摄影测量学教案(第14讲解析测图仪1).doc

第 18 次课首页本课主题l解析测图仪授课日期目的l 了解解析测图仪的分类、优点、硬件组成l 了解解析测图仪的控制方案讲授内容与时间分配序号讲 授 内 容时间1上讲内容回顾62本次授课内容43解析测图仪概述404解析测图仪的硬件105解析测图仪作用原理和软件356内容总结37下讲内容预习安排289重点难点重点：l 解析测图仪的基本概念、分类和优点难点：l 解析测图仪的控制方案方法手段课堂教学采用启发式和讨论相结合的教学方法，使用多媒体教学手段。实习实验教 案 正 文第十八讲 解析测图仪备注一、 上讲内容回顾与相关知识复习l 单像空间后方交会l 单张像片的投影变换理论l 相对定向的理论l 绝对定向的理论l 空间前方交会二、 内容的引出、内容安排、难点重点介绍l 解析测图仪概述l 解析测图仪的硬件l 解析测图仪作用原理和软件三、解析测图仪概述定义：解析测图仪是以摄影测量的数学模型为基础，由计算机的解算代替模拟测图仪的模拟解算，通过各种接口设备和伺服系统完成各种摄影测量工作的一类仪器。组成：立体坐标量测仪、计算机、接口和驱动装置、相应软件组成。解析转绘仪则由单片坐标量测仪、计算机、接口和驱动装置、相应软件组成。历史：解析测图仪的研制始于1957年海拉瓦（U.V.Helava）的设计思想。（大致分为三个阶段）第一阶段：19571976年。处于研制阶段，发展受计算机水平的限制。少量的仪器可以用于生产。在1976年第13届国际摄影测量大会上（ISPRS），只有7家公司展出设备。代表性产品：Planicomp C100（德国）和Transter 77（法国）功能齐全，性能良好，设计合理、运行稳定、可以投入实际作业。第二阶段：19771987年。处于完善、改进阶段，主要致力于提高解析测图仪的性能价格比。逐步的取代了模拟测图仪的市场。使得模拟测图仪终止了发展，世界上的著名测绘仪器厂商不再投产新型号仪器。该阶段的解析测图仪以联机测图为主。机助测图阶段。代表性产品：（德）C110、C120、C130，（瑞士） DSR1、DSR2，（美国）US2。第三阶段：19871993年，随着摄影测量向数字摄影测量阶段的发展，解析测图仪的发展面向数字测图，数据库和地理/土地信息系统，成为摄影测量数据采集工作站。主要强调数据采集和数字产品的生成、管理、使用，实现数字测图。代表性产品：德国OPTON厂的P系列（ ）、瑞士Wild厂的 BC3、瑞士Kern厂的DSR15、DSR18，美国Intergraph公司的IMAP。我国解析测图仪的研制概况：70年代开始研究，80年代解析测图仪问世，APS-1，JX-1，90年代初，APS-P，JX-3。目前部队配备的大都为APS系列。模拟仪器的改造系列也是一个特点。单片仪器有AT-1，AT-2解析转绘仪。图1为我国西安测绘研究所研制的APSP型解析测图仪。图1分类：解析测图仪以共线方程为基础，在内外方位元素已知的情况下，可以由像坐标求得物点坐标，反之，可以由物点坐标求得像坐标。这样在仪器的设计中，存在输入什么坐标的问题，依据这点，可以将解析测图仪分为物方型和像方型解析测图仪。物方型解析测图仪又分为：模型坐标系、地面坐标系和地理坐标系等。l 模型坐标系（X，Y，Z） l 地面坐标系（平面E，N，高程H） l 地理坐标系（经纬度）像方型的输入量：双像时，一般为，由计算得到。优点：（与模拟测图仪相比）l 精度高 （误差源少，机械传动少） l 功能强 （画幅式，CCD，多介质等，不受主距、外方位元素的限制，可以采集DEM等等） l 机助程度高 （定向自动驱动；图廓整饰；符号设计；DEM采集驱动多样化，可以及时计算和质量控制） l 便于实现数字测图和摄影测量自动化（数字结果、方便编辑、产品形式多样、可以作为GIS、MIS的数据采集工作站）四、解析测图仪的硬件1、立体坐标量测仪主要组成部分，物方型解析测图仪通常是通过（A/D）转换，将手轮和脚盘的机械运动的模拟量转化为数字信息送入计算机，计算机解算得到新的移动量，再经过（D/A）转换为新的物理量，完成对像片盘或光学系统的驱动。反馈比较，检核正确性。与常规的立坐比较有如下特点：和计算机有接口；在观测系统中有Dove棱镜和Zoom变焦；要求机械结构稳定，简单，可以对机械部件本身的精确性适当降低要求。2、接口设备计算机和立坐、绘图桌、操作台、作业员联系的桥梁。A/D，D/A转换和伺服系统是接口的主要部分。A/D转换的部件是编码器，线性编码器和旋转编码器。D/A转换部件：并行模式 电子开关和权电阻解码网络实现的，转换后的物理量为电压；串行模式，脉冲串控制步进电机工作。伺服系统：包括D/A转换和马达驱动在内。根据是否有反馈，伺服系统分为开环和闭环两种。伺服系统中常用的电机有步进电机、伺服电机和直线电机。3、计算机核心部分，任务主要包括：实时的输入/输出接口通讯实时完成各种坐标变换其它的摄影测量工作4、数控绘图桌数控绘图桌是解析测图仪的图解输出设备，属于绘图机的一种，分为栅格式和矢量式两种。五、解析测图仪作用原理和软件1、输入、输出和控制方案总的看来，输入、输出内容可以归纳为：l 地面坐标和高程：地面坐标系 地理坐标系l 模型坐标（X，Y，Z）l 像片车架坐标（ ）l 像平面坐标（ ）l 绘图桌坐标（ ）图2 图3以上不同输入、输出的组合，构成了各种不同的控制方案。总的来说，控制方案可以分为两大类别，第一类是输入物方空间坐标，第二类是输入像方坐标，二者比较，物方型的使用方便，灵活；像方型的硬件设备简单，造价低。图2是输入物空间坐标的解析测图仪C100和US1、2的控制方案，图3是输入像片坐标的解析测图仪DS的控制方案。2、计算公式解析测图仪的核心内容是以数字方式解算投影变换的关系和已知其形式的系统误差等的改正计算，归纳起来计算任务包括：l 像点坐标的各种改正计算； l 像片架坐标和像平面坐标的变换； l 像点坐标和模型坐标的变换；l 模型坐标和地面测量坐标的转换；l 地球弯曲和大气折光差的改正； l 模型坐标与绘图仪坐标的换算。 其中由的计算结果要反馈于像片架，这样一些换算都必须实时的进行。从摄影测量基本问题引入，回顾摄影测量按技术方法的分类依据一般了解比较两种基本的控制方案第 18 次课尾页内容小结本次课研究了解析测图仪的一些基本知识，包括解析测图仪的定义、发展、分类、优点、硬件组成以及输入、输出和控制方案。解析测图仪在摄影测量发展史上起过重要作用，它结束了模拟摄影测量时代，同时为数字摄影测量时代的到来奠定了基础。下一节课我们将研究解析测图仪的核