年代：数字摄影测量萌芽阶段v20世纪
10、世纪80年代：数字摄影测量原型研究阶段年代：数字摄影测量原型研究阶段v20世纪世纪90年代：真正推出可用于生产的数字年代：真正推出可用于生产的数字摄影测量系统摄影测量系统数字摄影测量数字摄影测量数数 字字影影 像像数字测量摄数字测量摄影系统影系统自动建立自动建立立体模型立体模型自动量测自动量测和解译和解译自动记录自动记录数字线划地图数字线划地图数字高程模型数字高程模型数字影像地图数字影像地图数数 据据 库库基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几进行处理，自动（半自动）提取被
11、摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品计算机技术数字图像处理影像匹配模式识别DPW3-D mouseCrystal eyesVirtuoZo 数字摄影测量系统JX-4A数字摄影测量工作站发展阶段发展阶段原始资料原始资料投影方式投影方式仪器仪器操作方式操作方式产品产品模拟模拟摄影测量摄影测量像片像片物理投影物理投影模拟测图仪模拟测图仪手工操作手工操作模拟产品模拟产品解析解析摄影测量摄影测量像片像片数字投影数字投影解析测图仪解析测图仪机助机助作业员操作作业员操作模拟产品模拟产品数字产品数字产品数字数字摄影测量
12、摄影测量数字化影像数字化影像数字影像数字影像数字投影数字投影计算机计算机自动化操作自动化操作+作业员干预作业员干预数字产品数字产品模拟产品模拟产品摄影测量三个发展阶段的特点摄影测量：摄影测量：基本关系式u表达像点与地面点之间关系表达像点与地面点之间关系影像中的影像中的几何信息几何信息地物几何位置地物几何位置模型重建模型重建几何量测几何量测xyXYZXYZa(x,y)xyzS(Xs,Ys,Zs)A(X,Y,Z)共线条件SSSZZYYXXzyxR单像摄影测量单像摄影测量：理论基础xyXYZ已知量已知量未知量未知量共线方程共线方程立体摄影测量：立体摄影测量：目的x1y1XYZ已知量已知量未知量未知量
13、x2y2u像片的基本知识回顾u什么是共线条件方程u共线条件方程的简单推导一、共线条件方程的一般形式一、共线条件方程的一般形式中心投影中心投影内外方位元素内外方位元素常用坐标系常用坐标系空间坐标变换空间坐标变换基本知识回顾航摄仪sxyxyzMZYXAao共线条件xyzXYZAasXsYsZsNYXZXA-XsYA-Ys(x,y,-f)(XA,YA,ZA)MZtpYtpXtp1sAsAsAZZZYYYXXX共线条件方程sAsAsAZZYYXXZYX1fyxcccbbbaaafyxZYX321321321R)()()()()()()()()()()()(333222333111sssssssssss
14、sZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxu求像底点坐标u单像空间后方交会和多像空间前方交会u摄影测量中的数字投影基础u航空影像模拟u光束法平差的基本数学模型u利用DEM制作数字正射影像图u利用DEM进行单张像片测图二、共线条件方程的应用二、共线条件方程的应用求像底点坐标NsssNNNHZYXZYX)()()()()()()()()()()()(333222333111sNsNsNsNsNsNnsNsNsNsNsNsNnZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx32323131)()()()(ccfZZcZZcfyc
15、cfZZcZZcfxsNsNnsNsNn像片仿真)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx已知已知内、外方位元素内、外方位元素地面点空间坐标地面点空间坐标DEMDOMXYZa(x,y)xyzS(Xs,Ys,Zs)A(X,Y,Z)单像测图fcycxcfbybxbZZYYfcycxcfayaxaZZXXssss321321321321)()()()(已知已知内、外方位元素内、外方位元素像点坐标像点坐标DEMXYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2
16、(x2,y2)z2y2x2S2u目的u观测值 x,yu未知数 Xs,Ys,Zs,X,Y,Z,x0,y0,fu泰勒级数展开三、共线条件方程的线性化三、共线条件方程的线性化yyffyyyyxxyZZyYYyXXyZZyYYyXXyyyyvxxffxyyxxxxZZxYYxXXxZZxYYxXXxxxxvssssssyssssssx0000000000一、定义一、定义根据影像覆盖范根据影像覆盖范围内一定数量的围内一定数量的分布合理的地面分布合理的地面控制点（已知其控制点（已知其像点和地面点的像点和地面点的坐标），利用共坐标），利用共线条件方程求解线条件方程求解像片外方位元素像片外方位元素XYZaxy
17、zs(Xs,Ys,Zs)ACBbcu已知值 x0,y0,f,m,X,Y,Zu观测值 x,yu未知数 Xs,Ys,Zs,u泰勒级数展开二、误差方程二、误差方程yyZZyYYyXXyyyyvxxZZxYYxXXxxxxvssssssyssssssx00共线条件方程ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssssssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZYX1333222111R外方位元素的计算lAxV当一张像片上至少有三个控制点时，误差方
18、程矩阵形式当一张像片上至少有三个控制点时，误差方程矩阵形式26252423222116151413121100,aaaaaaaaaaaayyxxZYXvvsssyxAlxV)()(T1TlAAAx62T0nVViixximQ01T)(AAQxxu获取已知数据 m,x0,y0,f,Xtp,Ytp,Ztpu量测控制点像点坐标 x,yu确定未知数初值 Xs0,Ys0,Zs0,0,0,0 u组成误差方程式并法化u解求外方位元素改正数u检查迭代是否收敛三、计算过程三、计算过程一、定义一、定义由立体像对由立体像对中两张像片中两张像片的内、外方的内、外方位元素和像位元素和像点坐标来确点坐标来确定相应地面定相
19、应地面点在物方空点在物方空间坐标系中间坐标系中坐标的方法坐标的方法XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2u已知值 x0,y0,f,m,Xs,Ys,Zs,u观测值 x,yu未知数 X,Y,Zu泰勒级数展开二、基本公式二、基本公式yyZZyYYyXXyvxxZZxYYxXXxvyx00共线条件方程ZYfZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZXfZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssssssZZYYXXZZYYXXcbacbacbaZY
20、X1333222111Ru获取已知数据x0,y0,f,XS1,YS1,ZS1,1,1,1,XS2,YS2,ZS2,2,2,2u量测像点坐标 x1,y1,x2,y2u由外方位线元素计算基线分量 BX,BY,BZu由外方位角元素计算像空间辅助坐标 X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2u计算点投影系数 N1,N2u计算地面坐标 XA,YA,ZA 计算过程计算过程 一、相对定向元素一、相对定向元素以左像空间以左像空间坐标系为基坐标系为基础，右像片础，右像片相对于左像相对于左像片的相对方片的相对方位元素称位元素称X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy连续法相对定向元素连续法相对定向
21、元素：By，Bz，连续法连续法相对定向元素相对定向元素单独法单独法相对定向元素相对定向元素2单独法相对定向元素单独法相对定向元素：1，1，2，2，21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B在以左摄影中心在以左摄影中心为原点、左主核为原点、左主核面为面为XZ平面、平面、摄影基线为摄影基线为X轴轴的右手空间直角的右手空间直角坐标系中，左右坐标系中，左右像片的相对方位像片的相对方位元素称元素称221二、解析相对定向原理二、解析相对定向原理同名光线同名光线对对相交对对相交于核面内于核面内XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S20)(2211
22、21aSaSSS误差方程及法方程的建立QNXNZYZNZYXBZYBvxxQ2222222222222)(量测量测 5 个以上的同名点可以按最个以上的同名点可以按最小二乘平差法求相对定向元素小二乘平差法求相对定向元素)()(T1TPlAPAAxPlAxV,5T0nPVV1T)(PAAQxxiixximQ0o1o2135246u获取已知数据 x0,y0,f u确定相对定向元素的初值 0 u由相对定向元素计算像空间辅助坐标 X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2u计算误差方程式的系数和常数项u解法方程，求相对定向元素改正数u计算相对定向元素的新值u判断迭代是否收敛三、相对定向元素计算三、相对定向元素计
23、算模型点坐标模型点坐标11111221122211111111)(21)(21ZmNmfZmNZZBYNYNmYNYYNYmYXmNXmNXXsAyssAsAfyxZYXfyxZYX222222111111,RR12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZX 一、绝对定向元素一、绝对定向元素X1Y1Z1PZpYpXpX2Y2Z2Aa1s1a2s2MZtpYtpXtpX0Y0Z0绝对定向元素绝对定向元素：，X0，Y0，Z0，绝对定向元素绝对定向元素MZtpYtpXtpX0Y0Z0绝对定向公式绝对定向公式PYpXpAZp000ZYXZYXZYXppptptptpR绝对定向
24、元素绝对定向元素：，X0，Y0，Z0，解析绝对定向误差方程解析绝对定向误差方程0000000ZZFYYFXXFFFFFFF000ZYXZYXZYXFppptptptpR记记u获取控制点的两套坐标 Xp,Yp,Zp,Xtp,Ytp,Ztp u给定绝对定向元素的初值 1,0,X0,Y0,Z0 三、绝对定向元素的计算三、绝对定向元素的计算u计算重心化坐标u计算误差方程式的系数和常数项u解法方程，求绝对定向元素改正数u计算绝对定向元素的新值u判断迭代是否收敛四、地面点坐标计算四、地面点坐标计算000ZYXZYXZYXppptptptpRtpgtpgtpgtptptptptptpZYXZYXZYX四四一
25、、解析空中三角测量的意义一、解析空中三角测量的意义二、解析空中三角测量的目的二、解析空中三角测量的目的三、解析空中三角测量的分类三、解析空中三角测量的分类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法独立模型法光线束法光线束法按数学模型按数学模型四、解析空中三角测量的信息四、解析空中三角测量的信息非摄影测量信息：非摄影测量信息：像片上量测的像点坐标像片上量测的像点坐标摄影测量信息：摄影测量信息：v大地测量观测值大地测量观测值距离距离角度角度天文经纬度天文经纬度局部坐标局部坐标v像片外方位元素像片外方位元素高差仪记录高差仪记录摄站坐标摄站坐标像片姿态像片姿
26、态摄站坐标差摄站坐标差v相对控制条件相对控制条件湖面等高湖面等高平面平面圆周圆周共线共线五、影像连接点的类型与设置五、影像连接点的类型与设置转刺点转刺点标志点标志点明显地物点明显地物点影像框标点影像框标点光学框标机械框标一、解析内定向一、解析内定向利用平利用平面相似面相似变换，变换，将像片将像片架坐标架坐标变换为变换为以像主以像主点为原点为原点的框点的框标坐标标坐标系坐标系坐标xy正形变换正形变换仿射变换仿射变换yaxabyyaxaax120210ybxbbyyaxaax210210二、像片系统误差预改正二、像片系统误差预改正ybxbbyyaxaax210210yyxxlLxylLxx二、像片
27、系统误差预改正二、像片系统误差预改正)()(4221042210rkrkkyyrkrkkxxyrryxrrxrrrrrrrrr122112)()(二、像片系统误差预改正二、像片系统误差预改正rrydyrrxdxfrnnnnrrfrfrHHff002)(其中，saAa二、像片系统误差预改正二、像片系统误差预改正ryyrxx322rRfHoA二、像片系统误差预改正二、像片系统误差预改正ydyyyyxdxxxx内定向镜头畸变大气折光地球曲率三、物空间坐标近似坐标变换三、物空间坐标近似坐标变换(平面平面)正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变换）正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变换）t
28、pttttppZZYXbaabYXYXsincoscossinYtXt12222222222ttpptttptptttptpYXYXbaYXYYXXbYXXYYXaXpYp三、物空间坐标近似坐标变换三、物空间坐标近似坐标变换(平面平面)逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换）逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换）ptppttZZYXbaabYX11一、基本思想与流程一、基本思想与流程基本思想基本思想一、基本思想与流程一、基本思想与流程基本流程基本流程二、构建自由航带网二、构建自由航带网（连续法相对定向）（连续法相对定向）归化系数归化系数azabBZZ21bazaZBZk122
29、135246a135246bXYZ2as1s2s31baZ2bZ1)(31642kkkk二、构建自由航带网二、构建自由航带网 （带模型连接条件的连续法相对定向）（带模型连接条件的连续法相对定向）135246a135246bXYZsi-1sisi+1aiA(N1X1,N1Y1,N1Z1)ai+1(X2,Y2,Z2)BxBzByzyxBZNZBYNYBXNX1121121120)()(0)()(112112112112zyyzxxBZNYBYNZFBZNXBXNZF连接点的模型坐标连接点的模型坐标zssyssxssmBZZmBYYmBXX121212摄站坐标摄站坐标222222222ZmNZZYm
30、NYYXmNXXspspsp二、构建自由航带网二、构建自由航带网 （带模型连接条件的连续法相对定向）（带模型连接条件的连续法相对定向）非连接点的模型坐标非连接点的模型坐标111222111111)(21ZmNZZYmNYYmNYYXmNXXspsspsp三、航带模型非线性改正三、航带模型非线性改正1、二次多项式、二次多项式XYCXCYCXCCZXYBXBYBXBBYXYAXAYAXAAX423210423210423210ZZZYYYXXXtptptp用一个多项式曲用一个多项式曲面拟合航带网复面拟合航带网复杂的变形曲面，杂的变形曲面，使该曲面经过航使该曲面经过航带网已知点时，带网已知点时，所求
31、得坐标变形所求得坐标变形值与它们实际的值与它们实际的变形值相等或使变形值相等或使其残差的平方和其残差的平方和为最小为最小三、航带模型非线性改正三、航带模型非线性改正2、二次正形变换多项式、二次正形变换多项式XYCXCYCXCCZXYAYXAYAXAAYXYAYXAYAXAAX423210522634262254312)(2)(XYYXYYXX,用一个用一个二次正形变换二次正形变换多项式曲面拟合航带多项式曲面拟合航带网的变形曲面，使该网的变形曲面，使该曲面经过航带网已知曲面经过航带网已知点时，所求得坐标变点时，所求得坐标变形值与它们实际的变形值与它们实际的变形值相等或使其残差形值相等或使其残差的
32、平方和为最小，并的平方和为最小，并且且由多项式曲面上一由多项式曲面上一点变换到航带网无变点变换到航带网无变形曲面上相应点时应形曲面上相应点时应保持该点处在极小范保持该点处在极小范围内相应线段的夹角围内相应线段的夹角不变不变（保角变换）（保角变换）四、航带法区域网平差四、航带法区域网平差q 按照单航带法构成自按照单航带法构成自由航带网由航带网q 利用本航带的控制点利用本航带的控制点及与上一航带的公共及与上一航带的公共点进行三维空间相似点进行三维空间相似变换，将整区各航线变换，将整区各航线纳入统一的坐标系中纳入统一的坐标系中q 同时解求各航带非线同时解求各航带非线性变形改正系数性变形改正系数q 计
33、算各加密点坐标计算各加密点坐标1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点1、基本思想、基本思想四、航带法区域网平差四、航带法区域网平差1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点2、重心化坐标计算、重心化坐标计算区域重心坐标)(21)(212011201pppgppgpppgZZZYYXXX)(21)(212011201tptptpgtptpgtptptpgZZZYYXX
34、X航线重心坐标pgpgppppgpgpgZZNYYiYYXXiii2011)1(tpgtpgtptptptpgtpgtpgZZNYYiYYXXiii2011)1(重心化坐标iiiiiiiiipgpppgpppgppZZZYYYXXXiiiiiiiiitpgtptptpgtptptpgtptpZZZYYYXXX四、航带法区域网平差四、航带法区域网平差3、误差方程式的建立、误差方程式的建立控制点：控制点：1),(423210pXXYXAXAYAXAAvtpX公共点：公共点：21),()()(1423210423210pXXXXYXAXAYAXAAYXAXAYAXAAvviitpgtpgXX四、航带
35、法区域网平差四、航带法区域网平差待定点地面坐标计算待定点地面坐标计算YXCXCYCXCCZZZYXBXBYBXBBYYYYXAXAYAXAAXXXtpgtptpgtptpgtp423210423210423210将上述坐标反变换到地面坐标将上述坐标反变换到地面坐标tpttptpttZZYXbaabYX11四四、五五一、基本思想与流程一、基本思想与流程基本思想基本思想一、基本思想与流程一、基本思想与流程原理图原理图一、基本思想与流程一、基本思想与流程基本流程基本流程二、像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定二、像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定将每个立体像对进行像对定向和模型连接构将每个立体
36、像对进行像对定向和模型连接构建自由航带网，利用航带中的控制点及相邻建自由航带网，利用航带中的控制点及相邻航线间的公共点对航线进行绝对定向以求得航线间的公共点对航线进行绝对定向以求得每一张像片的外方位元素和加密点的地面坐每一张像片的外方位元素和加密点的地面坐标，以此作为未知数的近似值标，以此作为未知数的近似值)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafx三、误差方程式与法方程式的建立三、误差方程式与法方程式的建立误差方程误差方程yyZZyYYyXXyZZyYYyXXy
37、yyyvxxZZxYYxXXxZZxYYxXXxxxxvssssssyssssssx00lBxAtVPlBPlAxtPBBPABPBAPAATTTTTT法方程法方程四、自检校光束法区域网平差四、自检校光束法区域网平差在共线条件方程中，利用若干附加参数来描在共线条件方程中，利用若干附加参数来描述系统误差模型，在区域网平差的同时解求述系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，以自动测定和消除系统误差这些附加参数，以自动测定和消除系统误差yZZcYYbXXaZZcYYbXXafyxZZcYYbXXaZZcYYbXXafxssssssssssss)()()()()()()()()()()()(
38、333222333111yaxaryayyarxax3221321)100()100(五、自检校光束法区域网平差五、自检校光束法区域网平差333222111,PlEcVPlExVPlCcBxAtV权权权误差方程误差方程3311T2211T11T31T1T1T1T21T1T1T1T1TlPlPClPlPBlPAcxtPCPCBPCAPCCPBPBPBAPBCPABPAAPA法方程法方程六、解析空中三角测量的精度六、解析空中三角测量的精度iixxxmr)(0T0QPVV理论精度理论精度实际精度实际精度ZZYYXXnZZnYYnXX222)()()(摄控摄控摄控一、可靠性研究（基本概念基本概念）粗差
39、不可发现粗差可发现但不可定位粗差可定位前方交会测量u从理论上研究平差系统可发现、区分不同模型误差的能力（内部可靠性）u从理论上研究不可发现的模型误差对平差结果的影响（外部可靠性）u从实用上寻求在平差过程中自动发现和区分模型误差以及确定模型误差位置的方法一、可靠性研究（主要任务主要任务）njjijVViv1)(PQ某一观测值的改正数将受到所有观测值误差的影响：某一观测值的改正数将受到所有观测值误差的影响：二、基本理论（观测值误差与改正数的关系观测值误差与改正数的关系）jijVViv)(PQ某一观测值的误差将对所有观测值的改正数产生影响：某一观测值的误差将对所有观测值的改正数产生影响：二、基本理论
40、（观测值误差与改正数的关系观测值误差与改正数的关系）解析空中三角测量最新发展 主要内容主要内容vGPS辅助空中三角测量辅助空中三角测量v POS辅助空中三角测量辅助空中三角测量u利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在地面一个利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在地面一个或多个基准站上的至少两台或多个基准站上的至少两台GPS信号接收机同步而连信号接收机同步而连续地观测续地观测GPS卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，经过仪快门开启脉冲，经过GPS载波相位测量差分定位技载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维术的离线数据后
41、处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，以取代地面控制，经采用统一的数学模型和平差中，以取代地面控制，经采用统一的数学模型和算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法量进行评定的理论、技术和方法u目的目的是极大地减少甚至完全免除常规空中三角测量所是极大地减少甚至完全免除常规空中三角测量所必需的地面控制点，以节省野外控制测量工作量、缩必需的地面控制点，以节省野外控制测量工作量、缩短航测成图周期、降低生产成本、提高生产效率短航测成
42、图周期、降低生产成本、提高生产效率二、GPS辅助空中三角测量中国中国GPS空三试验区分布图空三试验区分布图承德承德(1998)面积面积:81000km2黑龙江黑龙江(19961998)面积面积:17600km2北京北京(19961998)面积面积:205km2 天津天津(1995)面积面积:1100km2太原太原(1994)面积面积:10km2中越边界中越边界(19961998)面积面积:10700km2海南岛海南岛 (19961998)面积面积:30000km2总面积：364000km2加密区：150000km2新疆新疆(20022004)面积面积:142000km2酒泉酒泉(2004)面积
43、面积:32000km2秦岭秦岭(2004)面积面积:24000km2敦煌敦煌(2004)面积面积:25000km2太原试验结果太原试验结果(19941994年航空摄影年航空摄影,航摄比例尺航摄比例尺1:5000,1:5000,丘陵地丘陵地)u1024胶片，胶片，RC-30(152mm)，区域为区域为 3 8，Trimble 4000，2s数据更新率数据更新率u全为标志点全为标志点(常规光束法平差须布设个常规光束法平差须布设个1212平高点和个平高点和个2 2高程点高程点)u对于对于1:1000航测成图，检查点不符值：航测成图，检查点不符值：平面平面0.5m，高程高程0.40mu对于对于1:50
44、0航测成图，检查点不符值：航测成图，检查点不符值：平面平面0.5m，高程高程0.35m o o检检查查点点数数 理理论论精精度度(cm)实实际际精精度度(cm)平平 差差 方方 案案m平平面面高高程程平平面面高高程程平平面面高高程程密周边布点光束法区域网平差10.394915.422.55.216.0四角布点GPS 辅助光束法平差10.4103956.523.37.918.1无地面控制GPS 辅助光束法平差 9.71039511.324.023.235.2GPS辅助空三结果分析辅助空三结果分析P 带地面控制的GPS辅助光束法区域网平差理论精度非常好：平面1.2o2.8o，高程2.0o4.4o，
45、达到自检校光束法区域网平差精度P 实际精度：平面1.6o4.3o，高程1.3o3.1o，高程方面与理论精度完全符合，平面位置由于内业判点误差等导致与理论精度有一定差距。但平差结果完全满足测图控制对加密成果的精度要求P 无地面控制GPS辅助光束法区域网平差具有较大的系统误差，实际精度与理论精度相差较远。但成果仍能满足了1:25000地形图航测成图精度要求三、POS辅助空中三角测量辅助空中三角测量空间前方交会解算地面点坐标空间前方交会解算地面点坐标 （直接传感器定向）（直接传感器定向）POS辅助空中三角测量辅助空中三角测量 （集成传感器定向）（集成传感器定向）POS系统测定像片外方位元素系统测定像
46、片外方位元素 Xs,Ys,Zs,v 航摄相机v 导航控制系统v IMU高精度姿态测量系统v IMU与相机连接架v 机载DGPS天线v 地面DGPS基站接收机POS系统目前国际商用系统：目前国际商用系统：1、加拿大、加拿大POS系统系统 2、德国、德国Aerocontrol IId系统系统北京测区试验(2003年摄影，比例尺年摄影，比例尺1:8000，平地，平地)系统误差改正前 系统误差改正后 比比较较方方案案 前方交会 GPS 辅助光束法区域网平差 前方交会 GPS 辅助光束法区域网平差 检查点数 34 1864 34 1864 X-5.705-5.520 0.666 0.580 Y-116.
47、355-116.460 0.734-0.610 平 面 116.456 116.565 0.799 0.628 最大残差(m)高 程 11.601 11.422 1.071 0.856 X-4.394-4.560 0.012 0.000 Y-115.241-115.490-0.101 0.000 平 面 115.374 115.612 0.135 0.029 最小残差(m)高 程 10.125 10.144 0.005 0.000 X-5.128-5.060 0.000 0.070 Y-115.907-115.950 0.000-0.040 平面 115.374 116.062 0.000 0
48、.084 平均残差(m)高程 10.530 10.735 0.000 0.205 X 5.140 5.070 0.264 0.280 Y 115.908 115.960 0.361 0.180 平 面 116.021 116.069 0.448 0.335 实际精度(m)高 程 10.535 10.735 0.322 0.281 注：“系统误差改正”指将前方交会获得的每一个地面点三维坐标分别减去其平均残差 n1:2000航测成图航测成图 检查点不符值检查点不符值:n平面平面1.0mn高程高程0.4mPOS系统所确定加密点坐标的精度 地面控制点地面控制点 无 四角 单位权中误差（um）2.4 2
49、.2 检查点数 34 30 平面 118.090 0.630 最大残差（m）高程-13.011 0.830 平面 113.295 0.055 最小残差（m）高程-5.054 0.008 平面 115.220 0.255 中 误 差（m）高程 8.123 0.392 GPS辅助光束法平差的精度 v1:500001:50000比例尺航测成图可无需地面控制点和空比例尺航测成图可无需地面控制点和空三加密三加密v根据本次实验结果，根据本次实验结果，1:50001:50001:100001:10000比例尺航比例尺航测成图可省去地面控制；建议加测少量控制点测成图可省去地面控制；建议加测少量控制点参与平差，提高整体精度，并检核成图精度参与平差，提高整体精度，并检核成图精度v1:10001:1000和和1:20001:2000比例尺航测成图可大大减少野比例尺航测成图可大大减少野外像控测量工作量外像控测量工作量POS试验与结论航空航空摄影摄影外业外业控制控制空三空三加密加密内业内业成图成图POS谢谢！
