空中三角测量分析.ppt

1、3-1解析空中三角测量,定义:解析空中三角测量是用摄影测量解析法确定区域内所有影象的外方位元素和地面点的地面坐标。,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,一、解析空中三角测量的应用,把大部分野外测控工作转至室内完成不触及被量测目标，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可引入系统误差改正和粗差检测，可同非摄影测量观测值进行联合平差，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,二、解析空中三角测量的特点,三、解析空中三角测量的分类,单模型法航带法区域网

2、法,航带法独立模型法光线束法,四、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,五、影像连接点的类型与设置,定向点控制点公共连接点数字影像相关转点人工标志点明显地物点,转刺点,标志点,3-2像点坐标与地面摄影测量坐标的获取,影像框标点,光学框标,机械框标,一、解析内定向,利用平面相似变换，将像片架坐标变换为以像主点为原点的框标坐标系坐标,x,y,正形变换,仿射变换,二、像片系统误差预改正,像片系统误差来源:1、摄影机：畸变差，底片压平

3、误差；2、摄影材料变形（均匀，非均匀）；3、大气折光影响；4、地球曲率影响；5、坐标量测仪或航片扫描仪的仪器误差；6、其他不确定因素影响。-S、a、A三点不共线。,1、摄影材料变形改正,四个框标位于像片的四个角隅时可用仿射变换,四个框标位于像片的中央时可用比例缩放,2、摄影机物镜畸变差改正：光学畸变差：摄影机物镜系统，因设计、制作和装配所引起的像点偏离正确位置的点位误差。分为：径向畸变差和切向畸变差。,摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数,光学径向畸变差：r=rftga,3、大气折光改正,大气折光引起像点在径向的变形,大气折光引起像点在坐标向的变形,4、地球曲率改正,地球曲率引起像点在径向的变形,地

4、球曲率引起像点在坐标向的变形,二、像片系统误差预改正,内定向并经系统误差预改正后的像点坐标,内定向,镜头畸变,大气折光,地球曲率,三、物空间坐标的坐标变换,大地测量提供的平面控制点坐标(X,Y)是高斯-克吕格投影坐标,高程Z是沿铅垂方向到大地水准面(85黄海高程系)的高度;摄影测量平差是在某空间右手直角坐标系中进行,其XY平面是地球表面某点的切面。方法：1）严密法：G-K坐标系大地坐标系切平面坐标系；G-K坐标系切平面坐标系（参看：李德仁，解析摄影测量学，测绘出版社）2）近似法：（适于小面积，低精度要求区域）,三、物空间坐标近似坐标变换(平面),1、正变换（由大地坐标系到摄影测量坐标系的坐标变

5、换）绝对定向前完成,三、物空间坐标近似坐标变换(平面),2、逆变换（由摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换）绝对定向后完成,3-3航带法空中三角测量,一、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,一、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,二、构建自由航带网（连续法相对定向）,归化系数,二、构建自由航带网,模型坐标,摄站坐标,三、航带模型非

6、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,三、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，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）,四、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，将整区各航线纳入统一的坐标系中同

7、时解求各航带非线性变形改正系数计算各加密点坐标,1、基本思想,四、航带法区域网平差,2、重心化坐标计算,区域重心坐标,航线重心坐标,重心化坐标,四、航带法区域网平差,3、误差方程式的建立,控制点：,公共点：,四、航带法区域网平差,误差方程矩阵形式,四、航带法区域网平差,总误差方程,误差方程数,四、航带法区域网平差,法方程,四、航带法区域网平差,法方程,法方程的消元,消元通式：,四、航带法区域网平差,法方程的解,回代通式：,四、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标,3-4光束法空中三角测量,一、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

8、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,一、基本思想与流程,像片外方位元素和地面点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,二、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,三、误差方程

9、式与法方程式的建立,误差方程,未知数个数156203150,多余观测数23415084,观测值个数234,三、误差方程式与法方程式的建立,三、误差方程式与法方程式的建立,法方程,光束法区域网平差法方程系数阵,三、误差方程式与法方程式的建立,改化法方程,航带数,三、误差方程式与法方程式的建立,航带中的像片数,四、带状法方程的循环分块解法,带宽,阶数,q,m-q,m,n-m,N11,N12,N13,N22,N23,N33,t1,t2,t3,l1,l2,l3,四、带状法方程的循环分块解法,消元,q,m-q,m,n-m-q,N11,N12,N13,N22,N23,N33,t1,t2,t3,l1,l2,

10、l3,四、带状法方程的循环分块解法,上移,q,m-q,m,n-m-q,N11,N12,N13,N22,N23,N33,t1,t2,t3,l1,l2,l3,四、带状法方程的循环分块解法,经过若干次消元和上移以后，可解出,通过回代可解出,四、自检校光束法区域网平差,在共线条件方程中，利用若干附加参数来描述系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，以自动测定和消除系统误差,五、自检校光束法区域网平差,误差方程,法方程,自检校光束法区域网平差法方程系数阵,六、解析空中三角测量的精度,理论精度,实际精度,了解区域网平差后误差的分布规律，以对控制点进行合理分布设计,有助于发现空三的平差模型和观测数

11、据中存在的误差,七、解析空中三角测量的精度分析,区域网平差的精度分布规律：1、精度最弱点位于区域的四周；2、密周边布点时：航带法的测点精度小于单航带的；光束法的是常数（0。87）3、稀疏布点时，精度随区域的增大而降低，增大旁重叠可提高平面坐标的精度；4、高程精度取决于控制点间的跨度，与区域大小无关。,七、解析空中三角测量的精度分析,区域网空三中控制点的布设原则：1、平面控制点周边布点；高程控制点布设成锁形；2、为提高区域网的可靠性，控制点布设成点组；3、在不增加控制点的情况下，可通过扩大区域的范围，提高加密精度和可靠性；4、根据相应的规范执行,作业:1、解析空三的目的和意义是什么？2、完成空三需要哪些信息？3、解析空三的测量方法有哪些？4、航带法区域网空三、光束法区域网空三的基本思想和作业流程各是什么？它们进行区域网整体平差时的平差单元、平差模型、观测值、未知数和特点各是什么？5、若对图示区域网分别