光束法空中三角測量N

1、光束法空中三角測量光束法空中三角測量五五一、基本思想與內(nèi)容一、基本思想與內(nèi)容基本思想基本思想一、基本思想與內(nèi)容一、基本思想與內(nèi)容原理圖原理圖二、像片外方位元素和地面點坐標近似值的確定二、像片外方位元素和地面點坐標近似值的確定將每個立體像對進行像對定向和模型連接構(gòu)將每個立體像對進行像對定向和模型連接構(gòu)建自由航帶網(wǎng)，利用航帶中的控制點及相鄰建自由航帶網(wǎng)，利用航帶中的控制點及相鄰航線間的公共點對航線進行絕對定向以求得航線間的公共點對航線進行絕對定向以求得每一張像片的外方位元素和加密點的地面坐每一張像片的外方位元素和加密點的地面坐標，以此作為未知數(shù)的近似值。標，以此作為未知數(shù)的近似值。三、誤差方程式與

2、法方程式的建立三、誤差方程式與法方程式的建立誤差方程誤差方程法方程法方程三、誤差方程式與法方程式的建立三、誤差方程式與法方程式的建立改化法方程改化法方程1234567891011121314151617181920AFKBGLCHMDINEJO1，2，20 待定點名 A A，B B，O O 像片名像片名 平高地面控制點 A B C D E F G H I J K L M N O像片外方位元素未知數(shù)轉(zhuǎn) 置 對項稱四、兩類未知數(shù)交替趨近法四、兩類未知數(shù)交替趨近法111213141516212223242526xsssxysssyvaXaYaZaaalvaXaYaZaaal 111213212223

3、xxyyvaXaYaZlvaXaYaZl 如果已知地面點的坐標，則有式（1）：如果每張影像的外方位元素已知，則有式（2）： 在光束法區(qū)域網(wǎng)平差中，地面待定點坐標和每張影像的外方位元素均是未知的，采用交替趨近時，則認為它們均為已知。首先利用地面點的近似坐標為已知值，則可按式（1）求出每張影像的外方元素；然后，利用外方位元素的新值代入到式（2）計算每點的地面坐標，直到外方位元素的改正值和待定點坐標的改正值均小于某個限值為止，迭代結(jié)束。航帶法航帶法 解求航線的非線性解求航線的非線性改正參數(shù)改正參數(shù) 獨立模型法獨立模型法 解求模型的相似變解求模型的相似變換參數(shù)換參數(shù) 光束法光束法 解求像片的外方位解求

4、像片的外方位元素及物點坐標元素及物點坐標 五、傳統(tǒng)攝影加密的三種方法及對比五、傳統(tǒng)攝影加密的三種方法及對比像片坐標像片坐標初步航帶平差初步航帶平差計算計算/量測航線量測航線區(qū)域網(wǎng)平差區(qū)域網(wǎng)平差計算計算/量測獨立模型量測獨立模型相對定向相對定向航線構(gòu)成航線構(gòu)成光束法光束法獨立模型法獨立模型法航帶法航帶法原理：原理：嚴密嚴密近似近似精度：精度：高高低低速度：速度：慢慢快快應(yīng)用：應(yīng)用：高精度定位測定高精度定位測定低精度測圖加密和提供平差初始值低精度測圖加密和提供平差初始值三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較三種區(qū)域網(wǎng)平差方法的比較 航帶法區(qū)域網(wǎng)平差：航帶法區(qū)域網(wǎng)平差：數(shù)學模型是航帶坐標的非線性多項式改正公式，“

5、觀測值”是自由航帶中個點的攝影測量坐標，平差單元為航帶。整體平差未知數(shù)是各航帶的多項式系數(shù)。顯然，這種平差方法的特點未知數(shù)少，解算方便和快速，但精度不高。所謂的觀測值自由航帶坐標并不是真正的原始觀測值，故彼此并不獨立，因此，它不是嚴密的平差方法。目前主要用于為嚴密目前主要用于為嚴密平差提供初始值和小比例尺低精度加密點位。平差提供初始值和小比例尺低精度加密點位。獨立模型法平差：獨立模型法平差：該方法源于單元模型空間相似變換的思想。利用由像片坐標解析相對定向求出的或用模擬測圖儀量測的獨立模型坐標，通過各單元立體模型在空間的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放，以使得模型公共點有盡可能相同的坐標，并通過地面控制點使整個

6、空中三角測量網(wǎng)最佳地納入規(guī)定的坐標系中。從這個思想出發(fā)，獨立模型法區(qū)域網(wǎng)平差的數(shù)學模型是單元模型的空間相似變換公式，觀測值是計算或量測的模型坐標，平差單元為獨立模型，未知數(shù)是各模型空間相似變換參數(shù)共7個，此外未知數(shù)還有加密點的地面坐標。因此整區(qū)的未知數(shù)要比航帶法區(qū)域網(wǎng)多得多。但是如采用乎高分求的辦法其解算所占有的內(nèi)存和計算時間要比光束法區(qū)域網(wǎng)少得多。這種方法是一種相當嚴密的平差方法。光束法：光束法：以共線條件方程為平差數(shù)學模型，平差單元為單個光束，每張影像的像點坐標為原始觀測值，未知數(shù)是各個影像的外方位元素和所有待定點的地面坐標。 解法嚴密，誤差方程直接對原始觀測值列出，能最方便地顧及影像系統(tǒng)

7、誤差影響。不足之處，光束法區(qū)域網(wǎng)未知數(shù)多、計算量大，計算速度也相對較慢。三種方法比較三種方法比較數(shù)學模數(shù)學模型型平差單元平差單元觀測值觀測值未知數(shù)未知數(shù)航帶航帶法法非線性非線性多項式多項式改正公改正公式式整個航帶整個航帶自由航帶中自由航帶中各點的攝影各點的攝影測量坐標測量坐標各航帶的多各航帶的多項式改正系項式改正系數(shù)數(shù)光束光束法法共線方共線方程式程式每張像片相每張像片相似投影光束似投影光束像點坐標像點坐標各片的外方各片的外方位元素和待位元素和待定點坐標定點坐標獨立獨立模型模型法法空間相空間相似變換似變換單元模型單元模型模型點坐標模型點坐標 各模型空間各模型空間相似變換參相似變換參數(shù)數(shù)六、解析空

8、中三角測量的精度六、解析空中三角測量的精度理論精度理論精度實際精度實際精度1112121222112ttxxttttQQQQQQQQQQN利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差一、問題的由來一、問題的由來1 1、實驗結(jié)果表明，進行了像點系統(tǒng)誤差改正后，平差、實驗結(jié)果表明，進行了像點系統(tǒng)誤差改正后，平差結(jié)果仍不能達到預(yù)期的精度。結(jié)果仍不能達到預(yù)期的精度。什么原因？什么原因？2 2、由于像點系統(tǒng)誤差的復(fù)雜性和預(yù)改正方法的近似、由于像點系統(tǒng)誤差的復(fù)雜性和預(yù)改正方法的近似性，單靠預(yù)改正仍有較大的系統(tǒng)誤差殘留，使平差的性，單靠預(yù)改正仍有較大的系統(tǒng)誤差殘留，使平差的數(shù)學基礎(chǔ)數(shù)學基礎(chǔ)共

9、線條件方程不成立。共線條件方程不成立。怎么解決？怎么解決？3 3、解決方法：、解決方法： 試驗場檢校法：試驗場檢校法：實驗室檢校不能代表獲取影像的過程，可實驗室檢校不能代表獲取影像的過程，可用真實飛行條件下的試驗場檢校法，由大量地面控制點求得補用真實飛行條件下的試驗場檢校法，由大量地面控制點求得補償系統(tǒng)誤差參數(shù)，隨后在保證攝影基本不變的情況下，用這組償系統(tǒng)誤差參數(shù)，隨后在保證攝影基本不變的情況下，用這組參數(shù)補償和改正區(qū)域網(wǎng)平差中的系統(tǒng)誤差。參數(shù)補償和改正區(qū)域網(wǎng)平差中的系統(tǒng)誤差。 驗后補償法驗后補償法 自檢校法自檢校法利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差二、基本思想：二、

10、基本思想： 采用一個用若干附加參數(shù)描述的像點系統(tǒng)誤差模型，采用一個用若干附加參數(shù)描述的像點系統(tǒng)誤差模型，在區(qū)域網(wǎng)平差的同時解求這些附加參數(shù)，進而達到自動在區(qū)域網(wǎng)平差的同時解求這些附加參數(shù)，進而達到自動測定和消除像點系統(tǒng)誤差的目的。測定和消除像點系統(tǒng)誤差的目的。)()(232221262524232221131211161514131211計觀計觀yyZaYaXaaaaZaYaXavxxZaYaXaaaaZaYaXavSSSySSSx原始誤差方程式為：原始誤差方程式為：假如，像點的系統(tǒng)誤差改正數(shù)為：假如，像點的系統(tǒng)誤差改正數(shù)為：),(),(21yxfyyxfx是是x,y的函數(shù)？的函數(shù)？ 則在誤差

11、方程式中，將則在誤差方程式中，將x加上加上x，y加上加上y，即可消去系統(tǒng)，即可消去系統(tǒng)誤差對觀測值的影響。誤差對觀測值的影響。利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差二、基本思想：二、基本思想： 這時，誤差方程式變?yōu)椋哼@時，誤差方程式變?yōu)椋?()(232221262524232221131211161514131211計觀計觀yyyZaYaXaaaaZaYaXavxxxZaYaXaaaaZaYaXavSSSySSSxLXAXAXAV332211利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差三、三、 基本解算過程基本解算過程33322213322111 PXVP

12、XVPLXAXAXAVPLAXV進一步表示為：進一步表示為：3213213213210000PPPPLLLLIIAAAAVVVV 在實際平差中，我們將控制點和像點改正數(shù)都看作是期在實際平差中，我們將控制點和像點改正數(shù)都看作是期望值為零的觀測值，并單獨列出有望值為零的觀測值，并單獨列出有一定權(quán)一定權(quán)的誤差方程式。即的誤差方程式。即33332222113322111 PLXVPLXVPLXAXAXAV利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差三、三、 基本解算過程基本解算過程法化后有：法化后有：PLAPAXATT3311T32211T211T1321331T321T311T331

13、T2221T211T231T121T111T1LPLPALPLPALPAXXXPAPAAPAAPAAPAPAPAAPAAPAAPAAPA利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差四、四、 像點系統(tǒng)誤差模型的確定像點系統(tǒng)誤差模型的確定像點系統(tǒng)誤差是像點坐標的函數(shù)，即：像點系統(tǒng)誤差是像點坐標的函數(shù)，即：),(),(21yxfyyxfx如何確定這個函數(shù)？如何確定這個函數(shù)？利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差一個典型系統(tǒng)誤差模型（由德國一個典型系統(tǒng)誤差模型（由德國Ebner教授提出）：教授提出）：共有共有12個參數(shù)個參數(shù)) 3/2)(3/4() 3/2() 3

14、/2() 3/2() 3/42() 3/2)(3/2() 3/2() 3/2() 3/2() 3/42(2222122210228226224321222211229227225422321bybxbbyxbbxybbxbbybxybxbybybybxbbxybbyxbbybxybbxbybxbx9765baxy12834利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差利用附加參數(shù)的自檢校區(qū)域網(wǎng)平差五、五、 平差結(jié)果評價平差結(jié)果評價 自檢校區(qū)域網(wǎng)平差是在解析攝影測量平差中補償系統(tǒng)誤差的最有效方法。 只要信噪比大于只要信噪比大于 0.8，即系統(tǒng)誤差，即系統(tǒng)誤差與偶然誤差相比不是太小，均可用帶與偶然誤差相比不是太小

15、，均可用帶附加參數(shù)的自檢校平差。附加參數(shù)的自檢校平差。4.9 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量利用安裝于飛機上與航攝儀相連接的和設(shè)在地面一個或多個基準站上的至少兩臺GPS信號接收機同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號、同時獲取航空攝影瞬間航攝儀快門開啟脈沖，經(jīng)過GPS載波相位測量差分定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理獲取航攝儀曝光時刻攝站的三維坐標，然后將其視為附加觀測值引入攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差中，以取代地面控制，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學模型和算法來整體確定目標點位和像片方位元素，并對其質(zhì)量進行評定的理論、技術(shù)和方法。目的目的是極大地減少甚至完全免除常規(guī)空中三角測量所必需的地

16、是極大地減少甚至完全免除常規(guī)空中三角測量所必需的地面控制點，以節(jié)省野外控制測量工作量、縮短航測成圖周期、面控制點，以節(jié)省野外控制測量工作量、縮短航測成圖周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率單差分方式相對動態(tài)單差分方式相對動態(tài)GPS定位示意圖定位示意圖帶帶GPS的航空攝影的航空攝影GPS動態(tài)定位技術(shù)在攝影測量中的應(yīng)用主要有以下幾個方面： 用于航攝飛機的實時導航，以獲取高質(zhì)量的像片； 將由GPS確定的攝站坐標作為輔助數(shù)據(jù)引入空中三角測量區(qū)域網(wǎng)平差，以減少地面控制點甚至完全取代地面控制點； 與慣性導航系統(tǒng)結(jié)合（pos）測定攝影機的姿態(tài)，使空中三角測量變得十分簡單； 用于非攝影傳感器的定位；GPS輔助空中三角測量作業(yè)過程輔助空中三角測量作業(yè)過程u現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定u帶帶GPSGPS信號接收機的航空攝影信號接收機的航空攝影u解求解求GPSGPS攝站坐標攝站坐標uGPSGPS攝站坐標與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，攝站坐標與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，以確定目標點位并評定其質(zhì)量以確定目標點位并評定其質(zhì)量GPSGPS輔助空中三角測量與傳統(tǒng)解析法比較輔助空中三角測量與傳統(tǒng)解析法比較平差方平差方案案