第五章双像解析摄影测量.ppt

1、第五章 双像解析摄影测量,学习目的 什么是双像解析摄影测量？ 双像解析摄影测量与单张航摄像片解析的区别？ 双像解析摄影测量的方法有哪些？,本章主要内容,51 双像解析摄影测量的方法 52 立体像对的空间前方交会公式 53 空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法 54 解析相对定向及模型坐标计算 55 单模型光束法整体解求 56 解析相对定向及模型坐标计算,51 双像解析摄影测量的方法,一、双像解析摄影测量的概念 根据中心投影的构像方程可知道，在一张像片上一个像点只能组成两个方程。要确定物点的三维空间坐标，必须要成不同摄站对同一物体摄影，获得具有一定重叠的像片对，通过计算求解相应物点的三

2、维空间坐标。,立体模型的建立是双像解析摄影测量的理论基础，它是解决由影像的几何信息到用数学方式建立数学模型，从而得到被摄物体的三维空间坐标，为用户提供是数字化的模型。,二、双像解析处理立体像对的方法,一对具有一定重叠度的像片对，是由两个不同摄站对同一摄区摄影获得，在摄影瞬间有如图的关系。,根据摄得的立体像对的内在几何特性，按物点、摄站点与像点构成的几何关系，用数字计算方式求解物点的三维空间坐标的方法有三种： 用单张像片的空间后方交会方式求解物点的三维空间坐标。 用相对定向和绝对定向方法求解地面点的三维空间坐标。 采用光束法求解地面点三维坐标。,52 立体像对的空间前方交会公式,如图按共面条件,

3、则前方交会的计算步骤为：,由已知的外方位元素及像点坐标，据a式计算左右像空间辅助坐标； 由外方位元素，按b式计算摄影基线分量Bx, By, Bz; 按c式计算投影系数; 按d式计算地面坐标；,53 空间后方交会与前方交会求解地面点坐标的计算方法,这种方法首先由单片后方交会求出左、右像片的外方 位元素，再用空间前方交会公式求出待定点坐标，主 要步骤如下：,野外像片控制测量：要求重叠部分至少有四个已知地 面控制点； 用立体坐标量测仪量测像点坐标； 空间后方交会法计算像片外方位元素：利用控制点分 别计算每个像片的六个外方位元素，包括Xs1, Ys1, Zs1, 1, 1, 1 和Xs2, Ys2,

4、Zs2, 2, 2, 2； 空间前方交会法计算未知点地面坐标；,54 解析相对定向及模型坐标计算,准备知识 利用立体像对中摄影时存在的同名光线对应相交的几何关系，通过量测的像点坐标，以解析计算的方法，求解两像片的相对方位元素值的过程，称为解析相对定向。 确定相邻两像片的相对位置和姿势的要素，称之为相对定向元素。 相对定向的目的是建立一个与被摄物体相似的几何模型，以确定模型点的三维坐标。,一、立体像对的共面条件方程,准备知识 确定一个立体像片对需要12个外方位元素：一类为相对方位元素，另一类为绝对方位元素。 相对方位元素用来确定两相邻像片的相对位置和姿势；绝对方位元素是确定立体像对在规定坐标系中

5、的位置和姿势。 相对方位元素由于选取像空间辅助坐标系的不同，其相对定向元素也有所不同。,1、连续法相对定向系统,当像空间辅助坐标系的原点取在摄站点上，其坐标轴系保持与立体像对中左片的空间坐标系的轴系分别重合，则左片对像空间辅助坐标系的外方位元素的角元素为零，两像片外方位元素的相对差为：,其中By，Bz， 就是五个相对定向元素。而Bx只决定立体模型的大小，不影响相对方位。 采用这组相对定向元素的相对定向方法称为连续法像对定向。 它在完成相对定向建立立体模型的过程中，像片对中的左片的方位始终保持不变，而右片只相对于左片作五个相对运动。,2、相对法相对定向系统,当选定适当的像空间辅助坐标系使两像片的

6、外方位元素保持 的相对关系。这时左、右像片作相对变化的元素为1，1，2，2，2。同样B只决定模型的比例尺，不改变相对方位。这五个元素 1，1，2，2，2称为单独法相对定向的相对定向元素。,3、共面条件方程,在完成了相对定向之后，就能建立立体模型，如图。 由矢量代数可知 B(a1S1Aa2S2A)=0 各矢量的分量组成的一个 三阶行列式的值等于零： 上式称为相对定向的 共面条件方程。,二、连续法相对定向,1、连续像对的相对定向公式 连续法相对定向采用立体像对中的左 片在定向过程中固定不变，而有方像 片相对于该坐标作五个定向元素的变 化，其相对定向元素b,bz,2,2,2. 由右图可知：,上式中，

7、为一次小项的近似值，是用基线b的偏角和倾角表示基线分量的近似值。可得： 进行数学转换，可以推导出连续法相对定向的解析计算公式：,2、相对定向元素的解算,摄影测量中，解析相对定向常采用测定六个标准点的坐标来求解， 其标准点位置如图所示。点位要求布在像平面坐标系 的y轴上，且1，2点分别分布在坐标系的原点附近两点 在左右像片上的同名像点之间的间隔为像片基线b。 1，2，3，4，5，6各点之间均保持间隔为b。经过计算 转换可得总体误差方程的矩阵形式为:V=AX L 式中,根据矩阵平差原理，考虑观测值为等权的情况下，则法方程式为 法方程式的解为,3、具体计算的过程,原始数据的输入及像点坐标的预处理。

8、确定相对定向元素的初始值。 根据确定的初始值分别计算左、右片的方向余弦值，组成左、右片各自的旋转矩阵R1和R2。 逐点计算定向点的上下视差。 逐点按相对定向方程式，组成定向点的误差方程式的系数矩阵。,逐点组成法方程式的系数矩阵，常数项矩阵。重复第四、五步逐点累加，直到全部定向点组成法方程式为止。 法方程的求解。 计算相对定向元素的新值。 计算判断所有未知数的改正值是否小于限差，否则重复第三、八步，知道小于限差值为止。,4、相对定向元素的精度,解算中已有法方程逆阵 ，用各点的残差求出单位权中误差后，可类似空间后交方法，求相对定向元素精度。,三、单独法像对的相对定向,以下两式为计算单独像对相对定向

9、元素的基础公式。组成误差方程、建立法方程式、房方程求解、迭代计算，它与连续法像对的相对定向的作业过程和计算步骤相同。定向元素的精度，也可按空间后方交会精度的方法解求。,四、模型点坐标的计算,相对定向元素正确求得之后，立体模型就建立起来。由于求解相对定向元素过程中，模型基线b是任意选取的，因此，建立起的模型比例尺也是任意的，此时坐标系的原点在立体像对中左摄站点上。,这里给出一般点坐标： 次时的模型坐标还是一个自由方位系统，只是比例尺接近于实地大小，且比例尺也是一个自由比例尺。,55 模型的绝对定向,绝对定向的基本公式：,二、绝对定向元素的解求,一个地面控制点可提供三个坐标，可列出三个方程。因此，

10、至少需要提供二两平高控制点和一个高程控制点，或是二个平面控制点和三个高程控制点，且三个高程控制点不能在一直线上。生产中，一般是在模型的四角布四个点。,三、采用重心化坐标解求绝对定向元素,计算中为了平差计算方便，采用重心化坐标，使得法方程式有些系数项为零，这样可简化计算。在模型中选定几何中心点作为坐标系的原点，此点称为重心点，常用g表示。以重心点g为原点的坐标值称之为重心化坐标。,56 单模型光束法整体解求,在立体像对内同时解求两像片的外方位元素和地面点的坐标，这种方法是把外方位元素和模型点坐标的计算放在一个整体内进行。俗称一步定向法。这种方法理论上比前两种方法严密、精度高，是一种完好的求解方法，此法称为光束法。,当内方位元素已知时共线方程式为： 经过数学转换可得,上式中：,最后可以得到： （a） （b） 用（a），（b