单像空间后方交会和双像解析空间后方-前方交会的算法程序实现(共12页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上单像空间后方交会和双像解析空间后方-前方交会的算法程序实现遥感科学与技术 摘要:如果已知每张像片的6个外方位元素,就能确定被摄物体与航摄像片的关系。因此,利用单像空间后方交会的方法,可以迅速的算出每张像片的6个外方位元素。而前方交会的计算,可以算出像片上点对应于地面点的三维坐标。基于这两点,利用计算机强大的运算能力,可以代替人脑快速的完成复杂的计算过程。关键词:后方交会,前方交会,外方位元素,C+编程0.引言:单张像片空间后方交会是摄影测量基本问题之一,是由若干控制点及其相应像点坐标求解摄站参数(X S,Y S,ZS,、)。单像空间后方交会主要有三种方法:基于共线条件
2、方程的平差解法、角锥法、基于直接线性变换的解法。而本文将介绍第一种方法,基于共线条件方程反求象片的外方位元素。而空间前方交会先以单张像片为单位进行空间后方交会,分别求出两张像片的外方位元素,再根据待定点的一对像点坐标,用空间前方交会的方法求解待定点的地面坐标。可以说,这种求解地面点的坐标的方法是以单张像片空间后方交会为基础的,因此,单张像片空间后方交会成为解决这两个问题以及算法程序实现的关键。1.单像空间后方交会的算法程序实现:(1) 空间后方交会的基本原理:对于遥感影像,如何获取像片的外方位元素,一直是摄影测量工作者探讨的问题,其方法有:利用雷达(Radar)、全球定位系统(GPS)、惯性导
3、航系统(I N S)以及星像摄影机来获取像片的外方位元素;也可以利用一定数量的地面控制点,根据共线方程,反求像片的外方位元素,这种方法称为单像空间后方交会(如图1所示)。图中,地面坐标X i、Yi、Zi和对应的像点坐标x i、yi是已知的,外方位元素XS、Y S、ZS(摄站点坐标),、(像片姿态角)是待求的。 (2)空间后方交会数学模型:空间后方交会的数学模型是共线方程, 即中心投影的构像方程:式中X、Y、Z是地面某点在地面摄影测量坐标系中的坐标,x,y是该地面点在像片上的构像点的像片坐标,对于空间后方交会而言它们是已知的,还有主距f是已知的。而9个方向余弦a 1,a 2,a3;b1,b 2,
4、b 3;c 1,c2,c 3是未知的,具体表达式可以取可见方向余弦是3个独立参数、的函数。共线方程中观测值与未知数之间是非线性函数关系。为了便于计算机迭代计算, 需把非线性函数表达式用泰勒公式展开成线性形式。现将共线方程的严密式 ( 1) 按泰勒级数展开取至一次项, 变成线性形式式中,(x)、(y)是函数的近似值;d X S、dY S、d ZS、d、d、d是外方位元素的改正数,它们的系数是函数的偏导数。通过对偏导数解算和推导、整理,得到竖直摄影情况下共线方程的线性化形式,即用共线方程计算外方位元素的实用公式共线方程按泰勒级数展开,取一次小项线性化后,当已知地面点的地面坐标及相应的像点坐标和摄影
5、机主距时,给定外方位元素的近似值后,所有系数均可计算出。此时,待求的未知数是6个外方位元素,至少需要6个方程。由于每一对共轭点可列出两个方程,因此,若有3个已知地面坐标控制点,则可列出6个方程,解求6个外方位元素改正数d X S,d YS,d ZS,d、d、d。测量中为了提高精度,常有多余观测方程,应列误差方程式,按最小二乘法原理平差计算。 (3)空间后方交会的计算过程:A. 获取已知数据。B. 量测控制点的像点坐标并做系统误差改正。C. 确定未知数的初始值Xs0, Ys0, Zs0, 0、0、0。D. 用三个角元素的初始值计算各方向的余弦值,组成旋转矩阵R。E. 逐点计算像点坐标的近似值。F
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