摄影测量学第六章空中三角测量12课件

1、摄影测量学 Photogrammetry1. 概述2. 航带法单航带解析空中三角测量第六章 解析空中三角测量4.独立模型法区域网空中三角测量5.光束法区域网空中三角测量3.航带法区域网空中三角测量1.概述 双像摄影测量，每个像对需测四个控制点，外业工作量大，效率低 一条航带十几个像对 几条航带构成一个区域网解析空中三角测量 24502464244924482465B696B6532447B642B6571.概述2466B6552467B694B65824672466246524642449245024472448野外需要实测量个14个控制点12345678910111213141.概述1.概述

2、 解析空中三角测量是以像片上量测的像点坐标为依据，采用严密的数学模型，按最小二乘法原理，用少量地面控制点为平差条件，在电子计算机上解求测图所需控制点的地面坐标。 空中三角测量是双像解析摄影测量的扩展，后者是以一个像对作为计算范围，根据两张像片的内在几何关系，用一定数量的控制点解求待定点的地面坐标，空三也是如此，只是计算范围扩大到一条航带或多条航带，也称加密。 把野外实测的控制点称为像片控制点，根据加密方法算得的控制点称为加密点。1.概述 平高控制点 高程控制点 加密点(待求点)区域网平差的优点： 精度高：在整个区域内合理地配赋偶然误差； 效率高：减少了野外控制点的数量1.概述 加密点(Pass

3、 point)1.概述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 摄影测量平差计算时，区域内部精度均匀，且不受区域大小限制空中三角测量的目的： 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1.概述空中三角测量的分类： 按阶段可以分为模拟空中三角测量、解析空三和数字空三。 模拟空中三角测量采用图解法或光学机械法，在全能型立体测图仪上根据摄影过程的几何反转原理建立航带模型，实现控制点的加密。 解析的是利用计算机，

4、根据人工观测方法在坐标量测仪或解析测图仪上量测的像点坐标，采用一定的数学模型计算出待定点的地面坐标。 数字空三又称自动空三，它不需要模拟的或解析的坐标量测仪器，而是直接在计算机屏幕显示的数字影像上，自动或半自动地采集加密点的像点坐标，进而计算出待定点的地面坐标。 数字空三已成为主流的作业方式，但数字空三仍然沿用解析空三的数学模型。1.概述空中三角测量的分类： 双像解析摄影测量就是单模型的解析空三。 单航带空三是以一条航带为加密单元进行平差计算。 区域网空三是以若干条航线作为加密区域，按最小二乘法进行整体平差运算，以取得加密点的最或然值。1.概述空中三角测量的分类： 航带法空三是以一条航带作为平

5、差的基本单元，将模型点的摄影测量作为观测值，根据地面控制点的摄影测量坐标和地面坐标应相等以及相邻航带公共点坐标应相等为条件，用平差解求航带网的非线性变形改正系数，从而求出各加密点的地面坐标。 观测值: 航带的地面摄影测量坐标 数学模型：非线性变形改正公式1.概述空中三角测量的分类：独立模型法是以单元模型为平差单元，以模型坐标为观测值，根据地面控制点的摄影测量坐标和地面坐标应相等以及相邻模型公共点、公共摄站点的摄影测量坐标应相等为条件，确定每一个单元模型的旋转、平移和缩放参数，从而求出各加密点的地面坐标。 观测值: 模型坐标 数学模型：空间相似变换公式1.概述空中三角测量的分类：光束法区域网平差

6、是以一张像片组成的一束光线作为平差的基本单元，以中心投影的共线方程作为平差的数学模型，以像点坐标为观测值，根据相邻像片公共交会点坐标相等、控制点的加密坐标与地面坐标相等为条件，解求出每张像片的外方位元素和加密点的地面坐标。 观测值: 像点坐标 数学模型：共线方程1.概述2. 航带法单航带解析空中三角测量航带法单航带解析空三 利用连续法相对定向建立的各立体模型内在的几何关系，建立自由航带网模型，然后根据控制点条件，按最小二乘原理进行平差，计算航带模型的非线性变形改正系数，最后求的各加密点的地面坐标。 是航带法区域网平差的基础 航带法区域网平差的成果则为光束法区域网平差提供理想的近似值。基本思想把

7、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。2. 航带法单航带解析空中三角测量一、航带法单航带解析空中三角测量的主要解算过程作业流程 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2. 航带法单航带解析空中三角测量一、航带法单航带解析空中三角测量的主要解算过程主要步骤1. 像点坐标量测与系统误差改正。2. 连续法相对定向建立单个模型：建立起的航带内各单个模型的像空间辅助坐标系，其特点是各模型的

8、像空间辅助坐标系统，坐标轴向都保持彼此平行，但模型比例尺各不相同，坐标原点也不一致。3. 航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起来统一的航带网模型： 航带内各单个模型建立之后，以相邻两模型重叠范围内三个连接点高度应相等为条件，从航带的左端至右端的方向，逐个模型的归化比例尺，统一坐标原点，使全航带内所有模型连接成一个统一的自由航带网模型。统一后的模型点坐标为摄影测量坐标系坐标。2. 航带法单航带解析空中三角测量一、航带法单航带解析空中三角测量的主要解算过程主要步骤4. 航带网模型的绝对定向：建立的航带网模型是摄影测量坐标系，还需要根据地面控制点，把摄影测量坐标变换为地面摄影测量坐标。即将整个

9、航带网按控制点的摄影测量坐标和地面摄影测量坐标，进行空间相似变换，完成航带网模型的绝对定向。使整个航带网的摄影测量坐标纳入到地面摄影测量坐标系中。5. 航带网模型的非线性改正：在模型连接的过程中，单个模型的偶然误差和系统误差会传递到下一个模型中去，会使航带模型产生扭曲变形，所以航带网模型还要进行非线性改正。2. 航带法单航带解析空中三角测量二、立体模型的模型点坐标计算自由航带网的构成包括两部分： 像对的相对定向和模型的连接。2. 航带法单航带解析空中三角测量自由航带网的构成包括两部分：相对定向 航带中第一像对定向：选定的像空间辅助坐标系与左片的像空间坐标系相重合，即左片的角元素全为零。完成相对

10、定向后，得出右片相对与左片的三个角元素，即是右片的像空间坐标系相对于像空间辅助坐标系的角元素。 第二像对及以后像对相对定向：第二像对以后各像对中左片的三个角元素，均取前一个像对中右片的角元素作为固定值，在完成相对定向过程中保持不变，只改变像对中的右片。 完成相对定向后的特点：各模型的像空间辅助坐标系坐标轴向都保持平行，模型比例尺各不相同，坐标原点也不一致。二、立体模型的模型点坐标计算2. 航带法单航带解析空中三角测量自由航带网的构成包括两部分：模型连接航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起统一的航带网模型。 相对定向完成以后，各像对的像空间辅助坐标都纳入到统一的坐标系中，各模型的基线分量b

11、x彼此平行。但是各模型的基线分量bx是各自独立选取的，这样就造成了各模型的比例尺大小不一致，若要将航带内所有模型连接构成航带网，必须要进行各模型之间比例尺的归算。 航带内各单个模型建立以后，以相邻两模型重叠范围内三个连接点的高度应相等为条件，沿航带从左至右，逐个模型的归化比例尺，统一坐标原点，使全航带各模型连接成一个统一的自由航带网模型，将模型点的坐标换算到摄影测量坐标系中。三、自由航带网的构成模型连接的实质就是比例尺归化，然后计算模型点坐标。2. 航带法单航带解析空中三角测量比例尺归化 相邻模型间比例尺的不同，必然反映在模型之间公共连接点的相对高程不等，即公共连接点的模型坐标Z不等。故可用在

12、考虑了航高差之后的公共连接点在前后两模型中的高程应相等来求解比例尺归化系数。将归化系数乘后一模型坐标，即可将后一模型归化为前一模型的同一比例尺，这样就统一了模型的比例尺。三、自由航带网的构成归化系数2. 航带法单航带解析空中三角测量三、自由航带网的构成135246a135246bX1Y1Z1M1:2aS1S2S3M2:1bX2Y2Z2bxbzby24492450244824472. 航带法单航带解析空中三角测量S1Z1Y1X1Z2Y2X2S2ZXYD24502449S3Z3Y3X3Z4Y4X4S424482447以航带中第一张像片的像空间坐标系为像空间辅助坐标，以后各像对的像空间辅助坐标彼此平

13、行A第一个模型任意点的模型坐标2. 航带法单航带解析空中三角测量三、自由航带网的构成：模型点摄影测量坐标的计算第一个模型左摄站坐标 第一个模型右摄站点坐标2. 航带法单航带解析空中三角测量三、自由航带网的构成：模型点摄影测量坐标的计算第j个模型右摄站点坐标(j=2, 3,4,5,)第j个模型任意点的模型坐标(j=2, 3,4,5,)第j 个模型以左摄站为原点的像空间辅助坐标系中的模型点坐标第j 个模型以右摄站为原点的像空间辅助坐标系中的模型点坐标 目的：是将摄影测量坐标系中的航带模型坐标转换到地面摄影测量坐标系中，得到像控点和加密点的地面摄影测量坐标，与单模型的绝对定向相同。 控制点的地面摄影

14、测量坐标的计算：在航带网的两端，分别选定1和2两个控制点，根据这两点的地面测量坐标和摄影测量坐标，将测区内所有地面控制点的地面测量坐标和对应的摄影测量坐标都换算为以1点为坐标原点的坐标。同时，将自由航带网内所有加密点的摄影测量坐标也换算为以1点为原点的坐标。2. 航带法单航带解析空中三角测量四、航带模型的绝对定向YtXt1XpYp设1, 2点的大地坐标差Xt , Yt，对应的摄影测量坐标差为Xp , Yp2. 航带法单航带解析空中三角测量四、航带模型的绝对定向正变换(由大地坐标系到地面摄影测量坐标系的坐标变换)求得三参数后，将所有地面控制点的大地坐标变换为地面摄影测量坐标。 (Xt1, Yt1

15、)为第一个控制点的大地坐标，算得的地面摄影测量坐标也是以第一点为坐标原点。 经如此变换后，坐标原点一致，比例尺也近似相等。2. 航带法单航带解析空中三角测量四、航带模型的绝对定向坐标重心化：将以第1点为原点的地面摄影测量坐标与摄影测量坐标做重心化处理。2. 航带法单航带解析空中三角测量四、航带模型的绝对定向重心坐标重心化坐标 类似于单模型的绝对定向，把航带模型作为一个整体，作空间相似变换，计算模型点的地面摄影测量坐标概值 误差方程：2. 航带法单航带解析空中三角测量四、航带模型的绝对定向控制点的地面坐标X方向应与航带大致平行，否则要先期对地面坐标作必要的换算由于航带模型经绝对定向后，还要作非线

16、性变形改正，所以绝对定向无需迭代，只作一次趋近，称为概略定向，经绝对定向后算得模型点的地面摄影测量坐标概值2. 航带法单航带解析空中三角测量四、航带模型的绝对定向S1S2S3S41234dbz1123S44XZS2S32. 航带法单航带解析空中三角测量五、航带模型非线性改正 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，此曲面即为航带网的非线性变形曲面。 常用的多项式有两种类型：一是对XYZ分别采用一般多项式做非线性变形改正2. 航带法单航带解析空中三角测量五、航带模型非线性改正任意模型点的重心化概略坐标经非线性变形改正后应等于重心化地面摄影测量坐标。 常用的多项式有两种类型：一是对XYZ分别采用一般多项式做非线性变形改正，另一是XY采用正形变换，Z采用多项式。 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，并且由多项式曲面上一点变换到航带网无变形曲面上相应点时应保持该点处在极小范围内相应线段的夹角不变(保角变换)2. 航带法单航带解析空中三角测量五、航带模型非