单像空间后方交会实习报告

精品文档 1欢迎下载 摄影测量学摄影测量学 单像空间后方交会实习报告单像空间后方交会实习报告 精品文档 2欢迎下载 一 一 实习目的实习目的 1 掌握空间后方交会的定义和实现算法 1 定义 空间后方交会是以单幅影像为基础 从该影像所覆盖地面范围内若干控 制点的已知地面坐标和相应点的像坐标量测值出发 根据共线条件方程 解求该影像 在航空摄影时刻的外方位元素 Xs Ys Zs 2 算法 由于每一对像方和物方共轭点可列出 2 个方程 因此若有 3 个已知地面 坐标的控制点 则可列出 6 个方程 解求 6 个外方位元素的改正数 Xs Ys Zs 实际应用中为了提高解算精度 常有多余观测方程 通常是 在影像的四个角上选取 4 个或均匀地选择更多的地面控制点 因而要用最小二乘平差 方法进行计算 2 了解摄影测量平差的基本过程 1 获取已知数据 从摄影资料中查取影像比例尺 1 m 平均摄影距离 航空摄影的 航高 内方位元素 x0 y0 f 获取控制点的空间坐标 X Y Z 2 量测控制点的像点坐标并进行必要的影像坐标系统误差改正 得到像点坐标 3 确定未知数的初始值 单像空间后方交会必须给出待定参数的初始值 在竖直航 空摄影且地面控制点大体对称分布的情况下 Xs0 和 Ys0 为均值 Zs0 为航高 的初值都设为 0 或者 的初值可在航迹图上找出或根据控制点坐 标通过坐标正反变换求出 4 计算旋转矩阵 R 利用角元素近似值计算方向余弦值 组成 R 阵 5 逐点计算像点坐标的近似值 利用未知数的近似值按共线条件式计算控制点像点 精品文档 3欢迎下载 坐标的近似值 x y 6 逐点计算误差方程式的系数和常数项 组成误差方程式 7 计算法方程的系数矩阵 ATA 与常数项 ATL 组成法方程式 8 解求外方位元素 根据法方程 解求外方位元素改正数 并与相应的近似值求和 得到外方位元素新的近似值 9 检查计算是否收敛 将所求得的外方位元素的改正数与规定的限差比较 通常对 的改正数 给予限差 通常为 0 000001 弧度 当 3 个改正数均小于 0 000001 弧度时 迭代结束 否则用新的近似值重复 4 8 步骤的计算 直到满足要求为止 3 通过对提供的试验数据进行计算 输出像片的外方位元素并评定精度 深入理解 单片空间后方交会的原理 体会在有多余观测情况下 用最小二乘平差方法编程 实现解求影像外方位元素的过程 通过上机调试程序加强动手能力的培养 通过 对实验结果的分析 增强综合运用所学知识解决实际问题的能力 4 实习过程 4 1 学习单张像片空间后方交会的基本理论 掌握其基本思想 如果我 们知道每幅影像的 6 个外方位元素 就能确定被摄物体与航摄影像的关系 而单 像空间后方交会就是用于测定像片的外方位元素的 它的基本思想是 以单幅影 像为基础 从影像所覆盖的地面范围内若干控制点的已知地面坐标和相应点的像 坐标量测值出发 根据共线方程 解求该影像在航空摄影时刻的外方位元素 Xs Ys Zs p w k 由于空间后方交会所采用的数学模型共线方程是非线性函数 为 了便于外方位元素的解求 首先将其线性化 4 2 在纸上绘出空间后方交会的计算 机程序框图 为了能够在宏观上指导我们编写程序 我们需要在草稿纸上绘出程 序框图 二 二 源代码源代码 usingusing System System usingSystem Collections Generic usingSystem Collections Generic usingSystem Linq usingSystem Linq usingSystem Text usingSystem Text 精品文档 4欢迎下载 namespacenamespace 单像空间的后方交会单像空间的后方交会 publicpublic classclass calculatecalculate privateprivate doubledouble j j k k l l Xs Xs Ys Ys Zs Zs 六个外方位元素六个外方位元素 privateprivate doubledouble f f 28 1539 28 1539 主距主距 structstruct pointpoint 像点和地面点坐标像点和地面点坐标 publicpublic doubledouble x x y y X X Y Y Z Z privateprivate point point p p newnew point 4 point 4 存取控制点的坐标存取控制点的坐标 privateprivate double double R R newnew double 9 double 9 旋转矩阵旋转矩阵 privateprivate double double a a newnew double 8 double 8 近似值坐标近似值坐标 privateprivate double double L L newnew double 8 double 8 误差方程常数项误差方程常数项 privateprivate double double A A newnew double 8 double 8 6 6 误差方程系数项误差方程系数项 privateprivate intint countcount 0 0 publicpublic voidvoid Y double Y double q q forfor int int n n 0 0 n n 4 4 n n intint m m n n 5 5 Console WriteLine Console WriteLine 请输入第 请输入第 0 0 控制点的坐标 控制点的坐标 n n 1 1 q m q m Convert ToDouble Console ReadLine Convert ToDouble Console ReadLine q mq m 1 1 Convert ToDouble Console ReadLine Convert ToDouble Console ReadLine 精品文档 5欢迎下载 q mq m 2 2 Convert ToDouble Console ReadLine Convert ToDouble Console ReadLine q mq m 3 3 Convert ToDouble Console ReadLine Convert ToDouble Console ReadLine q mq m 4 4 Convert ToDouble Console ReadLine Convert ToDouble Console ReadLine p n xp n x q m q m p n yp n y q mq m 1 1 p n Xp n X q mq m 2 2 p n Yp n Y q mq m 3 3 p n Zp n Z q mq m 4 4 doubledouble aveave 0 0 sumsum 0 0 求比例尺分母 用来求外方位元素求比例尺分母 用来求外方位元素 forfor int int n n 0 0 n n 3 3 n n forfor int int m m n n 1 1 m m 4 4 m m sumsum Math Sqrt Math Pow p n XMath Sqrt Math Pow p n X p m X p m X 2 2 Math Pow p n YMath Pow p n Y p m Y p m Y 2 2 Math Sqrt Math Pow p n xMath Sqrt Math Pow p n x p m x p m x 2 2 Math Pow p n yMath Pow p n y p m y p m y 2 2 aveave sumsum 6 6 doubledouble j j 0 054882 0 054882 k k 0 057034 0 057034 l l 0 036175 0 036175 六个外方位元素的六个外方位元素的 近似值近似值 doubleXsdoubleXs 500215 49 500215 49 doubleYsdoubleYs 4185301 89 4185301 89 doubleZsdoubleZs 1475 56 1475 56 精品文档 6欢迎下载 privateprivate doubledouble sin doublesin double m m returnMath Sin m returnMath Sin m privateprivate doubledouble cos doublecos double m m returnMath Cos m returnMath Cos m publicpublic voidvoid calX calX 计算旋转矩阵计算旋转矩阵 R 0 R 0 cos j cos j cos k cos k sin j sin j sin l sin l sin k sin k R 1 R 1 cos j cos j sin k sin k sin j sin j sin l sin l cos k cos k R 2 R 2 sin j sin j cos l cos l R 3 R 3 cos l cos l sin k sin k R 4 R 4 cos l cos l cos k cos k R 5 R 5 sin l sin l R 6 R 6 sin j sin j cos k cos k cos j cos j sin l sin l sin k sin k R 7 R 7 sin j sin j sin k sin k cos j cos j sin l sin l cos k cos k R 8 R 8 cos j cos j cos l cos l publicpublic voidvoid calJSZ calJSZ 计算像点坐标近似值计算像点坐标近似值 forfor int int n n 0 0 n n 4 4 n n 精品文档 7欢迎下载 a 2a 2 n n f f R 0 R 0 p n X p n X Xs Xs R 3 R 3 p n Y p n Y Ys Ys R 6 R 6 p n Z p n Z Zs Zs R 2 R 2 p n X p n X Xs Xs R 5 R 5 p n Y p n Y Ys Ys R 8 R 8 p n Z p n Z Zs Zs a 2a 2 n n 1 1 f f R 1 R 1 p n X p n X Xs Xs R 4 R 4 p n Y p n Y Ys Ys R 7 R 7 p n Z p n Z Zs Zs R 2 R 2 p n X p n X Xs Xs R 5 R 5 p n Y p n Y Ys Ys R 8 R 8 p n Z p n Z Zs Zs publicpublic voidvoid calXSJZandCSX calXSJZandCSX 计算系数矩阵和常数项计算系数矩阵和常数项 forfor int int n n 0 0 n n 4 4 n n 计算常数项计算常数项 L 2L 2 n n p n xp n x a 2a 2 n n L 2L 2 n n 1 1 p n yp n y a 2a 2 n n 1 1 forfor int int n n 0 0 n n 4 4 n n 计算系数矩阵计算系数矩阵 doubledouble z z R 2 R 2 p n X p n X Xs Xs R 5 R 5 p n Y p n Y Ys Ys R 8 R 8 p n Z p n Z Zs Zs A 2A 2 n n 0 0 R 0 R 0 f f R 2 R 2 p n x p n x z z A 2A 2 n n 1 1 R 3 R 3 f f R 5 R 5 p n x p n x z z A 2A 2 n n 2 2 R 6 R 6 f f R 8 R 8 p n x p n x z z A 2A 2 n n 3 3 p n yp n y sin l sin l p n x p n x p n x p n x cos k cos k p n yp n y sin k sin k f f f f cos k cos k cos l cos l A 2A 2 n n 4 4 f f sin k sin k p n xp n x f f p n x p n x sin k sin k p n yp n y cos k cos k A 2A 2 n n 5 5 p n y p n y A 2A 2 n n 1 1 0 0 R 1 R 1 f f R 2 R 2 p n y p n y z z A 2A 2 n n 1 1 1 1 R 4 R 4 f f R 5 R 5 p n y p n y z z 精品文档 8欢迎下载 A 2A 2 n n 1 1 2 2 R 7 R 7 f f R 8 R 8 p n y p n y z z A 2A 2 n n 1 1 3 3 p n xp n x sin l sin l p n y p n y p n x p n x cos k cos k p n yp n y sin k sin k f f f f sin k sin k cos l cos l A 2A 2 n n 1 1 4 4 f f cos k cos k p n yp n y f f p n x p n x sin k sin k p n yp n y cos k cos k A 2A 2 n n 5 5 p n x p n x publicpublic doubledouble calJSGZS calJSGZS 计算改正数计算改正数 double double ATAT newnew double 6 double 6 8 A8 A 转置转置 double double temptemp newnew double 6 double 6 6 A6 A 转置与转置与 A A 的乘积的乘积 double double X X newnew double 6 double 6 改正数改正数 double double ATLATL newnew double 6 Adouble 6 A 转置与转置与 L L 相乘的积相乘的积 intint n n m m s s forfor n n 0 0 n n 8 8 n n 求求 A A 的转置矩阵的转置矩阵 ATAT forfor m m 0 0 m m 6 6 m m AT m AT m n n AT n AT n m m forfor n n 0 0 n n 6 6 n n 求求 A A 转置与转置与 A A 的乘积的乘积 forfor m m 0 0 m m 6 6 m m temp n temp n m m 0 0 forfor s s 0 0 s s 8 8 s s 精品文档 9欢迎下载 temp n temp n m m AT n AT n s s A s A s m m MA temp MA temp 求逆求逆 forfor n n 0 0 n n 6 6 n n 求求 A A 的转置与的转置与 L L 的乘积的乘积 forfor m m 0 0 m m 8 8 m m ATL n ATL n AT n AT n m m L m L m forfor n n 0 0 n n 6 6 n n 求改正数求改正数 X X forfor m m 0 0 m m 4 4 calX calX calJSZ calJSZ calXSJZandCSX calXSJZandCSX Console WriteLine Console WriteLine 第第 0 0 次迭代的结果次迭代的结果 count count calJSGZS calJSGZS count count 精品文档 11欢迎下载 privateprivate voidvoid MA double MA double c c intint i i j j h h m m constintconstint n n 6 6 doubledouble l l double double q q newnew double n double n 12 12 forfor i i 0 0 i i n n i i 求高斯矩阵求高斯矩阵 forfor j j 0 0 j j 12 12 j j q i q i j j c i c i j j forfor i i 0 0 i i n n i i forfor j j 0 0 j j 12 12 j j 构造单位阵构造单位阵 ifif i i 6 6 j j q i