像点系统误差及其改正待.ppt

摄影测量学,PHOTOGRAMMETRY,像点坐标的系统误差及其改正,(Systematic Error and Correction of Image Point Coordinates),问题？,误差来源： 像片本身的变形（曝光、显影、定影、冲洗、凉干等） 镜头的畸变差 （各透镜不能完全同心） 大气折光差（介质不均匀） 地球曲率的影响（模型水准面与地形图基准面不一致） 测量仪器差 人差,改正方法： 事先消除 事后补偿 自检校（平差过程中的同时估算系统误差） 实验场法,一、航摄像片的变形,二、航摄仪物镜的畸变差,四、地球曲率的影响,三、大气折光差,六、实验场摄影检定法,五、系统误差改正的基本方法和过程,像点坐标的系统误差及其改正,Systematic Error and Correction of Image Point Coordinates,一、航摄像片的变形,像片变形的原因： 摄影处理：显影、定影、水洗和干燥等一系列处理过程，使像片产生伸缩 摄影曝光时，为使像片压平，航摄像片要承受一定的拉力 底片老化 摄影材料本身的质量，制作工艺的不足,像片变形的种类： 偶然变形：某一局部产生的偶然伸缩，这种变形无法用摄影测量的处理方法加以改正，只能用改进摄影材料的制造工艺，提高摄影材料的质量的办法限制 系统变形：每张像片产生同样规律的伸缩，通常可用计算方法加以消除。主要有均匀变形和不均匀变形。,一、航摄像片的变形,检查像片变形的方法： 框标比较法：用标准框标（坐标或距离）与量测像片框标（坐标或距离）相比较得出变形规律。这是目前较为常用的一种方法。 格网法：在软片曝光时，使一标准方格网也同时构像在航摄像片上，只要检查航摄像片上许多方格网的移位情况，就可判断其变形的方式。其优点：较精确地改正变形。缺点：增加量测工作量；格网影像影响地物的立体观察。,一、航摄像片的变形,框标位于四边中央的改正方法： 伸缩改正法： 在航摄质量鉴定表中查出标准框标距（Lx，Ly）或坐标（xi，yi，i=14）； 在坐标仪上量测航摄像片上的框标距（lx，ly）或坐标（xi，yi，i=14）； 计算伸缩系数kx，ky； 计算改正后的像点坐标（x，y） x=x*kx, y=y*ky 当kx =ky时，称为均匀伸缩； 当kxky时，称为不均匀伸缩。,一、航摄像片的变形,框标位于四边中央的改正方法： 数学变换法： 在航摄质量鉴定表中查出标准框标坐标（xi，yi，i=14）； 在坐标仪上量测航摄像片上的框标坐标（xi，yi，i=14）； 列出四个框标方程式； 解算变换参数 a0，a1，a2，b0，b1，b2； 计算变形后的像点坐标。,一、航摄像片的变形,框标位于四角时的改正方法： 伸缩改正法： 在航摄质量鉴定表中查出标准框标距（Lx，Ly）或坐标（xi，yi，i=14）； 在坐标仪上量测航摄像片上的框标距（lx，ly）或坐标（xi，yi，i=14）； 计算伸缩系数k； 计算改正后的像点坐标（x，y） x=x*k, y=y*k,一、航摄像片的变形,框标位于四角时的改正方法： 数学变换法： 在航摄质量鉴定表中查出标准框标坐标（xi，yi，i=14）； 在坐标仪上量测航摄像片上的框标坐标（xi，yi，i=14）； 按变形公式列出四个框标方程式； 解算变换参数 ； 计算变形后的像点坐标。,一、航摄像片的变形,带格网的像片变形改正方法： 数学变换法： 在坐标量测仪上量测各像点坐标的同时，量测出每一像点最近的四个“+”字标志坐标（x+，y+） ； 利用“+”字标志的量测坐标（x+，y+）和标准坐标（x+，y+）按公式列出方程，解算参数。 利用相应的格网变形参数，按相应的方程，计算各像点的改正坐标。,一、航摄像片的变形,带格网的像片变形改正方法： 量测计算法： 在坐标量测仪上量测各像点坐标（x，y）的同时，量测出离像点最近的“+”字标志坐标（x+，y+） ； 计算各像点对最近的“+”字标志坐标差 计算各像点的改正坐标（x，y）,一、航摄像片的变形,带格网的像片变形改正方法： 多项式法： 利用更多的格网点理想坐标（x+，y+）和量测坐标（x+，y+） ，按高次多项式公式计算更多的变换参数,上述方法能精确地消除（或较精确地消除）航摄像片的变形，但不论是量测工作和计算工作量都大大地增加。所以只有在高精度测量中采用。一般情况下，不用带格网法。,二、航摄仪物镜的畸变差,畸变差产生的原因： 在理想情况下，通过物镜前节点的入射光线与相应的通过后节点的出射光线是平行的，因此才可把航摄像片看作是地面的中心投影。 但在实际的光学系统中，因为光学透镜的像差，使得物方的入射光线经过航摄仪物镜之后与像方的出射光线不再平行，因而破坏了中心投影的几何条件 。,a,r,r,O,A,f,二、航摄仪物镜的畸变差,畸变差产生的类型： 正向畸变（枕形畸变）：r为正。 负向畸变（桶形畸变）：r为负。,畸变差公式： 这些ki是定值，可以通过航摄仪检定求出。 有的航摄仪检定表直接给出这一组参数值；有的航摄仪检定表中给出了不同辐射距离r 上的畸变差r，从而可反算这一组参数。有了这一组参数便可修正、纠正、改正像点坐标的系统误差。,二、航摄仪物镜的畸变差,三、大气折光差,大气折光差产生的原因： 由于大气的密度随着高度的增加而减少，因而空气的折射率也随着高度的增加而减小。光在不均匀介质中传播时要发生折射现象。因此，光线在大气层中行进的路径不是直线，而是一条曲线，破坏了共线关系。,像点改正公式：,三、大气折光差,大气折光差公式： 底点无大气折光差（入射角900 ） 大气折光差都位于以像底点为中心的辐射线上 都向外移位，向内改（折射角大于入射角）,四、地球曲率的影响,地球曲度影响的原因： 地球是一个椭球体，大地水准面也是一个椭球面。利用立体像对所建立的立体模型与实地相似，即模型中的大地水准面也应该是椭球面。但实际中，在控制点的大地测量坐标系统中（指高斯平面坐标和高程），是以平面作为水准面。这种矛盾的存在，必然会明显地影响空中三角测量成果的精度。,四、地球曲率的影响,解决方法有二： 改变已知控制点的坐标系统。采用地心坐标系统，将加密计算过程建立在严格的数学基础上。 “改正”像点坐标。将像点坐标加曲率改正，使得所建立的立体模型的水准面是一平面，而且对各点的平面位置不产生明显的影响。这是一种近似的办法。,像点改正公式：,四、地球曲率的影响,地球曲率公式： 底点无需加地曲改正 其它点的移位均在底点的辐射线上，且始终向内移，向外改（与大气折光差正好相反）,五、改正方法和过程,两种基本改正方法,1、逐项改正 改正像片变形； 改正镜头畸变； 改正大气折射； 改正地球曲率。,2、综合改正 改正像片变形 ； 计算镜头畸变改正数； 计算大气折射改正数； 计算地球曲率改正数； 把三个改正数加到像片变形改正后的坐标上。,六、实验场摄影检定法,实验场摄影检定法： 考虑到航空摄影的实际条件，如航摄仪各部分的温度、机舱的温度、空气密度和光谱成分等，在地面上建立实验场，实验场设置高精度的格网标志控制点。在实验场上空按实际的条件摄取几张像片，用高精度的坐标量测仪量测地面标志点的像坐标，然后按一定的关系，计算所有可能的系统误差对像点坐标的综合影响。 缺点：不具有普遍意义。,一、航摄像片的变形（重点）,二、航摄仪物镜的畸变差,小 结,四、地球曲率的影响,三、大气折光差,六、实验场摄影检定法,五、系统误差改正的基本方法和过程,1