摄影测量解析空中三角测量课件

1、摄影测量学photogrammetry 概述 航带法解析空三 光束法解析空三 独立模型法解析空三 解析空三的发展1、解析空中三角测量的意义2、解析空中三角测量的目的3、解析空中三角测量的分类4、解析空中三角测量的信息5、影像连接点的类型与设置一 概述概念利用所摄目标地区的摄影像片所提供的摄影测量信息和必要的用以确定平差基准的非摄影测量信息来测定所摄目标地区未知点的物方空间坐标，又称为摄影测量加密。1、解析空中三角测量的意义 不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状 可快速地在大范围内同时进行点位测定，以节省野外测量工作量 不受通视条件限制 区域内部精度均匀，且不受区域大小限制2、解析空中三角测

2、量的目的 为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数 测定大范围内界址点的统一坐标 单元模型中大量地面点坐标的计算 解析近景摄影测量和非地形摄影测量3、解析空中三角测量的分类单模型法航带法区域网法按平差范围航带法独立模型法光束法按数学模型4、解析空中三角测量的信息非摄影测量信息：像片上量测的像点坐标摄影测量信息：大地测量观测值距离角度天文经纬度局部坐标像片外方位元素高差仪记录摄站坐标像片姿态摄站坐标差相对控制条件湖面等高平面圆周共线5、影像连接点的类型与设置人工转刺点仪器转刺点标志点明显地物点数字影像相关转点转刺点标志点明显地物点1、基本思想与流程2、自由航带网的构建3、单航带空中三角测量4、航

3、带法区域网平差 二 航带法空中三角测量1、基本思想与流程 把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理，通过消除航带模型中累积的系统误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标基本思想1、基本思想与流程像点坐标系统误差预改正立体像对相对定向模型连接构建自由航带网航带模型绝对定向航带模型非线性改正加密点坐标计算基本流程2、构建自由航带网（连续法相对定向）构建立体模型2、构建自由航带网（连续法相对定向）模型点坐标模型点坐标计算2、构建自由航带网（连续法相对定向）135246a135246bXYZ2as1s2s31b坐标原点不同比例尺不同各模

4、型有何不同？模型间的异同点归化系数2、构建自由航带网（连续法相对定向）XYZ2as1s2s31b模型连接2、构建自由航带网（连续法相对定向）模型坐标摄站坐标模型点模型坐标计算2、构建自由航带网（单独法相对定向）2135246a135246bXYZ2as1s2s31bXYZ2、构建自由航带网（单独法相对定向）模型坐标摄站坐标3、自由航带网的绝对定向自由航带网比例尺统一绝对位置未知3、自由航带网的绝对定向将控制点的地面测量坐标转换为地面摄影测量坐标重心和重心化坐标的计算绝对定向误差方程式的建立和法方程式的求解绝对定向后坐标的计算重心和重心化坐标的计算误差方程式的建立绝对定向后坐标的建立4、航带模型

5、非线性改正航带网中的误差系统误差偶然误差模型扭曲像点坐标预处理像点坐标的量测误差4、航带模型非线性改正1、二次多项式用一个多项式曲面拟合航带网复杂的变形曲面，使该曲面经过航带网已知点时，所求得坐标变形值与它们实际的变形值相等或使其残差的平方和为最小4、航带模型非线性改正2、二次正形变换多项式用一个二次正形变换多项式曲面拟合航带网的变形曲面，使该曲面经过航带网已知点时，所求得坐标变形值与它们实际的变形值相等或使其残差的平方和为最小4、航带模型非线性改正二次多项式将，视为观测值误差方程五、航带法区域网平差按照单航带法构成自由航带网利用本航带的控制点及与上一航带的公共点进行三维空间相似变换，将整区各

6、航线纳入统一的坐标系中同时解求各航带非线性变形改正系数计算各加密点坐标1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名 高程控制点 平高控制点1、基本思想2、基本流程五、航带法区域网平差各航带分别相对定向、模型连接构成自由航带网。每条航带概略绝对定向第一条根据外业控制点进行绝对定向以后各航带利用控制点及公共点进行计算各航带的重心化坐标非线性改正（整体平差）解求加密点坐标五、航带法区域网平差1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B

7、，O 像片名高程控制点 平高控制点重心化坐标计算区域重心坐标航线重心坐标重心化坐标五、航带法区域网平差误差方程式的建立控制点：公共点：五、航带法区域网平差1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点误差方程矩阵形式5、航带法区域网平差1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点总误差方程5、航带法区域网平差法方程5、航带法区域网平差待定点地面坐标计算将上述坐标反变换到地面坐

8、标6、单航带与航带法区域网平差比较航带法区域网进行平差时，由于航带间存在公共点，可以减少对控制点数据的需求。航带间不需要接边。区域内加密精度一致。1、基本思想与流程2、像片外方位元素和地面点坐标初始值的确定3、误差方程式与法方程式的建立4、解析空中三角测量的精度三 光束法解析空三1、基本思想与流程 以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素基本思想1、基本思想与流程原理图1、基本思想与流程像片外方位元素和地面点

9、坐标近似值的确定逐点建立误差方程式并法化改化法方程式的建立边法化边消元循环分块解求改化法方程式求出每片的外方位元素加密点坐标计算基本流程2、像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定 将每个立体像对进行相对定向和模型连接构建自由航带网，利用航带中的控制点及相邻航线间的公共点对航线进行绝对定向以求得每一张像片的外方位元素和加密点的地面坐标，以此作为未知数的近似值3、误差方程式与法方程式的建立误差方程法方程1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点未知数个数 156203150多余观测数

10、234 150 84观测值个数 （6699）22343、误差方程式与法方程式的建立3、误差方程式与法方程式的建立改化法方程1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名 平高地面控制点 A B C D E F G H I J K L M N O像片外方位元素未知数转 置 对项称带宽航带数3、误差方程式与法方程式的建立改化法方程1234567891011121314151617181920AFKBGLCHMDINEJO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名 平高地面控制点 A B C D E F G H

11、I J K L M N O像片外方位元素未知数转 置 对项称带宽航带中的像片数4、解析空中三角测量的精度理论精度实际精度四 独立模型法解析空三XZYSS高程控制点平高控制点待定点基本思想与流程 把单元模型视为刚体，利用各个单元模型间公共点彼此连接成一个区域。在连接过程中，每个模型只作旋转、缩放和平移。用最小二乘法使各个单元处于最或是的位置。基本思想基本思想与流程基本流程建立单元模型，获得各单元模型的模型坐标利用相邻模型间公共点和所在模型中控制点，各单元模型做三维变换，组成总体法方程式。建立全区域的改化法方程，解算每个单元模型的七个参数。根据变换参数计算每个单元模型待定点的坐标，取公共点均值为最

12、后坐标。三种方法比较数学模型平差单元观测值未知数航带法非线性多项式改正公式整个航带自由航带中各点的摄影测量坐标各航带的多项式改正系数光束法共线方程式每张像片相似投影光束像点坐标各片的外方位元素和待定点坐标独立模型法空间相似变换单元模型模型点坐标各模型空间相似变换参数XZYSS高程控制点平高控制点待定点五 解析空三的发展航带法 解求航线的非线性改正参数 独立模型法 解求模型的相似变换参数 光束法 解求像片的外方位元素及物点坐标 传统摄影加密的三种方法像片坐标初步航带平差计算/量测航线区域网平差计算/量测独立模型相对定向航线构成光束法独立模型法航带法传统的摄影测量目标定位过程 像控测量获得GCP坐

13、标空三加密解算像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 前方交会解算地面点坐标航空摄影外业控制空三加密利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在地面一个或多个基准站上的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测GPS卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，经过GPS载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，以取代地面控制，经采用统一的数学模型和算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法目的是极大地减少甚至完全免除常规空中三角测量所必需的地面控制点，以节省野外控制测量工作量、

14、缩短航测成图周期、降低生产成本、提高生产效率二、GPS辅助空中三角测量单差分方式相对动态GPS定位示意图带GPS的航空摄影GPS辅助空中三角测量XZYSS待定点高程控制点平高控制点作业过程现行航空摄影系统改造及偏心测定带GPS信号接收机的航空摄影解求GPS摄站坐标GPS摄站坐标与摄影测量数据联合平差，以确定目标点位并评定其质量现行航空摄影系统改造机载天线相位中心航摄仪投影中心ASuvw带GPS信号接收机的航空摄影系统GPS天线放大器GPS信号接收机航摄仪天线GPS航空摄影系统的空间偏移YZXGPS摄站坐标解求依照Kalman滤波递推算法，求出每一观测历元时刻机载GPS天线的空间坐标利用插值方法

15、，由相邻两个历元的 GPS天线位置内插航摄仪曝光时刻GPS摄站坐标状态方程观测方程GPS 辅助光束法平差误差方程是在自检校光束法区域网平差基础上顾及投影中心与机载GPS天线相位中心几何关系所得到的一个基础方程法方程仍为镶边带状矩阵,但边宽加大了,而其良好稀疏带状结构并没有破坏。因此可用传统的边法化边消元的循环分块解法求解测区两端必须要布设足够的地面控制点或采用特殊的像片覆盖图投影中心与GPS天线相位中心之几何关系A机载GPS天线相位中心航摄仪投影中心SMZYXuvwxyGPS摄站坐标误差方程顾及动态GPS定位之系统误差线性化之误差方程GPS辅助光束法误差方程将GPS摄站坐标视为带权观测值引入自

16、检校光束法平差所得到的一个基础方程GPS辅助光束法法方程与常规光束法比较法方程边宽加大了,但其良好稀疏带状结构并没有破坏GPS辅助光束法区域网平差法方程系数阵 A B C D E F G H I J K L M N O c r d加密点坐标未知数像片外方位元素未知数附加参数 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19转 置 对项称1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名 平高地面控制点建议采用的地面控制方案中国GPS空三试验区分布图承德 (1998)面积:81000km2黑龙江 (1996199

17、8) 面积:17600km2北京 (19961998) 面积:205km2 天津 (1995)面积:1100km2太原 (1994)面积:10km2中越边界 (19961998) 面积:10700km2海南岛 (19961998) 面积:30000km2总面积：364000km2加密区： 150000km2新疆 (20022004)面积:142000km2酒泉 (2004)面积:32000km2秦岭 (2004)面积:24000km2敦煌 (2004)面积:25000km2太原试验(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地)太原试验结果(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地)1024胶片，RC-30(152mm)，区域为 3 8，Trimble 4000，2s数据更新率全为标志点(常规光束法平差须布设个12平高点和个2高程点)对于1:1000航测成图，检查点不符值： 平面0.5m，高程0.40m对于1: 500航测成图，检查点不符值： 平面0.5m，高程0.35m太原试验(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘