攝影測(cè)量原理

攝影測(cè)量原理第1頁/共142頁遙感影像地形圖第2頁/共142頁傳統(tǒng)攝影測(cè)量學(xué)定義攝影測(cè)量學(xué)是利用光學(xué)攝影機(jī)獲取的像片，經(jīng)過處理以獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門學(xué)科第3頁/共142頁攝影測(cè)量與遙感定義1988年ISPRS在日本京都第16屆大會(huì)上定義：攝影測(cè)量與遙感是對(duì)非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進(jìn)行記錄、量測(cè)和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù)ISPRS(InternationalSocietyofPhotogrammetryandRemoteSensing)：PhotogrammetryandRemoteSensingistheart,scienceandtechnologyofobtainingreliableinformationfromnoncontractimagingandothersensorabouttheEarthanditsenvironment,andotherphysicalobjectsandprocessesthroughrecording,measuring,analyzingandrepresentation.

第4頁/共142頁攝影測(cè)量學(xué)：定義各種類型傳感器被攝物體影像通過量測(cè)和解譯過程自然物體及其環(huán)境的可靠信息DEMDLGDRGDOM第5頁/共142頁RC30框幅式航攝儀第6頁/共142頁ADS40數(shù)字航攝儀第7頁/共142頁P(yáng)31攝影經(jīng)緯儀近景影像第8頁/共142頁航空光學(xué)影像第9頁/共142頁ADS40數(shù)字航空影像第10頁/共142頁第11頁/共142頁正射影像圖三峽正射影象圖：七條航帶、175張航空影像第12頁/共142頁三峽景觀圖：七條航帶、175張航空影像三維景觀圖第13頁/共142頁攝影測(cè)量：分類航天攝影測(cè)量航空攝影測(cè)量地面攝影測(cè)量近景攝影測(cè)量顯微攝影測(cè)量地形攝影測(cè)量非地形攝影測(cè)量模擬攝影測(cè)量解析攝影測(cè)量數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量按距離遠(yuǎn)近按用途按處理手段第14頁/共142頁遙感平臺(tái)高度目的、用途其它航天飛機(jī)240～350km不定期地球觀測(cè)、空間實(shí)驗(yàn)

無線電探空儀100m～100km各種調(diào)查（氣象等）

超高度噴氣機(jī)10000～12000m偵察、大范圍調(diào)查

中低高度飛機(jī)500～8000m各種調(diào)查、航空攝影測(cè)量

飛艇500～3000m空中偵察、各種調(diào)查

直升機(jī)100～2000m各種調(diào)查、航空攝影測(cè)量

無線遙探飛機(jī)500m以下各種調(diào)查、航空攝影測(cè)量飛機(jī)、直升機(jī)牽引飛機(jī)50～500m各種調(diào)查、航空攝影測(cè)量牽引滑翔機(jī)氣球800m以下各種調(diào)查

索道10～40m遺址調(diào)查

吊車5～50m地面實(shí)況調(diào)查

地面測(cè)量車0～30m地面實(shí)況調(diào)查車載升降臺(tái)攝影測(cè)量與遙感：平臺(tái)第15頁/共142頁攝影測(cè)量：特點(diǎn)無需接觸物體本身獲得被攝物體信息由二維影象重建三維目標(biāo)面采集數(shù)據(jù)方式同時(shí)提取物體的幾何與物理特性第16頁/共142頁攝影測(cè)量：任務(wù)之一地形測(cè)量領(lǐng)域各種比例尺的地形圖、專題圖、特種地圖正射影像地圖、景觀圖建立各種數(shù)據(jù)庫提供地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)第17頁/共142頁攝影測(cè)量：任務(wù)之二非地形測(cè)量領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)公安偵破古文物、古建筑建筑物變形監(jiān)測(cè)第18頁/共142頁§1.2攝影測(cè)量學(xué)的發(fā)展歷程第19頁/共142頁模擬攝影測(cè)量階段

(1851-1970)解析攝影測(cè)量階段

(1950-1980)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段

(1970-現(xiàn)在）攝影測(cè)量學(xué)的三個(gè)發(fā)展階段第20頁/共142頁模擬攝影測(cè)量光學(xué)像片光學(xué)機(jī)械測(cè)圖儀器人工建立立體模型人工量測(cè)和解譯機(jī)械繪圖圖解線劃地圖像片影像地圖利用光學(xué)/機(jī)械投影方法實(shí)現(xiàn)攝影過程的反轉(zhuǎn)，用兩個(gè)/多個(gè)投影器模擬攝影機(jī)攝影時(shí)的位置和姿態(tài)構(gòu)成與實(shí)際地形表面成比例的幾何模型，通過對(duì)該模型的量測(cè)得到地形圖和各種專題圖第21頁/共142頁光學(xué)糾正儀SEG-1HJ-24第22頁/共142頁WildA10模擬立體測(cè)圖儀第23頁/共142頁解析攝影測(cè)量1954年，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世1957年，海拉瓦博士提出解析測(cè)圖儀的思想，標(biāo)志著解析攝影測(cè)量的開始20世紀(jì)70年代末至90年代初，解析攝影測(cè)量發(fā)展的鼎盛時(shí)期第24頁/共142頁解析攝影測(cè)量光學(xué)像片解析測(cè)圖儀器計(jì)算機(jī)建立立體模型人工量測(cè)和解譯自動(dòng)記錄數(shù)字線劃地圖數(shù)字高程模型像片影像地圖以電子計(jì)算機(jī)為主要手段，通過對(duì)攝影像片的量測(cè)和解析計(jì)算方法的交會(huì)方式來研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)及其相互關(guān)系，并提供各種攝影測(cè)量產(chǎn)品的一門科學(xué)解析空三解析測(cè)圖儀數(shù)控正射儀第25頁/共142頁第26頁/共142頁德國(guó)Zeiss廠C-100型解析測(cè)圖儀第27頁/共142頁瑞士Kern廠DSR-1型解析測(cè)圖儀第28頁/共142頁瑞士WILD廠OR-1型數(shù)控正射投影儀第29頁/共142頁德國(guó)Zeiss廠Z-2型數(shù)控正射投影儀第30頁/共142頁數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量計(jì)算機(jī)硬、軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，使功能增強(qiáng)，成本降低，并為編制大型軟件提供平臺(tái)20世紀(jì)70年代：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量萌芽階段20世紀(jì)80年代：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量原型研究階段20世紀(jì)90年代：真正推出可用于生產(chǎn)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)第31頁/共142頁數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量數(shù)字影像數(shù)字測(cè)量攝影系統(tǒng)自動(dòng)建立立體模型自動(dòng)量測(cè)和解譯自動(dòng)記錄數(shù)字線劃地圖數(shù)字高程模型數(shù)字影像地圖數(shù)據(jù)庫基于攝影測(cè)量的基本原理，通過對(duì)所獲取的數(shù)字/數(shù)字化影像進(jìn)行處理，自動(dòng)（半自動(dòng)）提取被攝對(duì)象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息，從而獲得各種形式的數(shù)字產(chǎn)品和目視化產(chǎn)品計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)字圖像處理影像匹配模式識(shí)別DPW第32頁/共142頁3-DmouseCrystaleyesVirtualPhotogrammetrynowisavailableSupresoftVirtuoZoNTVirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)第33頁/共142頁JX-4A數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站第34頁/共142頁發(fā)展階段原始資料投影方式儀器操作方式產(chǎn)品模擬攝影測(cè)量像片物理投影模擬測(cè)圖儀手工操作模擬產(chǎn)品解析攝影測(cè)量像片數(shù)字投影解析測(cè)圖儀機(jī)助作業(yè)員操作模擬產(chǎn)品數(shù)字產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量數(shù)字化影像數(shù)字影像數(shù)字投影計(jì)算機(jī)自動(dòng)化操作+作業(yè)員干預(yù)數(shù)字產(chǎn)品模擬產(chǎn)品攝影測(cè)量三個(gè)發(fā)展階段的特點(diǎn)第35頁/共142頁攝影測(cè)量：基本關(guān)系式表達(dá)像點(diǎn)與地面點(diǎn)之間關(guān)系影像中的幾何信息地物幾何位置模型重建幾何量測(cè)xyXYZ第36頁/共142頁XYZa

(x,y)xyzS(Xs,Ys,Zs)A(X,Y,Z)共線條件第37頁/共142頁單像攝影測(cè)量：理論基礎(chǔ)xyXYZ已知量未知量共線方程第38頁/共142頁立體攝影測(cè)量：目的x1y1XYZ已知量未知量x2y2第39頁/共142頁共線條件方程第40頁/共142頁主要內(nèi)容一、共線條件方程的一般形式二、共線條件方程的應(yīng)用三、共線條件方程的線性化第41頁/共142頁像片的基本知識(shí)回顧什么是共線條件方程共線條件方程的簡(jiǎn)單推導(dǎo)一、共線條件方程的一般形式中心投影內(nèi)外方位元素常用坐標(biāo)系空間坐標(biāo)變換第42頁/共142頁基本知識(shí)回顧航攝儀sxyxyzMZYXAao第43頁/共142頁共線條件xyzXYZAasXsYsZsNYXZXA-XsYA-Ys(x,y,-f)(XA,YA,ZA)MZtpYtpXtp第44頁/共142頁共線條件方程第45頁/共142頁求像底點(diǎn)坐標(biāo)單像空間后方交會(huì)和多像空間前方交會(huì)攝影測(cè)量中的數(shù)字投影基礎(chǔ)航空影像模擬光束法平差的基本數(shù)學(xué)模型利用DEM制作數(shù)字正射影像圖利用DEM進(jìn)行單張像片測(cè)圖二、共線條件方程的應(yīng)用第46頁/共142頁求像底點(diǎn)坐標(biāo)第47頁/共142頁像片仿真已知內(nèi)、外方位元素地面點(diǎn)空間坐標(biāo)DEMDOMXYZa(x,y)xyzS(Xs,Ys,Zs)A(X,Y,Z)第48頁/共142頁單像測(cè)圖已知內(nèi)、外方位元素像點(diǎn)坐標(biāo)DEMXYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2第49頁/共142頁目的觀測(cè)值x,y未知數(shù)Xs,Ys,Zs,,,,

X,Y,Z,x0,y0,f泰勒級(jí)數(shù)展開三、共線條件方程的線性化第50頁/共142頁單片空間后方交會(huì)第51頁/共142頁主要內(nèi)容一、定義二、誤差方程和法方程三、計(jì)算過程第52頁/共142頁一、定義根據(jù)影像覆蓋范圍內(nèi)一定數(shù)量的分布合理的地面控制點(diǎn)（已知其像點(diǎn)和地面點(diǎn)的坐標(biāo)），利用共線條件方程求解像片外方位元素XYZaxyzs(Xs,Ys,Zs)ACBbc第53頁/共142頁已知值x0,y0,f,m,X,Y,Z觀測(cè)值x,y未知數(shù)Xs,Ys,Zs,,,,泰勒級(jí)數(shù)展開二、誤差方程第54頁/共142頁共線條件方程第55頁/共142頁外方位元素的計(jì)算當(dāng)一張像片上至少有三個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，誤差方程矩陣形式第56頁/共142頁獲取已知數(shù)據(jù)m,x0,y0,f

,Xtp,Ytp,Ztp量測(cè)控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)x,y確定未知數(shù)初值Xs0,Ys0,Zs0,0,0,0

組成誤差方程式并法化解求外方位元素改正數(shù)檢查迭代是否收斂三、計(jì)算過程第57頁/共142頁立體像對(duì)前方交會(huì)第58頁/共142頁主要內(nèi)容一、定義二、基本公式三、利用立體像對(duì)確定地面點(diǎn)第59頁/共142頁一、定義由立體像對(duì)中兩張像片的內(nèi)、外方位元素和像點(diǎn)坐標(biāo)來確定相應(yīng)地面點(diǎn)在物方空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)的方法XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2第60頁/共142頁已知值x0,y0,f,m

,Xs,Ys,Zs,,,

觀測(cè)值x,y未知數(shù)

X,Y,Z泰勒級(jí)數(shù)展開二、基本公式第61頁/共142頁共線條件方程第62頁/共142頁獲取已知數(shù)據(jù)x0,y0,f

,XS1,YS1,ZS1,1,1,1,XS2,YS2,ZS2,2,2,2量測(cè)像點(diǎn)坐標(biāo)

x1,y1,

x2,y2由外方位線元素計(jì)算基線分量

BX,BY,BZ由外方位角元素計(jì)算像空間輔助坐標(biāo)

X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2計(jì)算點(diǎn)投影系數(shù)N1,N2計(jì)算地面坐標(biāo)XA,YA,ZA計(jì)算過程第63頁/共142頁解析法相對(duì)定向第64頁/共142頁主要內(nèi)容一、相對(duì)定向元素二、解析相對(duì)定向原理三、相對(duì)定向元素計(jì)算四、模型點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算第65頁/共142頁

描述立體像對(duì)兩張像片相對(duì)位置和姿態(tài)關(guān)系的參數(shù)一、相對(duì)定向元素第66頁/共142頁以左像空間坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，右像片相對(duì)于左像片的相對(duì)方位元素稱～X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy連續(xù)法相對(duì)定向元素：By，

Bz，，，連續(xù)法相對(duì)定向元素第67頁/共142頁單獨(dú)法相對(duì)定向元素2單獨(dú)法相對(duì)定向元素：1

，

1，2，2，21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B在以左攝影中心為原點(diǎn)、左主核面為XZ平面、攝影基線為X軸的右手空間直角坐標(biāo)系中，左右像片的相對(duì)方位元素稱～221第68頁/共142頁二、解析相對(duì)定向原理同名光線對(duì)對(duì)相交于核面內(nèi)XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2第69頁/共142頁誤差方程及法方程的建立量測(cè)5個(gè)以上的同名點(diǎn)可以按最小二乘平差法求相對(duì)定向元素o1o2135246第70頁/共142頁獲取已知數(shù)據(jù)x0,y0,f

確定相對(duì)定向元素的初值

＝

＝＝

＝

＝0

由相對(duì)定向元素計(jì)算像空間輔助坐標(biāo)

X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2計(jì)算誤差方程式的系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)解法方程，求相對(duì)定向元素改正數(shù)計(jì)算相對(duì)定向元素的新值判斷迭代是否收斂三、相對(duì)定向元素計(jì)算第71頁/共142頁模型點(diǎn)坐標(biāo)第72頁/共142頁解析法絕對(duì)定向第73頁/共142頁主要內(nèi)容一、絕對(duì)定向元素二、解析絕對(duì)定向原理三、絕對(duì)定向元素計(jì)算四、地面坐標(biāo)計(jì)算第74頁/共142頁

描述立體像對(duì)在攝影瞬間的絕對(duì)位置和姿態(tài)的參數(shù)稱～通過將相對(duì)定向模型進(jìn)行縮放、平移和旋轉(zhuǎn)，使其達(dá)到絕對(duì)位置一、絕對(duì)定向元素第75頁/共142頁X1Y1Z1PZpYpXpX2Y2Z2Aa1s1a2s2MZtpYtpXtpX0Y0Z0絕對(duì)定向元素：，X0，

Y0，

Z0，，，絕對(duì)定向元素第76頁/共142頁MZtpYtpXtpX0Y0Z0絕對(duì)定向公式PYpXpAZp絕對(duì)定向元素：，X0，

Y0，

Z0，，，第77頁/共142頁解析絕對(duì)定向誤差方程記第78頁/共142頁獲取控制點(diǎn)的兩套坐標(biāo)Xp,Yp,Zp,Xtp,Ytp,Ztp給定絕對(duì)定向元素的初值＝1,＝＝

＝

0,X0,Y0,Z0三、絕對(duì)定向元素的計(jì)算計(jì)算重心化坐標(biāo)計(jì)算誤差方程式的系數(shù)和常數(shù)項(xiàng)解法方程，求絕對(duì)定向元素改正數(shù)計(jì)算絕對(duì)定向元素的新值判斷迭代是否收斂第79頁/共142頁四、地面點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算第80頁/共142頁解析空中三角測(cè)量概述第81頁/共142頁主要內(nèi)容一、解析空中三角測(cè)量的意義二、解析空中三角測(cè)量的目的三、解析空中三角測(cè)量的分類四、解析空中三角測(cè)量的信息五、影像連接點(diǎn)的類型與設(shè)置第82頁/共142頁不觸及被量測(cè)目標(biāo)即可測(cè)定其位置和幾何形狀可快速地在大范圍內(nèi)同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)定，以節(jié)省野外測(cè)量工作量不受通視條件限制區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且不受區(qū)域大小限制一、解析空中三角測(cè)量的意義第83頁/共142頁為測(cè)繪地形圖提供定向控制點(diǎn)和像片定向參數(shù)測(cè)定大范圍內(nèi)界址點(diǎn)的統(tǒng)一坐標(biāo)單元模型中大量地面點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算解析近景攝影測(cè)量和非地形攝影測(cè)量二、解析空中三角測(cè)量的目的第84頁/共142頁三、解析空中三角測(cè)量的分類單模型法航帶法區(qū)域網(wǎng)法按平差范圍航帶法獨(dú)立模型法光線束法按數(shù)學(xué)模型第85頁/共142頁四、解析空中三角測(cè)量的信息非攝影測(cè)量信息：像片上量測(cè)的像點(diǎn)坐標(biāo)攝影測(cè)量信息：大地測(cè)量觀測(cè)值距離角度天文經(jīng)緯度局部坐標(biāo)像片外方位元素高差儀記錄攝站坐標(biāo)像片姿態(tài)攝站坐標(biāo)差相對(duì)控制條件湖面等高平面圓周共線第86頁/共142頁五、影像連接點(diǎn)的類型與設(shè)置人工轉(zhuǎn)刺點(diǎn)儀器轉(zhuǎn)刺點(diǎn)標(biāo)志點(diǎn)明顯地物點(diǎn)數(shù)字影像相關(guān)轉(zhuǎn)點(diǎn)第87頁/共142頁轉(zhuǎn)刺點(diǎn)第88頁/共142頁標(biāo)志點(diǎn)第89頁/共142頁明顯地物點(diǎn)第90頁/共142頁像點(diǎn)坐標(biāo)與地面攝影測(cè)量坐標(biāo)的獲取第91頁/共142頁主要內(nèi)容一、解析內(nèi)定向二、像片系統(tǒng)誤差預(yù)改正

1、攝影材料變形改正2、攝影機(jī)物鏡畸變差改正3、大氣折光差改正4、地球曲率改正三、物空間坐標(biāo)近似坐標(biāo)變換

1、平面坐標(biāo)變換2、高程改正第92頁/共142頁影像框標(biāo)點(diǎn)光學(xué)框標(biāo)機(jī)械框標(biāo)第93頁/共142頁一、解析內(nèi)定向利用平面相似變換，將像片架坐標(biāo)變換為以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的框標(biāo)坐標(biāo)系坐標(biāo)xy正形變換仿射變換第94頁/共142頁二、像片系統(tǒng)誤差預(yù)改正（攝影材料變形）四個(gè)框標(biāo)位于像片的四個(gè)角隅時(shí)可用仿射變換四個(gè)框標(biāo)位于像片的中央時(shí)可用比例縮放第95頁/共142頁二、像片系統(tǒng)誤差預(yù)改正（攝影機(jī)物鏡畸變差）攝影機(jī)鑒定時(shí)提供物鏡畸變差參數(shù)攝影機(jī)鑒定時(shí)提供各向徑物鏡畸變差值第96頁/共142頁二、像片系統(tǒng)誤差預(yù)改正（大氣折光差改正）大氣折光引起像點(diǎn)在徑向的變形saAa’大氣折光引起像點(diǎn)在坐標(biāo)向的變形第97頁/共142頁二、像片系統(tǒng)誤差預(yù)改正（地球曲率）地球曲率引起像點(diǎn)在徑向的變形地球曲率引起像點(diǎn)在坐標(biāo)向的變形oA第98頁/共142頁二、像片系統(tǒng)誤差預(yù)改正內(nèi)定向并經(jīng)系統(tǒng)誤差預(yù)改正后的像點(diǎn)坐標(biāo)內(nèi)定向鏡頭畸變大氣折光地球曲率第99頁/共142頁三、物空間坐標(biāo)近似坐標(biāo)變換(平面)正變換（由大地坐標(biāo)系到攝影測(cè)量坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換）YtXt1XpYp第100頁/共142頁三、物空間坐標(biāo)近似坐標(biāo)變換(平面)逆變換（由攝影測(cè)量坐標(biāo)系到大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換）第101頁/共142頁航帶法空中三角測(cè)量第102頁/共142頁主要內(nèi)容一、基本思想與流程二、自由航帶網(wǎng)的構(gòu)建三、單航帶空中三角測(cè)量四、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差

第103頁/共142頁一、基本思想與流程把許多立體像對(duì)構(gòu)成的單個(gè)模型連結(jié)成一個(gè)航帶模型，將航帶模型視為單元模型進(jìn)行解析處理，通過消除航帶模型中累積的系統(tǒng)誤差，將航帶模型整體納入到測(cè)圖坐標(biāo)系中，從而確定加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)基本思想第104頁/共142頁一、基本思想與流程像點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)誤差預(yù)改正立體像對(duì)相對(duì)定向模型連接構(gòu)建自由航帶網(wǎng)航帶模型絕對(duì)定向航帶模型非線性改正加密點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算基本流程第105頁/共142頁二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)（連續(xù)法相對(duì)定向）歸化系數(shù)135246a135246bXYZ2as1s2s31b第106頁/共142頁二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)

（帶模型連接條件的連續(xù)法相對(duì)定向）135246a135246bXYZsi-1sisi+1aiA(N1X1,

N1Y1,

N1Z1)ai+1(X2,

Y2,

Z2)BxBzBy第107頁/共142頁連接點(diǎn)的模型坐標(biāo)攝站坐標(biāo)二、構(gòu)建自由航帶網(wǎng)

（帶模型連接條件的連續(xù)法相對(duì)定向）非連接點(diǎn)的模型坐標(biāo)第108頁/共142頁三、航帶模型非線性改正1、二次多項(xiàng)式用一個(gè)多項(xiàng)式曲面擬合航帶網(wǎng)復(fù)雜的變形曲面，使該曲面經(jīng)過航帶網(wǎng)已知點(diǎn)時(shí)，所求得坐標(biāo)變形值與它們實(shí)際的變形值相等或使其殘差的平方和為最小第109頁/共142頁三、航帶模型非線性改正2、二次正形變換多項(xiàng)式用一個(gè)二次正形變換多項(xiàng)式曲面擬合航帶網(wǎng)的變形曲面，使該曲面經(jīng)過航帶網(wǎng)已知點(diǎn)時(shí)，所求得坐標(biāo)變形值與它們實(shí)際的變形值相等或使其殘差的平方和為最小，并且由多項(xiàng)式曲面上一點(diǎn)變換到航帶網(wǎng)無變形曲面上相應(yīng)點(diǎn)時(shí)應(yīng)保持該點(diǎn)處在極小范圍內(nèi)相應(yīng)線段的夾角不變（保角變換）第110頁/共142頁四、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差按照單航帶法構(gòu)成自由航帶網(wǎng)利用本航帶的控制點(diǎn)及與上一航帶的公共點(diǎn)進(jìn)行三維空間相似變換，將整區(qū)各航線納入統(tǒng)一的坐標(biāo)系中同時(shí)解求各航帶非線性變形改正系數(shù)計(jì)算各加密點(diǎn)坐標(biāo)1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，…，20待定點(diǎn)名

A，B，…，O像片名高程控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)××××××××1、基本思想第111頁/共142頁四、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，…，20待定點(diǎn)名

A，B，…，O像片名高程控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)××××××××2、重心化坐標(biāo)計(jì)算區(qū)域重心坐標(biāo)航線重心坐標(biāo)重心化坐標(biāo)第112頁/共142頁四、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差3、誤差方程式的建立控制點(diǎn)：公共點(diǎn)：第113頁/共142頁四、航帶法區(qū)域網(wǎng)平差待定點(diǎn)地面坐標(biāo)計(jì)算將上述坐標(biāo)反變換到地面坐標(biāo)第114頁/共142頁光束法空中三角測(cè)量第115頁/共142頁主要內(nèi)容一、基本思想與流程二、像片外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)初始值的確定三、誤差方程式與法方程式的建立四、帶狀法方程式的循環(huán)分塊解法五、帶附加參數(shù)的自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差六、解析空中三角測(cè)量的精度第116頁/共142頁一、基本思想與流程

以一張像片組成的一束光線作為一個(gè)平差單元，以中心投影的共線方程作為平差的基礎(chǔ)方程，通過各光線束在空間的旋轉(zhuǎn)和平移，使模型之間的公共光線實(shí)現(xiàn)最佳交會(huì)，將整體區(qū)域最佳地納入到控制點(diǎn)坐標(biāo)系中，從而確定加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)及像片的外方位元素基本思想第117頁/共142頁一、基本思想與流程原理圖第118頁/共142頁一、基本思想與流程像片外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值的確定逐點(diǎn)建立誤差方程式并法化改化法方程式的建立邊法化邊消元循環(huán)分塊解求改化法方程式求出每片的外方位元素加密點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算基本流程第119頁/共142頁二、像片外方位元素和地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值的確定將每個(gè)立體像對(duì)進(jìn)行像對(duì)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(diǎn)及相鄰航線間的公共點(diǎn)對(duì)航線進(jìn)行絕對(duì)定向以求得每一張像片的外方位元素和加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)，以此作為未知數(shù)的近似值第120頁/共142頁三、誤差方程式與法方程式的建立誤差方程法方程第121頁/共142頁四、自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差在共線條件方程中，利用若干附加參數(shù)來描述系統(tǒng)誤差模型，在區(qū)域網(wǎng)平差的同時(shí)解求這些附加參數(shù)，以自動(dòng)測(cè)定和消除系統(tǒng)誤差第122頁/共142頁五、自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差誤差方程法方程第123頁/共142頁六、解析空中三角測(cè)量的精度理論精度實(shí)際精度第124頁/共142頁解析空中三角測(cè)量的可靠性第125頁/共142頁一、可靠性研究（基本概念）粗差不可發(fā)現(xiàn)粗差可發(fā)現(xiàn)但不可定位粗差可定位前方交會(huì)測(cè)量第126頁/共142頁從理論上研究平差系統(tǒng)可發(fā)現(xiàn)、區(qū)分不同模型誤差的能力（內(nèi)部可靠性）從理論上研究不可發(fā)現(xiàn)的模型誤差對(duì)平差結(jié)果的影響（外部可靠性）從實(shí)用上尋求在平差過程中自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和區(qū)分模型誤差以及確定模型誤差位置的方法一、可靠性研究（主要任務(wù)）第127頁/共142頁某一觀測(cè)值的改正數(shù)將受到所有觀測(cè)值誤差的影響：二、基本理論（觀測(cè)值誤差與改正數(shù)的關(guān)系）第128頁/共142頁某一觀測(cè)值的誤差將對(duì)所有觀測(cè)值的改正數(shù)產(chǎn)生影響：二、基本理論（觀測(cè)值誤差與改正數(shù)的關(guān)系）第129頁/共142頁解析空中三角測(cè)量最新發(fā)展

第130頁/共142頁主要內(nèi)容GPS輔助空中三角測(cè)量POS輔助空中三角測(cè)量第131頁/共142頁利用安裝于飛機(jī)上與航攝儀相連接的和設(shè)在地面一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)站上的至少兩臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)、同時(shí)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(cè)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(shí)刻攝站的三維坐標(biāo)，然后將其視為附加觀測(cè)值引入攝影測(cè)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(xué)模型和算法來整體確定目標(biāo)點(diǎn)位和像片方位元素，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的理論、技術(shù)和方法目的是極大地減少甚至完全免除常規(guī)空中三角測(cè)量所必需的地面控制點(diǎn)，以節(jié)省野外控制測(cè)量工作量、縮短航測(cè)成圖周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率二、GPS輔助空中三角測(cè)量第132頁/共142頁中國(guó)GPS空三試驗(yàn)區(qū)分布圖承德(1998)面積:81000km2黑龍江(1996~1998)

面積:17600km2北京(1996~1998)

面積:205km2

天津(1995)面積:1100km2太原(1994)面積:10km2中越邊界(1996~1998)

面積:10700km2海南島(1996~1998)

面積:30000km2總面積：364000km2加密區(qū)：150000km2新疆(2002~2004)面積:142000km2酒泉(2004)面積:32