第六章-空中三角测量-课件

第六章第六章 空中三角测量空中三角测量第六章第六章 空中三空中三角测量角测量一、空中三角测量概述一、空中三角测量概述二、航带网法空中三角测量二、航带网法空中三角测量三、光束法空中三角测量三、光束法空中三角测量四、独立模型法空中三角测量四、独立模型法空中三角测量 空中三角测量是以像片上量测的空中三角测量是以像片上量测的空中三角测量是以像片上量测的空中三角测量是以像片上量测的像点坐标像点坐标像点坐标像点坐标为依据，为依据，为依据，为依据，采用严密的采用严密的采用严密的采用严密的数学模型数学模型数学模型数学模型，按最小二乘法原理，用，按最小二乘法原理，用，按最小二乘法原理，用，按最小二乘法原理，用少少少少量地面控制点量地面控制点量地面控制点量地面控制点为平差条件，在电子计算机上解求为平差条件，在电子计算机上解求为平差条件，在电子计算机上解求为平差条件，在电子计算机上解求测图所需控制点的地面坐标测图所需控制点的地面坐标测图所需控制点的地面坐标测图所需控制点的地面坐标，空中三角测量是双，空中三角测量是双，空中三角测量是双，空中三角测量是双像解析摄影测量的扩展，后者是以一个相对作为像解析摄影测量的扩展，后者是以一个相对作为像解析摄影测量的扩展，后者是以一个相对作为像解析摄影测量的扩展，后者是以一个相对作为计算范围，根据两张像片的内在几何关系，用一计算范围，根据两张像片的内在几何关系，用一计算范围，根据两张像片的内在几何关系，用一计算范围，根据两张像片的内在几何关系，用一定数量的控制点解求待定点的地面坐标，空三也定数量的控制点解求待定点的地面坐标，空三也定数量的控制点解求待定点的地面坐标，空三也定数量的控制点解求待定点的地面坐标，空三也是如此，只是计算范围扩大到一条航带或多条航是如此，只是计算范围扩大到一条航带或多条航是如此，只是计算范围扩大到一条航带或多条航是如此，只是计算范围扩大到一条航带或多条航带。也称加密。把野外实测的控制点称为像片控带。也称加密。把野外实测的控制点称为像片控带。也称加密。把野外实测的控制点称为像片控带。也称加密。把野外实测的控制点称为像片控制点，根据加密方法算得的控制点称为加密点。制点，根据加密方法算得的控制点称为加密点。制点，根据加密方法算得的控制点称为加密点。制点，根据加密方法算得的控制点称为加密点。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量第六章 空中三角测量一、空中三角测量的意义一、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不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状何形状可快速地在大范围内同时进行点位测定，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以节省野外测量工作量不受通视条件限制不受通视条件限制区域内部精度均匀，且不受区域大小限区域内部精度均匀，且不受区域大小限制制为测绘地形图提供定向控制点和像为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数片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解析近景摄影测量和非地形摄影测量量第六章第六章 空中三角测量空中三角测量第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 按阶段可以分为按阶段可以分为模拟空中三角测量、解析空三模拟空中三角测量、解析空三和数字空三。和数字空三。模拟的采用图解法或光学机械法，模拟的采用图解法或光学机械法，在在全能型立体测图仪全能型立体测图仪上根据摄影过程的几何反上根据摄影过程的几何反转原理建立航带模型，实现控制点的加密。解转原理建立航带模型，实现控制点的加密。解析的是利用计算机，根据人工观测方法在析的是利用计算机，根据人工观测方法在坐标坐标量测仪或解析测图仪量测仪或解析测图仪上量测的像点坐标，采用上量测的像点坐标，采用一定的数学模型计算出待定点的地面坐标。数一定的数学模型计算出待定点的地面坐标。数字的又称自动空三，它不需要模拟的或解析的字的又称自动空三，它不需要模拟的或解析的坐标量测仪器，而是直接在计算机屏幕显示的坐标量测仪器，而是直接在计算机屏幕显示的数字影像数字影像上，自动或半自动地采集加密点的像上，自动或半自动地采集加密点的像点坐标，进而计算出待定点的地面坐标。当前，点坐标，进而计算出待定点的地面坐标。当前，数字空三已成为主流的作业方式，但数字空三数字空三已成为主流的作业方式，但数字空三仍然沿用解析空三的数学模型。仍然沿用解析空三的数学模型。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量按平差范围按平差范围双像解析摄影测量就是单模型的解析空三。双像解析摄影测量就是单模型的解析空三。单航带空三是以一条航带为加密单元进行平差计单航带空三是以一条航带为加密单元进行平差计算。算。区域网空三是以若干条航线作为加密区域，按最区域网空三是以若干条航线作为加密区域，按最小二乘法进行整体平差运算，以取得加密点的最小二乘法进行整体平差运算，以取得加密点的最或是值。或是值。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量按数学模型按数学模型航带法空三是以航带法空三是以一条航带一条航带作为平差的基本单元，将模型点作为平差的基本单元，将模型点的摄影测量作为观测值，根据的摄影测量作为观测值，根据地面控制点的摄影测量坐标地面控制点的摄影测量坐标和地面坐标应相等以及相邻航带公共点坐标应相等和地面坐标应相等以及相邻航带公共点坐标应相等为条件，为条件，用平差解求航带网的非线性变形改正系数，从而求出各加用平差解求航带网的非线性变形改正系数，从而求出各加密点的地面坐标。密点的地面坐标。独立模型法是以独立模型法是以单元模型单元模型为平差单元以模型坐标为观测值，为平差单元以模型坐标为观测值，根据地面控制点的摄影测量坐标和地面坐标应相等以及相根据地面控制点的摄影测量坐标和地面坐标应相等以及相邻模型公共点、公共摄站点的摄影测量坐标应相等为条件，邻模型公共点、公共摄站点的摄影测量坐标应相等为条件，确定每一个单元模型的旋转、平移和缩放参数，确定每一个单元模型的旋转、平移和缩放参数，从而求出从而求出各加密点的地面坐标各加密点的地面坐标第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 光束法区域网平差是光束法区域网平差是以一张像片组成的以一张像片组成的一束光线一束光线作为平差的基本单元，以中心作为平差的基本单元，以中心投影的投影的共线方程共线方程作为平差的数学模型，作为平差的数学模型，以像点坐标为观测值，根据相邻像片公以像点坐标为观测值，根据相邻像片公共交会点坐标相等、控制点的加密坐标共交会点坐标相等、控制点的加密坐标与地面坐标相等为条件，解求出与地面坐标相等为条件，解求出每张像每张像片的外方位元素和加密点的地面坐标片的外方位元素和加密点的地面坐标第六章第六章 空中三角测量空中三角测量类型类型类型类型基于思想基于思想基于思想基于思想平差形式平差形式平差形式平差形式特点特点特点特点航带法航带法航带法航带法由模拟仪器演由模拟仪器演由模拟仪器演由模拟仪器演变而来变而来变而来变而来分步近似平差分步近似平差分步近似平差分步近似平差未知数少、解未知数少、解未知数少、解未知数少、解算快捷，精度算快捷，精度算快捷，精度算快捷，精度低低低低独立模型法独立模型法独立模型法独立模型法单元模型空间单元模型空间单元模型空间单元模型空间相似变换相似变换相似变换相似变换严密平差严密平差严密平差严密平差未知数多，解未知数多，解未知数多，解未知数多，解算中等算中等算中等算中等光束法光束法光束法光束法摄影过程的几摄影过程的几摄影过程的几摄影过程的几何反转何反转何反转何反转最严密平差最严密平差最严密平差最严密平差精度高，未知精度高，未知精度高，未知精度高，未知数多，计算量数多，计算量数多，计算量数多，计算量大，速度慢。大，速度慢。大，速度慢。大，速度慢。利用平利用平面相似面相似变换，变换，将像片将像片架坐标架坐标变换为变换为以像主以像主点为原点为原点的框点的框标坐标标坐标系坐标系坐标xy正形变换正形变换仿射变换仿射变换第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 四个框标位于像片的四个角隅时四个框标位于像片的四个角隅时四个框标位于像片的四个角隅时四个框标位于像片的四个角隅时可用仿射变换可用仿射变换可用仿射变换可用仿射变换 四个框标位于像片的中央时可用四个框标位于像片的中央时可用四个框标位于像片的中央时可用四个框标位于像片的中央时可用比例缩放比例缩放比例缩放比例缩放第六章第六章 空中三角测量空中三角测量第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数摄影机鉴定时提供物镜畸变差参数 摄影机鉴定时提供各向径物镜畸变差值摄影机鉴定时提供各向径物镜畸变差值摄影机鉴定时提供各向径物镜畸变差值摄影机鉴定时提供各向径物镜畸变差值第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 大气折光引起像点在径向的变形大气折光引起像点在径向的变形大气折光引起像点在径向的变形大气折光引起像点在径向的变形saAa 大气折光引起像点在坐标向的变形大气折光引起像点在坐标向的变形大气折光引起像点在坐标向的变形大气折光引起像点在坐标向的变形第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 地球曲率引起像点在径向的变形地球曲率引起像点在径向的变形地球曲率引起像点在径向的变形地球曲率引起像点在径向的变形 地球曲率引起像点在坐标向的变形地球曲率引起像点在坐标向的变形地球曲率引起像点在坐标向的变形地球曲率引起像点在坐标向的变形地球曲率会引起像点的位移地球曲率会引起像点的位移第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 内定向并经系统误差预改正后的像点坐标内定向并经系统误差预改正后的像点坐标内定向并经系统误差预改正后的像点坐标内定向并经系统误差预改正后的像点坐标内定向镜头畸变大气折光地球曲率五、像片系统误差预改正五、像片系统误差预改正第六章第六章 空中三角测量空中三角测量正变换正变换：由大地坐标系到（地面）摄影测：由大地坐标系到（地面）摄影测量坐标系的坐标变换量坐标系的坐标变换YtXt1XpYp第六章第六章 空中三角测量空中三角测量逆变换逆变换：由（地面）摄影测量坐标系到大：由（地面）摄影测量坐标系到大地坐标系的坐标变换地坐标系的坐标变换第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 航带法单航带解析空三是航带法区域网航带法单航带解析空三是航带法区域网平差的基础，而平差的基础，而航带法区域网平差的成航带法区域网平差的成果则为光束法区域网平差提供理想的近果则为光束法区域网平差提供理想的近似值。似值。它是利用连续法相对定向建立的它是利用连续法相对定向建立的各立体模型内在的几何关系，建立自由各立体模型内在的几何关系，建立自由航带网模型，然后根据控制点条件，按航带网模型，然后根据控制点条件，按最小二乘原理进行平差，计算航带模型最小二乘原理进行平差，计算航带模型的非线性变形改正系数，最后求的各加的非线性变形改正系数，最后求的各加密点的地面坐标。密点的地面坐标。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 把许多把许多立体像对立体像对构成的单个模型构成的单个模型连结连结成一个航带模型成一个航带模型，将航带模型视为单，将航带模型视为单元模型进行解析处理，通过消除航带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，将航带模型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中，从而确定整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标加密点的地面坐标基本思想基本思想第六章第六章 空中三角测量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模型连接构建自由航带网模型连接构建自由航带网航带模型绝对定向航带模型绝对定向航带模型绝对定向航带模型绝对定向航带模型非线性改正航带模型非线性改正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加密点坐标计算加密点坐标计算作业流程作业流程主要步骤主要步骤1 1、像点坐标量测与系统误差改正。、像点坐标量测与系统误差改正。、像点坐标量测与系统误差改正。、像点坐标量测与系统误差改正。2 2、连续法相对定向建立单个模型。、连续法相对定向建立单个模型。、连续法相对定向建立单个模型。、连续法相对定向建立单个模型。建立起的航带内各单个模型的像空间辅助坐标系，其特建立起的航带内各单个模型的像空间辅助坐标系，其特点是点是各模型的像空间辅助坐标系统，坐标轴向都保持彼此平各模型的像空间辅助坐标系统，坐标轴向都保持彼此平行，但模型比例尺各不相同，坐标原点也不一致行，但模型比例尺各不相同，坐标原点也不一致。3 3、航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起、航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起、航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起、航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起来统一的航带网模型。来统一的航带网模型。来统一的航带网模型。来统一的航带网模型。航带内各单个模型建立之后，以航带内各单个模型建立之后，以相邻两模型重叠范围内相邻两模型重叠范围内三个连接点高度应相等三个连接点高度应相等为条件，从航带的左端至右端的方向，为条件，从航带的左端至右端的方向，逐个模型的归化比例尺，统一坐标原点，使全航带内所有模逐个模型的归化比例尺，统一坐标原点，使全航带内所有模型连接成一个统一的自由航带网模型。统一后的模型点坐标型连接成一个统一的自由航带网模型。统一后的模型点坐标为摄影测量坐标系坐标。为摄影测量坐标系坐标。4 4、航带网模型的绝对定向。、航带网模型的绝对定向。、航带网模型的绝对定向。、航带网模型的绝对定向。建立的航带网模型是摄影测量坐标系，还需要根据地面建立的航带网模型是摄影测量坐标系，还需要根据地面控制点，把摄影测量坐标变换为地面摄影测量坐标。即将整控制点，把摄影测量坐标变换为地面摄影测量坐标。即将整个航带网按控制点的摄影测量坐标和地面摄影测量坐标，个航带网按控制点的摄影测量坐标和地面摄影测量坐标，进进行空间相似变换，完成航带网模型的绝对定向。行空间相似变换，完成航带网模型的绝对定向。使整个航带使整个航带网的摄影测量坐标纳入到地面摄影测量坐标系中。网的摄影测量坐标纳入到地面摄影测量坐标系中。5 5、航带网模型的非线性改正。航带网模型的非线性改正。航带网模型的非线性改正。航带网模型的非线性改正。在模型连接的过程中，在模型连接的过程中，单个模型的偶然误差和系统误差单个模型的偶然误差和系统误差会传递到下一个模型中去，会使航带模型产生扭曲变形会传递到下一个模型中去，会使航带模型产生扭曲变形，所，所以航带网模型还要进行非线性改正。以航带网模型还要进行非线性改正。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量自由航带网的构成包括两部分：自由航带网的构成包括两部分：像对的相对定向和模型的连接。像对的相对定向和模型的连接。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量（1 1 1 1）航带中第一像对定向）航带中第一像对定向）航带中第一像对定向）航带中第一像对定向 选定的像空间辅助坐标系与左片的像空间坐标系相重合，既选定的像空间辅助坐标系与左片的像空间坐标系相重合，既左片的角元素全为零。完成相对定向后，得出右片相对与左片的左片的角元素全为零。完成相对定向后，得出右片相对与左片的三个角元素，既是右片的像空间坐标系相对于像空间辅助坐标系三个角元素，既是右片的像空间坐标系相对于像空间辅助坐标系的角元素。的角元素。（2 2 2 2）第二像对及以后像对相对定向）第二像对及以后像对相对定向）第二像对及以后像对相对定向）第二像对及以后像对相对定向 第二像对以后各像对中左片的三个角元素，均取前一个像对第二像对以后各像对中左片的三个角元素，均取前一个像对中右片的角元素作为固定值，在完成相对定向过程中保持不变，中右片的角元素作为固定值，在完成相对定向过程中保持不变，只改变像对中的右片。只改变像对中的右片。（3 3 3 3）完成相对定向后的特点）完成相对定向后的特点）完成相对定向后的特点）完成相对定向后的特点：各模型的像空间辅助坐标系、坐标轴向都保持平行，各模型的像空间辅助坐标系、坐标轴向都保持平行，模型比模型比例尺各不相同，坐标原点也不一致例尺各不相同，坐标原点也不一致。航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起统一的航带航带内各立体模型利用公共点进行连接，建立起统一的航带网模型。网模型。相对定向完成以后，各像对的像空间辅助坐标都纳入到统一相对定向完成以后，各像对的像空间辅助坐标都纳入到统一的坐标系中，的坐标系中，各模型的基线分量各模型的基线分量 彼此平行。但是各模型的基彼此平行。但是各模型的基线分量线分量 是各自独立选取的，这样就造成了各模型的比例尺是各自独立选取的，这样就造成了各模型的比例尺大小不一致，大小不一致，若要将航带内所有模型连接构成航带网，必须要若要将航带内所有模型连接构成航带网，必须要进行各模型之间比例尺的归算。进行各模型之间比例尺的归算。航带内各单个模型建立以后，航带内各单个模型建立以后，以相邻两模型重叠范围内三个以相邻两模型重叠范围内三个连接点的高度应相等为连接点的高度应相等为条件，沿航带从左至右，逐个模型的归条件，沿航带从左至右，逐个模型的归化比例尺，统一坐标原点，使全航带各模型连接成一个统一的化比例尺，统一坐标原点，使全航带各模型连接成一个统一的自由航带网模型，将模型点的坐标换算到摄影测量坐标系中。自由航带网模型，将模型点的坐标换算到摄影测量坐标系中。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量模型连接的实质就是比例尺归化，然后计算模型点坐标。模型连接的实质就是比例尺归化，然后计算模型点坐标。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量归化系数归化系数135246a135246bXYZ2as1s2s31b第六章第六章 空中三角测量空中三角测量第一个模型各任意点的模型坐标第一个模型各任意点的模型坐标第一个模型左摄站坐标第一个模型左摄站坐标 右摄站点坐标右摄站点坐标mfmf第六章第六章 空中三角测量空中三角测量第第j个模型右摄站点的摄个模型右摄站点的摄影测量坐标为：影测量坐标为：第第j个模型各模型点的摄影测量坐标为：个模型各模型点的摄影测量坐标为：第六章 空中三角测量 为第为第j个模型以左摄站为原点的像空间个模型以左摄站为原点的像空间辅助坐标系中的模型点坐标，辅助坐标系中的模型点坐标，为第为第j个模个模型以右摄站为原点的像空间辅助坐标系中的模型以右摄站为原点的像空间辅助坐标系中的模型点坐标。型点坐标。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 其目的是其目的是将摄影测量坐标系中的航带模将摄影测量坐标系中的航带模型坐标转换到地面摄影测量坐标系型坐标转换到地面摄影测量坐标系中，中，得到像控点和加密点的地面摄影测量坐得到像控点和加密点的地面摄影测量坐标。与单模型的绝对定向相同。标。与单模型的绝对定向相同。1.1.控制点的地面摄影测量坐标的计算。控制点的地面摄影测量坐标的计算。在航带网的两端，分别选定在航带网的两端，分别选定1 1和和2 2两个两个控制点，控制点，根据这两点的地面测量坐标和根据这两点的地面测量坐标和摄影测量坐标，将测区内所有地面控制摄影测量坐标，将测区内所有地面控制点的地面测量坐标和对应的摄影测量坐点的地面测量坐标和对应的摄影测量坐标都换算为以标都换算为以1 1点为坐标原点的坐标。同点为坐标原点的坐标。同时，将自由航带网内所有加密点的摄影时，将自由航带网内所有加密点的摄影测量坐标也测量坐标也换算为以换算为以1 1点为原点的坐标。点为原点的坐标。正变换正变换（由大地坐标系到（地面摄影）摄影测量坐标系的（由大地坐标系到（地面摄影）摄影测量坐标系的坐标变换）坐标变换）YtXt1XpYp设设1、2点的大地坐标差点的大地坐标差 Xt Yt，对应的摄影测量，对应的摄影测量坐标差为坐标差为Xp Yp如图所示。并考虑到大地坐标系如图所示。并考虑到大地坐标系为左手系，则有：为左手系，则有：第六章 空中三角测量求得三参数后，求得三参数后，将所有地面控制点的大地坐标按将所有地面控制点的大地坐标按下式变换为地面摄影测量坐标。下式变换为地面摄影测量坐标。式中（式中（Xt1Xt1，Yt1Yt1）为第一个控制点的大地坐标，）为第一个控制点的大地坐标，算得的地面摄影测量坐标也是以第一点为坐标算得的地面摄影测量坐标也是以第一点为坐标原点。经如此变换后，原点。经如此变换后，坐标原点一致，比例尺坐标原点一致，比例尺也近似相等。也近似相等。第六章第六章 空空中三角测中三角测量量重心化坐标重心化坐标 目的目的减减少少模模型型点点坐坐标标在在计计算算过过程程中中的的有有效效位位数数，以以保保证证计计算算的的精度精度使使法法方方程程的的系系数数简简化化，个个别别项项数数值值变变为为零零，以以提提高高计计算算速速度度2.2.坐标重心化：将以第坐标重心化：将以第1 1点为原点的地面摄影测量坐标与点为原点的地面摄影测量坐标与摄影测量坐标做重心化处理。摄影测量坐标做重心化处理。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量类似于单模型的绝对定向，把航带模型作为一个整类似于单模型的绝对定向，把航带模型作为一个整体，作空间相似变换，计算模型点的地面摄影测量体，作空间相似变换，计算模型点的地面摄影测量坐标概值。公式同单模型绝对定向，即：坐标概值。公式同单模型绝对定向，即：相应的误差方程式为：相应的误差方程式为：第六章 空中三角测量由于航带模型经绝对定向后，还要作非线性变形改正，所以由于航带模型经绝对定向后，还要作非线性变形改正，所以绝对定向无需迭代，绝对定向无需迭代，只作一次趋近，称为概略定向只作一次趋近，称为概略定向，经绝对，经绝对定向后算得模型点的地面摄影测量坐标概值定向后算得模型点的地面摄影测量坐标概值第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 航带网在构建过程中，由于在量测像点航带网在构建过程中，由于在量测像点坐标时存在坐标时存在偶然误差偶然误差以及像点坐标存在以及像点坐标存在的各种残余的的各种残余的系统误差系统误差，这两类不同性，这两类不同性质的误差会独立或非独立质的误差会独立或非独立进行累积进行累积，致，致使航带网产生使航带网产生非线性变形非线性变形。这种变形相。这种变形相当复杂，很难用简单的数学模型精确描当复杂，很难用简单的数学模型精确描述。述。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量1、二次多项式、二次多项式用一个多项式曲面拟用一个多项式曲面拟合航带网复杂的变形合航带网复杂的变形曲面，使该曲面经过曲面，使该曲面经过航带网已知点时，所航带网已知点时，所求得坐标变形值与它求得坐标变形值与它们实际的变形值相等们实际的变形值相等或使其残差的平方和或使其残差的平方和为最小，此曲面即为为最小，此曲面即为航带网的非线性变形航带网的非线性变形曲面。常用的多项式曲面。常用的多项式有两种类型：一是对有两种类型：一是对XYZ分别采用一般多分别采用一般多项式做非线性变形改项式做非线性变形改正，另一是正，另一是xy采用正采用正形变换，形变换，Z采用多项采用多项式。式。任意模型点的重心化概略坐任意模型点的重心化概略坐标经非线性变形改正后应等标经非线性变形改正后应等于重心化地面摄影测量坐标。于重心化地面摄影测量坐标。第六章 空中三角测量 上式中有上式中有1515个控制点，至少需要个控制点，至少需要5 5个控制点，实际上，都有个控制点，实际上，都有多余观测，用最小二乘法解求多项式参数。现以多余观测，用最小二乘法解求多项式参数。现以X X坐标为例，坐标为例，得误差方程式：得误差方程式：如果航带有如果航带有n n个控制点，则可列出个控制点，则可列出3n3n个方程，写成一般式为：个方程，写成一般式为：解法方程可得解法方程可得非线性变形改正系数非线性变形改正系数。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 求得非线性变形改正系数后，可算得加密点求得非线性变形改正系数后，可算得加密点的重心化地面摄影测量坐标，再加上地面摄影的重心化地面摄影测量坐标，再加上地面摄影测量坐标重心，即得以航带网测量坐标重心，即得以航带网第一个控制点为第一个控制点为原点的地面摄影测量坐标。原点的地面摄影测量坐标。即即最后，参照正变换，将地面摄影测量坐标进行最后，参照正变换，将地面摄影测量坐标进行坐标逆变换，得到加密点的大地坐标，即坐标逆变换，得到加密点的大地坐标，即第六章 空中三角测量第六章第六章 空中三角测量空中三角测量2、二次正形变换多项式二次正形变换多项式用一个用一个二次正形变换二次正形变换多多项式曲面拟合航带网的项式曲面拟合航带网的变形曲面，使该曲面经变形曲面，使该曲面经过航带网已知点时，所过航带网已知点时，所求得坐标变形值与它们求得坐标变形值与它们实际的变形值相等或使实际的变形值相等或使其残差的平方和为最小其残差的平方和为最小，并且，并且由多项式曲面上由多项式曲面上一点变换到航带网无变一点变换到航带网无变形曲面上相应点时应保形曲面上相应点时应保持该点处在极小范围内持该点处在极小范围内相应线段的夹角不变相应线段的夹角不变（保角变换）（保角变换）第六章第六章 空中三角测量空中三角测量1.按照单航带法构成自按照单航带法构成自由航带网由航带网2.利用本航带的控制点利用本航带的控制点及与上一航带的公共及与上一航带的公共点进行三维空间相似点进行三维空间相似变换，将整区各航线变换，将整区各航线纳入统一的坐标系中纳入统一的坐标系中3.同时解求各航带非线同时解求各航带非线性变形改正系数性变形改正系数4.计算各加密点坐标计算各加密点坐标1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点1、基本思想、基本思想第六章第六章 空中三角测量空中三角测量2、重心化坐标计算：区域重心坐标、重心化坐标计算：区域重心坐标1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点第六章第六章 空中三角测量空中三角测量3、误差方程式的建立：航带网中控制点上的内业坐标应与野、误差方程式的建立：航带网中控制点上的内业坐标应与野外实测坐标相等，以及相邻航带间公共连接点上的坐标应相外实测坐标相等，以及相邻航带间公共连接点上的坐标应相等为平差条件，并假定野外实测坐标没有误差，其误差方程等为平差条件，并假定野外实测坐标没有误差，其误差方程式可按两种形式列出。假设以二次多项式进行各航带的非线式可按两种形式列出。假设以二次多项式进行各航带的非线性改正。即性改正。即控制点：控制点：以以x坐标为例，根据非线性变形改正后内外业坐标应相坐标为例，根据非线性变形改正后内外业坐标应相等，即等，即 代入可得：代入可得：对于两条航带之间的对于两条航带之间的公共连接点公共连接点，经非线性变形改正后坐经非线性变形改正后坐标应相等：以标应相等：以x坐标为例，坐标为例，第六章 空中三角测量第六章第六章 空中三角测量空中三角测量1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点误差方程矩阵形式误差方程矩阵形式第六章第六章 空中三角测量空中三角测量1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名高程控制点 平高控制点根据图中的布点方案，可以列出整个根据图中的布点方案，可以列出整个区域的总误差方程区域的总误差方程第六章第六章 空中三角测量空中三角测量法方程法方程第六章第六章 空中三角测量空中三角测量法方程法方程法方程的消元法方程的消元消元通式：消元通式：第六章第六章 空中三角测量空中三角测量法方程的解法方程的解回代通式：回代通式：第六章第六章 空中三角测量空中三角测量待定点地面坐标计算待定点地面坐标计算将上述坐标反变换到地面坐标将上述坐标反变换到地面坐标第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 以一张像片组成的一以一张像片组成的一束光线束光线作为一个平差作为一个平差单元，以中心投影的单元，以中心投影的共线方程共线方程作为平差的作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而系中，从而确定加密点的地面坐标及像片确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素的外方位元素基本思想基本思想第六章第六章 空中三角测量空中三角测量原理图原理图第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定 逐点建立误差方程式并法化逐点建立误差方程式并法化逐点建立误差方程式并法化逐点建立误差方程式并法化 改化法方程式的建立改化法方程式的建立改化法方程式的建立改化法方程式的建立 边法化边消元循环分块解求改化法方程式边法化边消元循环分块解求改化法方程式边法化边消元循环分块解求改化法方程式边法化边消元循环分块解求改化法方程式 求出每片的外方位元素求出每片的外方位元素求出每片的外方位元素求出每片的外方位元素 空间前方交会求得加密点坐标计算空间前方交会求得加密点坐标计算空间前方交会求得加密点坐标计算空间前方交会求得加密点坐标计算 光束法区域网平差以像点坐标作为观测值，理论严密，光束法区域网平差以像点坐标作为观测值，理论严密，光束法区域网平差以像点坐标作为观测值，理论严密，光束法区域网平差以像点坐标作为观测值，理论严密，但对原始数据的系统误差十分敏感，只有在较好地预先但对原始数据的系统误差十分敏感，只有在较好地预先但对原始数据的系统误差十分敏感，只有在较好地预先但对原始数据的系统误差十分敏感，只有在较好地预先消除像点坐标的系统误差后，才能得到理想的加密结果消除像点坐标的系统误差后，才能得到理想的加密结果消除像点坐标的系统误差后，才能得到理想的加密结果消除像点坐标的系统误差后，才能得到理想的加密结果。基本流程基本流程第六章 空中三角测量 目的是提供每张像片的外方位元素和加密点地目的是提供每张像片的外方位元素和加密点地面坐标的近似值，通常用航带法加密成果作为面坐标的近似值，通常用航带法加密成果作为光束法区域网平差的概值。具体过程：光束法区域网平差的概值。具体过程：1.1.第一条航带建立自由航带网，用该航带内已知第一条航带建立自由航带网，用该航带内已知的地面控制点做概略绝对定向，获得加密点概的地面控制点做概略绝对定向，获得加密点概略地面坐标略地面坐标2.2.以下各条航带，用上条相邻航带的公共点和本以下各条航带，用上条相邻航带的公共点和本航带的控制点作概略定向。航带的控制点作概略定向。3.3.各相邻航带公共点坐标取均值作为地面坐标的各相邻航带公共点坐标取均值作为地面坐标的近似值。近似值。4.4.用每张像片的近似地面坐标，用空间后方交会用每张像片的近似地面坐标，用空间后方交会方法求得各像片的外方位元素的近似值。方法求得各像片的外方位元素的近似值。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量1、误差方程及法方程、误差方程及法方程经区域网概算，获得每张像片的外方位元素和加密点地面坐标的近似值，就可以用共线条件方程式，列出每张像片上控制点和加密点的误差方程式。对每个像点可列出：光束法平差是以共线方程式作为数学模型，像点的像平面坐光束法平差是以共线方程式作为数学模型，像点的像平面坐标观测值是未知数的非线性函数，线性化后，按最小二乘原标观测值是未知数的非线性函数，线性化后，按最小二乘原理进行计算。而计算中要在提供一个近似解的基础上逐次迭理进行计算。而计算中要在提供一个近似解的基础上逐次迭代趋近的求解出最佳解。代趋近的求解出最佳解。提供的初始值愈接近最佳值，解的提供的初始值愈接近最佳值，解的收敛速度愈快。收敛速度愈快。因此，平差计算之前选择好初始值是非常重因此，平差计算之前选择好初始值是非常重要的。要的。像片外方位元素和地面点坐标近似值可以利用航带法的加密像片外方位元素和地面点坐标近似值可以利用航带法的加密成果。成果。航带法解析空中三角测量，虽然理论上不十分严密，航带法解析空中三角测量，虽然理论上不十分严密，精度偏低，但其加密的成果，作为光束的初始值却是最佳的。精度偏低，但其加密的成果，作为光束的初始值却是最佳的。其具体做法是首先按航带法加密计算一次，得到全测区每个其具体做法是首先按航带法加密计算一次，得到全测区每个像对所需的测图控制点地面摄影测量坐标。然后直接用航带像对所需的测图控制点地面摄影测量坐标。然后直接用航带法求出各地面点坐标进行空间后方交会，求出所需像片的外法求出各地面点坐标进行空间后方交会，求出所需像片的外方位元素。把这些值作为光束法平差计算的初始值。方位元素。把这些值作为光束法平差计算的初始值。2、像片外方位元素和地面点坐标近似值的获取像片外方位元素和地面点坐标近似值的获取3、利用双像前方交会求解地面点的坐标利用双像前方交会求解地面点的坐标 为了避免误差的累积为了避免误差的累积,可以以可以以单模型单模型（或双模型）为（或双模型）为平差计算单元，由一个个相互连接的单模型既可以平差计算单元，由一个个相互连接的单模型既可以构成一条航带网，也可以组成一个区域网，但是，构成一条航带网，也可以组成一个区域网，但是，构网过程中的误差却被限制在单个模型内，而不会构网过程中的误差却被限制在单个模型内，而不会发生误差累积，发生误差累积，这样，就可以克服航带法空中三角这样，就可以克服航带法空中三角测量的不足，有利于加密精度的提高。测量的不足，有利于加密精度的提高。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 独立模型法空中三角测量是把独立模型法空中三角测量是把单元模型单元模型视为刚视为刚体，利用各单元模型间的公共点彼此连接成一个区域。体，利用各单元模型间的公共点彼此连接成一个区域。在连接过程中，每个单元模型只做在连接过程中，每个单元模型只做旋转、缩放和平移旋转、缩放和平移。在变换中要使模型间公共点的坐标尽可能一致，控制在变换中要使模型间公共点的坐标尽可能一致，控制点的摄测坐标与其地面坐标尽可能一致，同时观测值点的摄测坐标与其地面坐标尽可能一致，同时观测值的改正数的平方和最小，然后按照最小二乘法原理求的改正数的平方和最小，然后按照最小二乘法原理求得待定点的地面摄测坐标。得待定点的地面摄测坐标。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量1、建立单元模型，获得各单元模型的模型点坐标，包括摄站、建立单元模型，获得各单元模型的模型点坐标，包括摄站点坐标。点坐标。2、利用相邻模型间的公共点和所在模型中的控制点，各单元、利用相邻模型间的公共点和所在模型中的控制点，各单元模型分别作三维线性变换，按各自的条件列出误差方程式，模型分别作三维线性变换，按各自的条件列出误差方程式，并逐点进行法化，组成总体法方程式。并逐点进行法化，组成总体法方程式。3、建立全区域的改化法方程式，并按循环分块法求解的每个、建立全区域的改化法方程式，并按循环分块法求解的每个单元模型的单元模型的7个参数。个参数。4、按平差后求得的各单元模型的、按平差后求得的各单元模型的7个变换参数计算每个单元个变换参数计算每个单元模型中待定点的坐标。各公共点坐标取其均值作为最后坐标。模型中待定点的坐标。各公共点坐标取其均值作为最后坐标。第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 无论是哪种空中三角测量平差方法，在进行整体平差之前，必须无论是哪种空中三角测量平差方法，在进行整体平差之前，必须为整体平差提供模型点的概略坐标，而且坐标要在统一的坐标系中，为整体平差提供模型点的概略坐标，而且坐标要在统一的坐标系中，比例尺要一致。独立模型法空中三角测量这一工作，也要先求出各比例尺要一致。独立模型法空中三角测量这一工作，也要先求出各模型点坐标的概略值，但模型连接时，是用公共点以模型绝对定向模型点坐标的概略值，但模型连接时，是用公共点以模型绝对定向公式进行，各模型坐标在公共点上不取平均，保持独立。公式进行，各模型坐标在公共点上不取平均，保持独立。单个模型的空间相似变换单个模型的空间相似变换第六章第六章 空中三角测量空中三角测量 线性化列出误差方程式线性化列出误差方程式