第5章近景摄影测量控制

1、第五章 近景摄影测量的控制 第5章近景摄影测量控制 第5章近景摄影测量控制 一、近景摄影测量控制的目的一、近景摄影测量控制的目的 1、把所构建的近景摄影测量网纳入到给定、把所构建的近景摄影测量网纳入到给定 的物方空间坐标系中；的物方空间坐标系中； 2、利用多余的控制（包括控制点和相对控、利用多余的控制（包括控制点和相对控 制）加强近景摄影测量网的强度；制）加强近景摄影测量网的强度； 3、利用多余的控制点和相对控制检查近景、利用多余的控制点和相对控制检查近景 摄影测量的精度和可靠性。摄影测量的精度和可靠性。 第5章近景摄影测量控制 二、控制点与相对控制二、控制点与相对控制 控制点与相对控制是近景

2、摄影测量中使用控制点与相对控制是近景摄影测量中使用 的两类控制。的两类控制。 1、控制点、控制点 控制点通常是控制点通常是 布设在被测目标布设在被测目标 上或其周围的已上或其周围的已 知坐标的标志点。知坐标的标志点。 水轮机叶片水轮机叶片 2、控制点的测定精度要求、控制点的测定精度要求 待定点坐标的中误差m由控制点坐标中误差m 控和摄影测量中误差m摄组成。 22 摄控 mmm 为使控制点坐标中误差m控对待定点坐标的中 误差m不产生影响，应使 3/ 摄控 mm 摄影测量中 误差m摄可预 先估算 3、相对控制、相对控制 相对控制是指在近景摄影测量中布置在物方相对控制是指在近景摄影测量中布置在物方

3、空间的未知点间的某种已知几何关系。空间的未知点间的某种已知几何关系。 如：已知的长度；如：已知的长度； 已知的角度；已知的角度； 未知点位于同未知点位于同 一平面；一平面； 未知点位于同未知点位于同 一直线；一直线； 第5章近景摄影测量控制 一、方法一、方法 前方交会测量控制点的平面坐标；前方交会测量控制点的平面坐标； 三角高程测量控制点的高程；三角高程测量控制点的高程； 前方交会前方交会+三角高程方法三角高程方法 二、原理二、原理 1、前方交会、前方交会-计算平面坐标计算平面坐标 *已知已知A点坐标点坐标 (XA,YA), B0点坐标为点坐标为(XB,YB) -P0点为待求点点为待求点(XP

4、,YP) *夹角夹角 A、 B可由经纬仪（全站仪）测得可由经纬仪（全站仪）测得 B0(XB,YB) P0(XP,YP) ctgBctgA XXctgAYctgBY Y ctgBctgA YYctgAXctgBX X BABA P BABA P (2) 若坐标系原点若坐标系原点D与与 A点重合，点重合， 计算公式计算公式(2)可简可简 化为化为 B0(XB,YB) P0(XP,YP) 则则A点坐标为点坐标为(0,0) ctgBctgA XctgAY Y ctgBctgA YctgAX X BB P BB P (3) *若若A点与点与B0点连线点连线 作为坐标系作为坐标系Y轴，轴， 则计算公式可简

5、化为则计算公式可简化为 ctgBctgA ctgAS Y ctgBctgA S X AB P AB P B0(0,SAB) P0(XP,YP) 则：则： A点坐标为点坐标为(0,0)， B0点坐标为点坐标为(0,SAB) 第5章近景摄影测量控制 2、三角高程、三角高程-确定高程坐标确定高程坐标 假设假设A、B间水平距离已知间水平距离已知 *已知：已知： A点平面坐标为点平面坐标为(0,0) B点平面坐标为点平面坐标为(0,S) P点平面坐标已求点平面坐标已求 出，为出，为 (XP,YP) *从从A点测得点测得P点的垂直角为点的垂直角为VA *从从B点测得点测得P点的垂直角为点的垂直角为VB 如

6、何确定如何确定P P点高程点高程Z ZP P =? =? 第5章近景摄影测量控制 *解决办法：解决办法： 可分别由可分别由A、B两站按三角高程计算两站按三角高程计算P点高程点高程 *疑问：疑问： 须已知须已知A、B点的高程点的高程 -A、P点间平面点间平面 距离距离b可计算：可计算： 22 PP YXb -B、P点间平面点间平面 距离距离a可计算：可计算： 2222 )()()(SYXYYXXa PPBPBP 则，则，A、P点间高差可计算：点间高差可计算： AAP tgvbh B、P点间高差可计算：点间高差可计算： BBP tgvah 第5章近景摄影测量控制 则，则，P点高程为：点高程为： A

7、AAPAP tgvbHhHH BBBPBP tgvaHhHH 也可以为：也可以为： 前提为已知前提为已知A、B点的高程点的高程 若测量中没有误差，若测量中没有误差， 则则P点高程可任取其点高程可任取其 中之一（可假设测站点高程为某常数）。中之一（可假设测站点高程为某常数）。 第5章近景摄影测量控制 测量中不可避免存在误差！测量中不可避免存在误差！ 若分别从测站若分别从测站A、B测得的测得的P点高程差值小于点高程差值小于 设定的精度要求，则取其均值即可。但条件设定的精度要求，则取其均值即可。但条件 是必须已知是必须已知A、B的高程或的高程或A、B间高差。间高差。 第5章近景摄影测量控制 三、精度

8、分析三、精度分析 应明确各符号的含义应明确各符号的含义 2222 2 22 2 2 )()( sinS b m S a m bam M BAP mA、mB:测站点测站点A、B的点位中误差；的点位中误差； m:内角内角A、B的测角中误差；的测角中误差； S:基线基线AB的长度；的长度； 1、平面精度分析、平面精度分析 第5章近景摄影测量控制 应明确各符号的含义应明确各符号的含义: 22 2 22 )() cos (tan mS mM Sh mS:测站点与待定点间的距离中误差；测站点与待定点间的距离中误差； ma:垂直角的测角中误差；垂直角的测角中误差； a:垂直角；垂直角； g:交会角交会角 2

9、、高程精度分析、高程精度分析 第5章近景摄影测量控制 思考：思考： 测站测站A、B的的 坐标如何得坐标如何得 到？到？ 第5章近景摄影测量控制 四、测站点的确定四、测站点的确定 不关注坐标系的绝对位置，为自由坐不关注坐标系的绝对位置，为自由坐 标系。标系。 两个测站的情况下，确定基线间长度两个测站的情况下，确定基线间长度 即可确定两测站的坐标。即可确定两测站的坐标。（平面坐标） （平面坐标） 第5章近景摄影测量控制 第5章近景摄影测量控制 基线的确定方法：基线的确定方法： 1、钢尺、皮尺；、钢尺、皮尺； 2、铟瓦尺；、铟瓦尺； 3、测距仪；、测距仪； 4、标准尺法。、标准尺法。 第5章近景摄影

10、测量控制 标准尺法标准尺法 在测量基线的前方，水平放置一在测量基线的前方，水平放置一 根高精度的标准尺，按前方交会方法根高精度的标准尺，按前方交会方法 测得尺上两点的坐标后，计算其长度，测得尺上两点的坐标后，计算其长度， 求出它与真尺长的比值，改化基线长求出它与真尺长的比值，改化基线长 度。度。 第5章近景摄影测量控制 步骤：步骤： 1、 根据实际情根据实际情 况安置两测站况安置两测站A、 B后，近似量取后，近似量取 基线长度基线长度SAB作作 为初值；为初值； 2、 在测量基线的前方，水平放置一根高在测量基线的前方，水平放置一根高 精度的标准尺，在其上选取两个刻划精度的标准尺，在其上选取两个

11、刻划M、 N，做出标记，其真长记为，做出标记，其真长记为SMN ； 第5章近景摄影测量控制 步骤：步骤： 4、在两测站、在两测站A、B安置经纬仪，按前方安置经纬仪，按前方 交会法分别测量交会法分别测量M、N 两点的水平角；两点的水平角； 3、确定起始方向线；、确定起始方向线； 第5章近景摄影测量控制 5、按前方交会公式计算、按前方交会公式计算M、N两点的两点的 平面坐标平面坐标 ； 6、计算、计算M、N两点间的距离，记为两点间的距离，记为 SMN ； 22 )()( NMNMMN YYXXS 8、求解测量基线长度、求解测量基线长度 SAB= l SAB 7、计算比例尺归划系数、计算比例尺归划系

12、数 l=SMN /SMN 第5章近景摄影测量控制 如果标准尺放置不水平如果标准尺放置不水平 第5章近景摄影测量控制 1、 根据实际情况安置两测站根据实际情况安置两测站A、B后，后， 近似量取基线长度近似量取基线长度SAB作为初值；作为初值； 2、 在测量基线的前方，放置一根高精在测量基线的前方，放置一根高精 度的标准尺，在其上选取两个刻划度的标准尺，在其上选取两个刻划M、 N，做出标记，其真长记为，做出标记，其真长记为SMN ； 步骤：步骤： 4、在两测站、在两测站A、B安置经纬仪，按前安置经纬仪，按前 方交会法分别测量方交会法分别测量M、N 两点的水平两点的水平 角，按三角高程法测量角，按三

13、角高程法测量M、N 两点的两点的 垂直角；垂直角； 5、按前方交会公式计算、按前方交会公式计算M、N两点的两点的 平面坐标平面坐标 ；按三角高程公式计算；按三角高程公式计算M、N 两点的高程；两点的高程； 6、计算、计算M、N两点间的距离，记为两点间的距离，记为 SMN ； 222 )()()( NMNMNMMN ZZYYXXS 第5章近景摄影测量控制 8、求解测量基线长度、求解测量基线长度 SAB= l SAB 7、计算比例尺归划系数、计算比例尺归划系数 l=SMN /SMN 此基线长度为此基线长度为:水平距离？水平距离？ 空间距离？空间距离？ 水平距离！水平距离！ 第5章近景摄影测量控制

14、五、有关注意事项五、有关注意事项 1、起始方向线的确定方法、起始方向线的确定方法 a、对称目标法；、对称目标法； b、内标志法；、内标志法； c、外标志法；、外标志法； d、旋转仪器法；、旋转仪器法； e、平行光管法；、平行光管法； 第5章近景摄影测量控制 2、测站高差的确定、测站高差的确定 a、经纬仪水准法；、经纬仪水准法； 第5章近景摄影测量控制 b、引点测高差法；、引点测高差法； 第5章近景摄影测量控制 c、若基座变动，须重新确定高差。、若基座变动，须重新确定高差。 第5章近景摄影测量控制 六、关于高精度测量控制网六、关于高精度测量控制网 第5章近景摄影测量控制 宝鸡桥梁厂钢结构车间内宝

15、鸡桥梁厂钢结构车间内 的工业测量控制网的工业测量控制网 按大地测按大地测 量的边角量的边角 网平差。网平差。 第5章近景摄影测量控制 一、建立的目的一、建立的目的 1、用于摄影机检定、用于摄影机检定 2、用于摄影测量理论的研究、用于摄影测量理论的研究 3、用于实测目标形状或运动状态、用于实测目标形状或运动状态 第5章近景摄影测量控制 二、室内控制场的布设原则二、室内控制场的布设原则 第5章近景摄影测量控制 室内三维控制实验场全景室内三维控制实验场全景 第5章近景摄影测量控制 第5章近景摄影测量控制 室内控制场的布设原则室内控制场的布设原则 1、足够数量的三维控制点；、足够数量的三维控制点； 2

16、、控制点应分布均匀，在空间上有、控制点应分布均匀，在空间上有 足够延伸；足够延伸； 3、留有摄影空间；、留有摄影空间； 第5章近景摄影测量控制 一、定义一、定义 均匀分布有一定数量已知坐标的控制点的可均匀分布有一定数量已知坐标的控制点的可 携带框架，称为活动控制系统。携带框架，称为活动控制系统。 第5章近景摄影测量控制 第5章近景摄影测量控制 第5章近景摄影测量控制 第5章近景摄影测量控制 二、建立活动控制系统的目的二、建立活动控制系统的目的 1、被测目标较小，数量较多且处在不、被测目标较小，数量较多且处在不 同的位置；同的位置； 2、不宜采用常规测量方法在现场实施、不宜采用常规测量方法在现场

17、实施 控制测量；控制测量； 3、用于长途运输后摄影机的检校。、用于长途运输后摄影机的检校。 第5章近景摄影测量控制 三、活动控制系统的测量方法三、活动控制系统的测量方法 1、普通工程测量方法、普通工程测量方法 2、三维坐标量测仪测量、三维坐标量测仪测量 3、摄影测量方法、摄影测量方法 第5章近景摄影测量控制 主要的相对控制形式主要的相对控制形式 距离相对控制（点与点之间距离）距离相对控制（点与点之间距离） 平面相对控制（共面）平面相对控制（共面） 直线相对控制（共线）直线相对控制（共线） 角度相对控制角度相对控制 第5章近景摄影测量控制 相对控制的使用可采用两种方式处理： 相对控制看作观测值，

18、此时应列误差方 程式与其它误差方程式一并解算； 相对控制看作真值，此时所列方程式为 制约条件，加强所构建模型的强度； 第5章近景摄影测量控制 LXBXBAtV uucc 相对控制看作观测值 LLLL LXBV P PS LXBXBAtV uucc 相对控制看作真值 SSS LXB P PS 第5章近景摄影测量控制 距离相对控制(作为观测值) 设两物点为Si、Sj，其间距离经量测为Lij，两 物点坐标分别为（Xi、Yi 、Zi ）、（Xj、Yj 、 Zj ），有 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF 若函数Fi,j的近似值为Fi,j，改正数为 Fi,j， 有， 0

19、 , ijijji FFF （1） （2） 第5章近景摄影测量控制 其中Fi,j的值是趋近计算中，根据式（1）计算。 将式（2）线性化， 0 , j j j j j j i i i i i i ij ij ij ijijji Z Z F Y Y F X X F Z Z F Y Y F X X F L L F F FFF 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF （3） 第5章近景摄影测量控制 其中： 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF Lijijijij ij vLLLL L F 22 ijii i XXXX X F )(2 iji

20、i i YYYY Y F )(2 ijii i ZZZZ Z F )(2 第5章近景摄影测量控制 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF jjij j XXXX X F )(2 jjij j YYYY Y F )(2 jjij j ZZZZ Z F )(2 代入式（3）有 第5章近景摄影测量控制 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF 0)(2)(2)(2 )(2)(2)(22 jjijjijji ijiijiijiijijij ZZZYYYXXX ZZZYYYXXXLLF Lij=VL ij ij j j j i i i jijij

21、ijijijiL L F Z Y X Z Y X ZZYYXXZZYYXXv 2 )()()()()()( LLLL LXBV 第5章近景摄影测量控制 距离相对控制(作为真值) jijijiji jijiijji FZZYYXX FFLF , 200200200 , 2 , )()()( 设两物点为Si、Sj，其间距离为Lij作为真值，两 物点坐标分别为（Xi、Yi 、Zi ）、（Xj、Yj 、Zj ）， 有 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF 第5章近景摄影测量控制 0)()()( 2222 , jijijiijji ZZYYXXLF 2 , )(2)(2)(2 )(2)(2)(2 ijjjijjijji ijiijiijijiji LZZZYYYXXX ZZZYYYXXXFF 2 )()()()()()