第四章解析空中三角测量.pptx

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1、上节课重点上节课重点解析空中三角测量解析空中三角测量重要回顾重要回顾主要知识点主要知识点:解析法相对定向解析法相对定向 模型点坐标计算模型点坐标计算 解析法绝对定向解析法绝对定向 光束法严密解法（一步定向法）光束法严密解法（一步定向法）基本要求：基本要求：理解像对解析相对定向的概念、相理解像对解析相对定向的概念、相对定向元素解算过程。掌握模型解析绝对定向对定向元素解算过程。掌握模型解析绝对定向目的和过程；了解光束法双像解析摄影测量。目的和过程；了解光束法双像解析摄影测量。第1页/共51页本节课内容本节课内容解析空中三角测量解析空中三角测量重点知识点重点知识点 重点内容重点内容:解析法空中三角测

2、量解析法空中三角测量 航带法空中三角测量航带法空中三角测量 独立模型法区域网空中三角测量独立模型法区域网空中三角测量 光束法区域网空中三角测量光束法区域网空中三角测量基本要求：基本要求：理解解析空中三角测量概念；掌握理解解析空中三角测量概念；掌握航带法解析空三测量的基本知识；了解航带法航带法解析空三测量的基本知识；了解航带法区域网空三的概念及方法；了解独立模型法和区域网空三的概念及方法；了解独立模型法和光束法空三的基本思想。光束法空三的基本思想。第2页/共51页1-1 1-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述知识点：解析空中三角测量的定义解析空中

3、三角测量的定义解析空中三角测量的解析空中三角测量的意义意义解析空中三角测量的解析空中三角测量的目的目的解析空中三角测量的解析空中三角测量的分类分类第3页/共51页1-1 1-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述 解析空中三角测量的定义解析空中三角测量的定义 利用计算的方法，根据航摄像片利用计算的方法，根据航摄像片上所量测的像点坐标以及少量的地面控上所量测的像点坐标以及少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标，制点求出地面加密点的物方空间坐标，称之为称之为解析空中三角测量解析空中三角测量。俗称俗称摄影测量摄影测量加密加密第4页/共51页解析空中

4、三角测量的信息解析空中三角测量的信息像片上像片上量测的量测的像点坐像点坐标标少少量量地地面面点点坐坐标标第5页/共51页XZYSS待定点高程控制点平高控制点第6页/共51页 平高平高控制点控制点 高程高程控制点控制点 加密点加密点 （待求点）（待求点）第7页/共51页1-1 1-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述 解析空中三角测量的意义解析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省野外测量工作

5、量不受通视条件限制不受通视条件限制摄影测量平差时，区域内部精度均匀，且不受摄影测量平差时，区域内部精度均匀，且不受区域大小限制区域大小限制第8页/共51页1-1 1-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述 解析空中三角测量的目的解析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为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数定向参数测定大范围内界址点的统一坐标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解析近景摄影测量和非地形摄影测量第9页/共51页1-1 1-1 解析空中三角

6、测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述单模型法单模型法航带法航带法区域网法区域网法按平差范围航带法航带法独立模型法独立模型法光束法光束法按数学模型 解析空中三角测量的分类解析空中三角测量的分类第10页/共51页1-1 1-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述 影像影像连接点连接点的设置的设置12374586方位线过主点且垂直于方位线的直线与过主点且垂直于方位线的直线与旁向重叠中线的旁向重叠中线的交点附近交点附近不得大于不得大于1 1cmcm困难时，不得大于困难时，不得大于1.51.5cmcm不得小于不得小于5 5cm

7、cm应在应在5656两点连线中点两点连线中点1 1cmcm范围内范围内距像片边缘距像片边缘不得小于不得小于1.51.5cmcm所有点均布成所有点均布成双点双点距各类标志不得小于距各类标志不得小于1 1mmmm第11页/共51页1-1 1-1 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述解析空中三角测量解析空中三角测量概述概述 影像连接点的类型影像连接点的类型人工转刺点（刺点针）人工转刺点（刺点针）仪器转刺点（转点仪）仪器转刺点（转点仪）标志点（布设地面标志）标志点（布设地面标志）明显地物点明显地物点(自然点）自然点）数字影像匹配转点（最普遍）数字影像匹配转点（最普遍）第12页/共51页明显地物点明

8、显地物点第13页/共51页标志点标志点 标志的大小 增加辅标 与地物的反差第14页/共51页1-2 1-2 航带法空中三角测量航带法空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量知识点：基本思想与流程基本思想与流程 自由航带网的构建自由航带网的构建 单航带空中三角测量单航带空中三角测量 航带法区域网平差航带法区域网平差 第15页/共51页1-2 1-2 航带法空中三角测量航带法空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 基本思想与流程基本思想与流程 把许多立体像对构成的单个模把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，

9、将航带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，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中，从而确定加密点的地面坐标第16页/共51页1-2 1-2 航带法空中三角测量航带法空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 基本思想与流程基本思想与流程像点坐标系统误差预改正像点坐标系统误差预改正立体像对相对定向立体像对相对定向模型连接构建自由航带网模型连接构建自由航带网航带网的概略绝对定向航带网的概略绝

10、对定向航带模型非线性改正航带模型非线性改正加密点坐标计算加密点坐标计算第17页/共51页 一条航带，完成相对定向后，完成了如下工作：a、各像对的像空间辅助坐标系的轴系对应的轴彼此平行；b、各模型的基线分量彼此平行；c、计算了各单模型在各自像空间辅助坐标系中的坐标。bybz1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量第18页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 存在的问题：存在的问题：a、各模型的基线分量是各自独立选取的

11、，就使得各模型的比例尺不统一；b、各模型坐标系是独立的，全航带没有统一。自由航带网的构成要解决的问题：自由航带网的构成要解决的问题：a、统一各模型的比例尺；b、统一全航带各模型坐标系为一个坐标原点。第19页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量自由航带网构成，计算模型点摄测坐标：航带内各立体模型利用公共点进行连接，逐个模型归化比例尺，统一坐标原点，将全航带内各模型连接成一个统一的模型，计算模型点摄测坐标。第20页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空

12、中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 统一各模型的坐标原点、模统一各模型的坐标原点、模型点摄测坐标计算。型点摄测坐标计算。自由航带网构成需如下两步：自由航带网构成需如下两步：模型连接，将各模型比例尺模型连接，将各模型比例尺统一。统一。第21页/共51页a 模型连接，比例尺统一模型连接，比例尺统一归化系数135246a135246bXYZ2as1s2s31b第22页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量求得求得 后，将后一模型中各模型点的空间后，将后一模型中各模型点的空间辅助坐标及基线分量辅

13、助坐标及基线分量(）均乘以）均乘以归化系数，就得到与前一模型比例尺相同归化系数，就得到与前一模型比例尺相同的模型点坐标。的模型点坐标。a 模型连接，比例尺统一模型连接，比例尺统一第23页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量左摄站坐标b b 统一坐标原点、模型点摄测坐标计算统一坐标原点、模型点摄测坐标计算第一个模型中模型点摄测坐标计算公式右摄站坐标（后一个模型的坐标原点）第24页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法

14、空中三角测量任意模型点坐标b b 统一坐标原点、模型点摄测坐标计算统一坐标原点、模型点摄测坐标计算第一个模型中模型点摄测坐标计算公式第25页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量摄站坐标模型坐标第二模型及以后各模型的右摄站点、模型点在第二模型及以后各模型的右摄站点、模型点在摄摄测坐标系测坐标系中的坐标计算公式：中的坐标计算公式：b b 统一坐标原点、模型点摄测坐标计算统一坐标原点、模型点摄测坐标计算第26页/共51页1-2-1 1-2-1 自由航带网的构成自由航带网的构成解析空中三角测量解析空中三角

15、测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量航带内所有模型完成上述计算，航带内所有模型完成上述计算，则建则建成了自由航带网。成了自由航带网。第27页/共51页1-2-21-2-2自由航带网的概略绝对定自由航带网的概略绝对定向向解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量获取控制点的地面摄影测量坐标 Xtp,Ytp,Ztp计算重心化坐标求相似变换参数计算各模型点的地面摄影测量坐标 第28页/共51页1-2-3 1-2-3 航带模型非线性改正航带模型非线性改正解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 航带网模型的非线性改正航带网模型的非线性改正:消除

16、残存的系消除残存的系统误差和偶然误差误差在模型连接过程中统误差和偶然误差误差在模型连接过程中传递累积产生的航带网的变形。传递累积产生的航带网的变形。非线性变形的特点 复杂，难以用简单的数学模型描述。复杂，难以用简单的数学模型描述。处理方法 由数学分析知道，任何一个复杂的曲面，由数学分析知道，任何一个复杂的曲面，总可以用一个多项式曲面来描述。总可以用一个多项式曲面来描述。第29页/共51页1-2-3 1-2-3 航带模型非线性改正航带模型非线性改正解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量基本思路a a、利用一定数量的已知控制点坐标，求得多项式曲面、利用一定数量的已知控

17、制点坐标，求得多项式曲面的各项系数，确定一个已知的多项式曲面；的各项系数，确定一个已知的多项式曲面；b b、再利用已求得的系数（非线性改正系数）进行各待、再利用已求得的系数（非线性改正系数）进行各待定点上的非线性变形改正，得到各待定点的坐标定点上的非线性变形改正，得到各待定点的坐标。常用的多项式模型的选择 一般多项式一般多项式对三维坐标对三维坐标X,Y,ZX,Y,Z分别采用独立分别采用独立多项式来求解和改正；多项式来求解和改正；两步多项式改正两步多项式改正平面坐标平面坐标X X，Y Y采用正形变形采用正形变形多项式，高程多项式，高程Z Z仍采用一般多项式。仍采用一般多项式。第30页/共51页1

18、-2-3 1-2-3 航带模型非线性改正航带模型非线性改正解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量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第31页/共51页1-2-4 1-2-4 航带法区域网平差航带法区域网平差解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 优点a a使整个测区加密点的精度一致；使整个测区加密点的精度一致；b b航带与航带之间不需人工接边；航带与航带之间不需人工接边；c c减少野外实测地面控制点的数量，则减轻了减少野外实测地面

19、控制点的数量，则减轻了作业强度，提高了作业效率。作业强度，提高了作业效率。概念航带法区域网空中三角测量，是以单航带法区域网空中三角测量，是以单航带航带法空中三角测量为理论基础，航带航带法空中三角测量为理论基础，多航带网同时平差求解加密点地面坐多航带网同时平差求解加密点地面坐标的方法。标的方法。高第32页/共51页1-2-4 1-2-4 航带法区域网平差航带法区域网平差解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量a按照单航带法构成自由按照单航带法构成自由航带网航带网b利用本航带的控制点及利用本航带的控制点及与上一航带的公共点与上一航带的公共点进行三维空间相似变进行三维空间

20、相似变换，将整区各航线纳换，将整区各航线纳入统一的坐标系中入统一的坐标系中c同时解求各航带非线性同时解求各航带非线性变形改正参数变形改正参数d计算各加密点坐标计算各加密点坐标 基本思想基本思想1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点第33页/共51页1-2-4 1-2-4 航带法区域网平差航带法区域网平差解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量 计算流程计算流程A.A.建立自由比例尺的航带网建立自由比例尺的航带网B.B.建立松散的区域网建立松散的区域网

21、C.C.区域网整体平差区域网整体平差第34页/共51页1-2-5 1-2-5 小结：解析空三概念小结：解析空三概念解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量以像片上量测的像点为依据，采用以像片上量测的像点为依据，采用严密的数学模型，按最小二乘法原严密的数学模型，按最小二乘法原理，用少量地面控制点为平差条件，理，用少量地面控制点为平差条件，在计算机上解求测图所需控制点的在计算机上解求测图所需控制点的地面坐标。地面坐标。第35页/共51页1-2-5 1-2-5 小结小结解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量平高控制点平高控制点 高程控制点高程

22、控制点 加密点加密点 （待求点）（待求点）第36页/共51页1-2-51-2-5小结：航带法空三流程小结：航带法空三流程解析空中三角测量解析空中三角测量航带法空中三角测量航带法空中三角测量像点坐标系统误差预改正像点坐标系统误差预改正立体像对相对定向立体像对相对定向模型连接构建自由航带网模型连接构建自由航带网航带网的概略绝对定向航带网的概略绝对定向航带模型非线性改正航带模型非线性改正加密点坐标计算加密点坐标计算第37页/共51页1-31-3独立模型法区域网空中三角测独立模型法区域网空中三角测量量解析空中三角测量解析空中三角测量独立模型法区域网空三独立模型法区域网空三知识点：基本思想与流程基本思想

23、与流程第38页/共51页1-31-3独立模型法区域网空中三角测独立模型法区域网空中三角测量量解析空中三角测量解析空中三角测量独立模型法区域网空三独立模型法区域网空三基本思想：基于单独法相对定向建立单个立体模型；基于单独法相对定向建立单个立体模型；将各单个模型视为刚体，利用各单个模型彼此间的公共点连成一个区将各单个模型视为刚体，利用各单个模型彼此间的公共点连成一个区域，在连接过程中每个模型只能作平移、旋转、缩放；域，在连接过程中每个模型只能作平移、旋转、缩放；在变换中要使模型间公共点的坐标相等，控制点的计算坐标与实测坐在变换中要使模型间公共点的坐标相等，控制点的计算坐标与实测坐标相等，误差的平方

24、和为最小，在满足这些条件下，按最小二乘原理标相等，误差的平方和为最小，在满足这些条件下，按最小二乘原理求得每个模型的七个绝对定向参数；求得每个模型的七个绝对定向参数；再进一步求出所有待定点的地面坐标。再进一步求出所有待定点的地面坐标。第39页/共51页1-31-3独立模型法区域网空中三角测独立模型法区域网空中三角测量量解析空中三角测量解析空中三角测量独立模型法区域网空三独立模型法区域网空三作业流程：a.a.单独法相对定向建立单元模型，获取各单元单独法相对定向建立单元模型，获取各单元模型的模型坐标模型的模型坐标b.b.利用相邻模型公共点和所在模型中的控制点，利用相邻模型公共点和所在模型中的控制点

25、，各单元模型分别作空间相似变换，按各自的各单元模型分别作空间相似变换，按各自的条件列出误差方程式及法方程式条件列出误差方程式及法方程式c.c.建立全区域的改化法方程式，并按循环分块建立全区域的改化法方程式，并按循环分块法来求解，求得每个模型点的七个绝对定向法来求解，求得每个模型点的七个绝对定向元素元素d.d.按平差后求得的七个绝对定向元素，计算每按平差后求得的七个绝对定向元素，计算每个单元模型中待定点的坐标，若为相邻模型个单元模型中待定点的坐标，若为相邻模型的公共点，取其均值作为最后结果的公共点，取其均值作为最后结果第40页/共51页1-41-4光束法区域网空中三角测量光束法区域网空中三角测量

26、解析空中三角测量解析空中三角测量光束法区域网空三光束法区域网空三知识点：基本思想与流程基本思想与流程第41页/共51页1-41-4光束法区域网空中三角测量光束法区域网空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量光束法区域网空三光束法区域网空三 基本思想与流程基本思想与流程 以一张像片组成的一束光线作为一以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共点间的旋转和平移，使模型之间的公共点的光线实现最佳交会，将整体区域最佳的光线实现最佳交会，将整体区

27、域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加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密点的地面坐标及像片的外方位元素第42页/共51页1-41-4光束法区域网空中三角测量光束法区域网空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量光束法区域网空三光束法区域网空三原理图第43页/共51页1-41-4光束法区域网空中三角测量光束法区域网空中三角测量解析空中三角测量解析空中三角测量光束法区域网空三光束法区域网空三 基本思想与流程基本思想与流程获取像片内方位元素、像点坐标和获取像片内方位元素、像点坐标和GCP坐标坐标确定像片外方位元素和加密点地面坐标近似值确定像片外方位元素和加密点地

28、面坐标近似值逐点建立误差方程式并法化逐点建立误差方程式并法化建立改化法方程式，循环分块法解求改化法方程建立改化法方程式，循环分块法解求改化法方程求出像片的外方位元素求出像片的外方位元素空间前方交会计算待定点坐标空间前方交会计算待定点坐标 第44页/共51页1-51-5三种区域网平差方法比较三种区域网平差方法比较解析空中三角测量解析空中三角测量三种方法比较三种方法比较三种方法数学模型观测值平差单元未知数应用航带法航带法航带坐标的非线性改正公式自由航带中各点的摄测坐标航带各航带的多项式改正系数提供初值和小比例尺低精度点位加密独立模型独立模型法法单元模型的空间相似变换公式计算的或量测的模型坐标独立模

29、型各模型空间相似变换的七参数测图光束法光束法共线条件方程式每幅影像的像点坐标单个光光束束外方位元素和待求点地面坐标高精度解析空三和点位测定第45页/共51页1-51-5三种区域网平差方法比较三种区域网平差方法比较解析空中三角测量解析空中三角测量三种方法比较三种方法比较航带法航带法 解求航线的非线性改正参数 独立模型法独立模型法 解求模型的相似变换参数 光束法光束法像片坐标初步航带平差计算/量测航线区域网平差计算/量测独立模型相对定向航线构成光束法独立模型法航带法第46页/共51页1-6 1-6 解析空三的精度分析解析空三的精度分析解析空中三角测量解析空中三角测量解析空三的精度分析解析空三的精度

30、分析理论精度实际精度第47页/共51页本节课重点及作业本节课重点及作业解析空中三角测量解析空中三角测量重点回顾重点回顾 重点内容重点内容:解析法空中三角测量解析法空中三角测量 航带法空中三角测量航带法空中三角测量 独立模型法区域网空中三角测量独立模型法区域网空中三角测量 光束法空中三角测量光束法空中三角测量第48页/共51页本节课重点及作业本节课重点及作业解析空中三角测量解析空中三角测量重点回顾重点回顾 1解析空中三角测量的目的和意义是什么？常规方法有哪些？2试说明航带法解析空中三角测量的基本思想及主要作业过程？9 光束法空中三角测量的基本思想是什么？作业 第49页/共51页下节课预习内容下节课预习内容主要知识点主要知识点:数字影像及数字影像重采样数字影像及数字影像重采样 基于灰度的数字影像相关、核线基于灰度的数字影像相关、核线相关与同名核线的确定相关与同名核线的确定解析空中三角测量解析空中三角测量预习内容预习内容 第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页