摄影测量实验报告(空间后方交会-前方交会)

空间前方交会-空间前方交会程序编程试验一．试验目的要求把握运用空间前方交会-空间前方交会求解地面点的空间位置。学会运用空间前方交会的原算机编程语言实现空间前方交会的过程然后依据空间前方交会所得的两张像片的内外方位元素言实现此过程。二．仪器用具计算机、编程软件〔MATLAB〕三．试验数据左片右片地面摄影测量坐标试验数据包含四个地面掌握点〔GCP〕的地面摄影测量坐标及在左右像片中的像平面坐标。5左片右片地面摄影测量坐标点号xyxyXYZGCP116.01279.963-73.9378.7065083.2055852.099527.925GCP288.5681.134-5.25278.1845780.025906.365571.549GCP313.362-79.37-79.122-78.8795210.8794258.446461.81GCP482.24-80.027-9.887-80.0895909.2644314.283455.484151.75881.555-39.95378.463214.618-0.231-76.0160.036349.88-0.792-42.201-1.022486.243-1.346-7.706-2.112548.135-79.962-44.438-79.736内方位元素：f=152.000mm，x0=0，y0=0四．试验框图GCP的像点坐标xy确定初始值ψ=ω=κ=0，Xs，Ys，Zs计算旋转矩阵R计算像点在像空间坐标系中的近似值〔x〕,〔y〕,并组成误差方程的常数项l计算误差方程的系数项组成系数矩阵A组成法方程式，计算系数A’A常数项A’L求解外方位元素计算ψ、ω、κ、Xs、Ys、Zs改正后的值改正数是否小于限差？大于小于计算完毕此过程完成空间前方交会求解像片的外方位元素，其中改正数小于限差〔0.00003，相当于0.1’的角度值〕为止。在这个过程中承受迭代的方法，是外方位元素渐渐收敛于理论值，每次迭代所得的改正数都应加到上一次的初始值之中。输入所需计算点的像平面坐标x1,y1输入所需计算点的像平面坐标x1,y1；x2,y2R1,R2计算像点在左右X1Y1Z1，X2Y2Z2BxByBz计算个点在左右像片中的的投影系数N1 N2计算地面所求点在地面摄影测量坐标系中的坐标XA YA ZA计算完毕，精度评定在空间前方交会中运用的数学模型为共线方程确定sP的坐标的平均值作为左片s和YsGCPXsYs的初始值。Zs可取地面全部GCPZ坐标的平均值再加上航高。空间前方交会的数学模型为：五．试验源代码functionMain_KJQHFJHglobalRg1g2mGacb1b2;m=10000;a=5;c=4;feval(@shuru); %调用shuru〔〕shurujcp〔〕函数完成像点及feval(@shurujcp); %CCP有关数据的输入; 调用〔函数完成空间前方、%%%%%%单位权中误差%%%% %前方交会计算解得外方位元素globalV1V2; %由于以上三个函数定义在外部文件中故需VV=[]; fori=1:2*cVV(i)=V1(i);VV(2*i+1)=V2(i);end负:”);disp(m0); %计算单位权中误差并将其输出显示GCP像点坐标及地面摄影测量坐标系坐标的函数和输入所求点像点坐标函数：functionshurujcpglobalcm;m=input(”摄影比例尺：”); 像点坐标数据函数并分别将其c=input(”GCP的总数=”); %存入到不同的矩阵之中disp(”GCP左片像框标坐标：”);globalg1;g1=zeros(c,2);i=1;whilei<=cm=input(”x=”);n=input(”y=”);i=i+1;enddisp(”GCP右片像框标坐标：”);globalg2;g2=zeros(c,2);i=1;whilei<=cm=input(”x=”);n=input(”y=”);i=i+1;end%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%functionshuruglobala;a=input(”计算总像对点数=”); %完成想计算所需的像平面坐标globalb1; ，存入不同的矩阵中b1=zeros(a,2);左片像点坐标：”)i=1;whilei<=am=input(”x=”);n=input(”y=”);i=i+1;end%%globalb2;右片像点坐标：”)i=1;whilei<=am=input(”x=”);n=input(”y=”);i=i+1;end%%globalc;c=input(”GCP的总数=”);disp(”GCP摄影测量系坐标：”)globalG;i=1;whilei<=cm=input(”X=”);n=input(”Y=”);v=input(”Z=”);i=i+1;end%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%空间前方交会和前方交会函数：functionXYZ=MQZqianfangjhglobalR1R2afb1b2RaRb;globalX1X2;R1=Ra;R2=Rb;R1=zeros(3,3);R2=zeros(3,3);globalg1g2GV1V2VWFcQXXQXX1QXX2;xs0=(G(1,1)+G(3,1))/2;ys0=(G(1,2)+G(3,2))/2;[Xs1,Ys1,Zs1,q1,w1,k1R]=houfangjh(g1,xs0,ys0); R1=R;V1=V;WF1=WF;save”左片外方位元素为.txt”WF-ascii %将计算所得的外方位元素存入到.txt%文件中fori=1:cg1(i,1)=g1(i,1)+V1(2*i-1);g1(i,2)=g1(i,2)+V1(2*i);endsave左片像点坐标.txtg1-asciixs0=(G(2,1)+G(4,1))/2;ys0=(G(2,2)+G(4,2))/2;[Xs2,Ys2,Zs2,q2,w2,k2R]=houfangjh(g2,xs0,ys0); R2=R;V2=V;WF2=WF;save”右片外方位元素为.txt”WF–ascii %将计算所得的外方位元素存入到.txt%文件中fori=1:cg2(i,1)=g2(i,1)+V2(2*i-1);g2(i,2)=g2(i,2)+V2(2*i);endsave右片像点坐标.txtg2-asciiX1=zeros(a,3);X2=zeros(a,3);fori=1:ass=[b1(i,1);b1(i,2);-f];dd=[b2(i,1);b2(i,2);-f];xx=R1*ss;endglobalXs1Xs2Ys1Ys2Zs1Zs2;BX=Xs2-Xs1;BY=Ys2-Ys1;BZ=Zs2-Zs1;globalN1N2;N1=zeros(1,a);N2=zeros(1,a);fori=1:aN1(1,i)=(BX*X2(i,3)-BZ*X2(i,1))/(X1(i,1)*X2(i,3)-X2(i,1)*X1(i,3));N2(1,i)=(BX*X1(i,3)-BZ*X1(i,1))/(X1(i,1)*X2(i,3)-X2(i,1)*X1(i,3));end globalXYZ;XYZ=zeros(a,3);fori=1:aXYZ(i,1)=Xs1+N1(1,i)*X1(i,1);XYZ(i,3)=Zs1+N1(1,i)*X1(i,3);enddisp(”左片外方位元素为:Xs Ys Zs ψ ω disp(WF1);disp(”左片外方位元素协因素阵为：”);disp(QXX1);左片像点坐标为：”)disp(g1)disp(”右片外方位元素为:Xs Ys Zs ψ ω disp(WF2);右片外方位元素协因素阵为：”)disp(QXX2)右片像点坐标为：”)disp(g2)disp(XYZ);save”XYZ.txtXYZ-ascii XYZ.txt文件中%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%function[Xs,Ys,Zs,q,w,kR]=houfangjh(g1,Xs0,Ys0) %计算像片外方位元素%%%%%%%%%%globalfGmcb1b2;f=0.152;Xs=Xs0;Ys=Ys0;q=0;w=0;k=0;while1 %实现一个永真循环，是改正数小于限差以后跳出循环a1=cos(q)*cos(k)-sin(q)*sin(w)*sin(k);a2=-cos(q)*sin(k)-sin(q)*sin(w)*cos(k);a3=-sin(q)*cos(w);b1_=cos(w)*sin(k);b3=-sin(w);c1=sin(q)*cos(k)+cos(q)*sin(w)*sin(k);c3=cos(q)*cos(w);R=[a1,a2,a3;b1_,b2_,b3;c1,c2,c3];aX=[];aY=[];aZ=[];fori=1:caX(i)=a1*(G(i,1)-Xs)+b1_*(G(i,2)-Ys)+c1*(G(i,3)-Zs);aY(i)=a2*(G(i,1)-Xs)+b2_*(G(i,2)-Ys)+c2*(G(i,3)-Zs);aZ(i)=a3*(G(i,1)-Xs)+b3*(G(i,2)-Ys)+c3*(G(i,3)-Zs);endfori=1:cxj(i)=-f*aX(i)/aZ(i);yj(i)=-f*aY(i)/aZ(i);enda11=[];a12=[];a13=[];a14=[];a15=[];a16=[];a21=[];a22=[];a23=[];a24=[];a25=[];a26=[];fori=1:ca11(i)=(a1*f+a3*g1(i,1))/aZ(i);a12(i)=(b1_*f+b3*g1(i,1))/aZ(i);a13(i)=(c1*f+c3*g1(i,1))/aZ(i);a21(i)=(a2*f+a3*g1(i,2))/aZ(i);a22(i)=(b2_*f+b3*g1(i,2))/aZ(i);a23(i)=(c2*f+c3*g1(i,2))/aZ(i);a14(i)=g1(i,2)*sin(w)-(g1(i,1)*(g1(i,1)*cos(k)-g1(i,2)*sin(k))/f+f*cos(k))*cos(w);a15(i)=-f*sin(k)-g1(i,1)*(g1(i,1)*sin(k)+g1(i,2)*cos(k))/f;a16(i)=g1(i,2);a24(i)=-g1(i,1)*sin(w)-(g1(i,2)*(g1(i,1)*cos(k)-g1(i,2)*sin(k))/f-f*sin(k))*cos(w);a25(i)=-f*cos(k)-g1(i,2)*(g1(i,1)*sin(k)+g1(i,2)*cos(k))/f;a26(i)=-g1(i,1);endfori=1:clx(i)=g1(i,1)-xj(i);ly(i)=g1(i,2)-yj(i);endfori=1:c(i);A(2*i-1,6)=a16(i);A(2*i,1)=a21(i); A(2*i,2)=a22(i); A(2*i,3)=a23(i); A(2*i,5)=a25(i);A(2*i,6)=a26(i);endfori=1:cL(2*i-1,1)=lx(i);L(2*i,1)=ly(i);endXs=Xs+X(1,1);Ys=Ys+X(2,1);Zs=Zs+X(3,1);q=q+X(4,1);w=w+X(5,1);k=k+X(6,1);Xabs=abs(X);aaa=max(Xabs);ifaaa<0.00003 break; %后跳出循环，计算结果已经收敛endendglobalV;V=L”;globalWFQXX;QXX=A”*A;六．试验结果Xs,Ys,Zs,ψ、ω、κ、为：5.0001950e+003 5.0007250e+003 2.0202383e+003 -7.2888190e-0059.5130388e-002左片外方位元素协因素阵为：

2.8193877e-0024.0166895e-008-3.7263703e-0101.3218695e-0087.0720233e-0051.0001730e-007-2.5748604e-006-3.7263703e-0104.0032797e-0082.6568407e-009-2.1103715e-0077.7772275e-0051.9993587e-0051.3218695e-0082.6568407e-0091.7931301e-0083.1008915e-0056.6697659e-0065.6403374e-0077.0720233e-005-2.1103715e-0073.1008915e-0051.3087511e-0011.0148977e-003-1.9981396e-0031.0001730e-0077.7772275e-0056.6697659e-0061.0148977e-0031.5539404e-0013.0264331e-002-2.5748604e-0061.9993587e-0055.6403374e-007-1.9981396e-0033.0264331e-0024.0721943e-002Xs,Ys,Zs,ψ、ω、κ、为：5.8967023e+003 5.0687355e+003 2.0506347e+003 1.4337709e-002 4.6257617e-0021.1037952e-001右片外方位元素协因素阵为：3.9305329e-0084.9400147e-010-1.0339207e-0086.8065940e-005-4.2504770e-0071.8461496e-0064.9400147e-0103.9051893e-0083.3958896e-011-3.9945442e-0087.6312421e-005-1.6453951e-005-1.0339207e-0083.3958896e-0111.5155886e-008-2.3705097e-0053.5940467e-007-7.3527082e-0076.8065940e-005-3.9945442e-008-2.3705097e-0051.2229164e-001-2.3449223e-0034.8281474e-003-4.2504770e-0077.6312421e-0053.5940467e-007-2.3449223e-0031.5233230e-001-2.5374659e-0021.8461496e-006-1.6453951e-005-7.3527082e-0074.8281474e-003-2.5374659e-0023.6794789e-002GCP在左片和右片改正后的坐标〔x，y〕为：1.6019582e-0027.9954660e-002-7.3934212e-0027.8699356e-0028.8559633e-0028.1141190e-002-5.2455612e-0037.818718