航摄机检定主点坐标的使用问题.doc

航摄机检定主点坐标的使用问题遥感信息应用技了K航摄机检定主点坐标的使用问题刘凤德,邱懿,刘先林(中国测绘科学研究院,北京100039)摘要:在航测内业生产过程中存在一个困扰多年的航摄机主点偏移问题,即是否使用航摄机检定主点坐标以及该如何使用检定的坐标.本文通过论述两种航摄机检定主点坐标(PPA和PPS)的含义及区别,并在广泛调研的基础之上,结合实际生产实践给出可行性使用方法.关键词:航摄机主点坐标;PPA;PPS中图分类号:P246.1文献标识码:A文章编号:10003177(2005)770038021引言几十年来,航空摄影测量作业中的第一道工序用于确定摄影机内方位元素及其物镜的光学畸变差值的航摄机检定中,包含自动准直主点(PPA)和对称主点(PPS)两种主点坐标.在航测内业生产过程中,相机文件的主点坐标输入究竟该采用哪一种坐标,国内众多用户的输入是盲目无原则的,而较大的主点坐标引起的精度问题确是不容忽视的.如此看来,航摄机检定主点坐标的这个小问题实则是航测内业生产当中的一个大困扰.本文旨在通过论述PPA与PPS的区别.以及国内目前检定航摄机的方法,从原理上以及实际应用上给广大用户一个比较满意的答案.2调研鉴于各个生产部门对于航摄机检定主点坐标使用的不统一性.我们就航测内业的内定向中PPA与PPS的使用问题进行了一个广泛的调查研究,结果如下:(1)1995年的中华人民共和国国标GB/T156611995中,对于小比例尺的航摄成图,在航摄机检定中既有PPA也有PPS,但并未指出航测内业的内定向中应该使用哪一个.(2)新的中华人民共和国大比例尺国标GB696286中,在航摄机检定中仅有PPS.(3)中华人民共和国关于航摄机检定的两个检定单位据说均只有检定PPS的手段,无检定PPA的手段.(4)对于日本数家航空公司的调查,主点坐标X0,Y0全部使用PPA.(5)向RC30制造商咨询,经技术人员讨论之后一致认为应该使用PPA.(6)德国着名的空三软件生产厂商INF0公司,其回答是不能简单地看待这个问题,如果框标坐标是相对于PPA的就使用PPA,若框标坐标是相对于PPS的就使用PPS.收稿日期:20040928作者简介:刘凤德(1962),男,硕士,研究员,现从事数字摄影测量研究.38(7)中国空三专家之一认为是使用PPA,而另一位空三专家则认为由于目前国内只有检定PPS的手段,因而只能使用PPS.(8)某留德博士,空三专家认为应使用PPAPPS,但在大多数情况下PPS=0.因而最终使用的还是PPA.(9)在2004年3月29日昆明召开的mobilemapping展会上,某国外教授用拍摄的大量的已知坐标的地标点照片,其检校出来的主点坐标,经询问该教授认为这样算出的XO,YO是相当于PPA的.(10)Imagestation空三加密软件中,含有PPA和PPS两个选项,用户可以按照相机检定值分别输入到不同的对话框中,但在软件内部是如何使用这两个值的.用户却不清楚.(11)在Hdeva空三加密软件中,在相机文件当中仅有一个X0,Y0的输入项.但在其4.4版本的技术文档中明确说明了此X0,Y0为PPA.由此可见,不同的国家,不同的专家,不同的用户对于此问题的答案是不统一的.但可以肯定的是,当主点坐标大于15舢的时候,相机文件中若不输入这个值的话,在生产高精度的向量图和数字高程模型DEM的作业过程中会有明显的感觉.若只做正射影像IX)M,由于其精度较低,因而可忽略此主点坐标的输入.国内目前的状况是有些生产单位用PPA,有些单位用PPs.因而有必要搞清楚什么是PPA,什么是PPS,以及在内业中该如何输入,甚至于改写规范,改进航摄机的检定过程,以保证国内整个航测内业的规范统一性和提高精度.3PPA与PPS的含义在航空摄影测量中,有一部分人不输入主点坐标.是将其作为未知数放在平差程序当中(即平差程序中含有自检校参数),但由于主点坐标和投影中心坐标的强相关性,会导致主点坐标的精度下降.在地面摄影测量中.是通过旋转相机的方法和大量的观测值来克服主点坐标与投影中心坐标的匝用技戎递信喜强相关.但在航空摄影中一般无法做到旋转相机90或270,因而此方法也不可行.由此看来.在航空摄影测量中应该通过物理方法检定航摄帆来得到精确的主点坐标为好.王之卓先生的摄影测量原理)中是这样论述的:PPA:即自动准直主点(principalPointofAutocolima一石0I1).是指垂直于象片平面的物方平行光线束经由物镜所形成的彰像点PPS:即对称主点(PrincipalPointofSymmetry),是指所有影像的径向畸变的对称点,不论是由于透镜型号或是由于加工上的缺陷.都应尽可能地对称于这个点.S点处的畸变为0.从PPA和PPS的定义和原理来看.在航摄内业的内定向中,主点坐标应该使用PPA.PPS应该是改正径向畸变时的对称中心但PPS,PPA值都很小.用PPA作为畸变改正的对称点影响极小;而反过来用PPS作为自准直主点PPA米用误差就大了!目前国内检定摄影机的两个单位自祢只有检定PPS的手段,我们建议应修改规范.增加检定PPA的手段4航摄内业中应如何输人主点坐标若相邻航线的接边差是系缱的.一般有两种可能性:GPS天线的分量不对;主点坐标值很大而没有输入或者是输反了.反过来说.也可以通过实验相邻航线系统接边差的增大和减小来决定主点坐标的是否输入及怎么输入了.当检定的主点坐标与框标坐标不对称性在lOrms以下的.可以不输.以免输反了反而带来2倍误差;否则必须考虑主点坐标的输入.一旦出现需要输入主点坐标的时候,国内外的一致反应都是需要非常小心,以避免输错了带来2倍误差.国内的像片在晒洗过程中一般会打上字头.注明片号,绝大多数用户是依据这个字头方向来建立立体像对的但要指出的是.在定位框标坐标与主点坐标时,下万不要嵌据打的字头的方向,因为这个字头方向与航摄机检定毫无关系.相机检定结果的定位只与像片上的记录效据的位置有关.耍认真分析检定报告在框标点设点号标记的情况下,仔细对框标坐标和主点坐标进行定位.一般来说鉴定报告是指记录数据在左的情形:原厂的检定报告都是以记录教据在左为准的因而在国际标准中,利用全数字摄影测量工作站建立像对进行测囝时+若记录效据在左.照相机文件的输入全部用原始检定教据;若记录数据在右,则照相机文件中坐标(框标,主点)需全部匣号.同理,在利用自动空三软件进行加密时.应把记录效据在左的航线定义为正航线,而把记录数据在右的航线定义为负航线.而若是采用不同的空三结果进行导入时,由于在不同的空三加密软件中存在不同的定义和不同的操作,因而情况变得十分复杂.在输入主点坐标时尤其需要引起注意5结束语通过对以上PPA和PPS的解释与分析,可以得出如下结论:(1)若检定方法是严格按照土之卓先生的(摄影涮量原理)中论述的来进行检定的话,(XO,YO)的输入就应该使用PPA,而不是PPS.(2)内无检校PPA的手段.应增加捡定PPA的平台.且一定要严格按照PPA的定义束进行检授.井修改规范.增加PPA检定要求(3)众多地标点光束法平差,醴XO,YO为未知数.测出的主点(XO.Yo)可理解为PPA,井在内业中使用(4)就航测内业的具体作业过程来说.建议如下:主点坐标与框标不对称在10tm以下的,可以不输入,以免输反_r反而带来2倍误差;主点坐标与框标不对称在10pm以上的,则需要考虑主点坐标的输A.(XO,YO或PPA).大比倒尺作业成图,若摄影机检定报告中无框标点坐标,仅提供框标距的情况下,建议逅厂重新检定,以防止由于主点坐标值太大影响作业精度.在作业过程中,若主点坐标较大,在正,反不同航线的公共点接边差呈明显的系统性,这表明(X0,Y0)未使用或输入错误,可以通过做实验,查看接边差.选择接边差小且无系统性的那种方式来输入,从而验证(x0.Yo)输入的正确性.TheApplicationoftheCoordinateofPrincipalPointofCameraI.IUFeng-de.QIUYi.LIUXian-lin(ChineseAcadtmyofSurveyingandMapping.E,ijing10039,China)Altraet:Thereisproblemalx:,uttheoffsetofp=5ncipalpointofcamminphotogrammetricmeasuremenIsTheoperazoma1waysdonotknowiftheyshouldi