数字摄影测量学光束法空中三角测量N课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光束法空中三角测量,光束法空中三角测量,1,主要内容,一、光束法区域网空三的基本思想与流程,二、像片外方位元素和地面点坐标初始值的确定,三、误差方程式与法方程式的建立,四、两类未知数交替趋近法,五,、三种区域网平差方法的比较,六、解析空中三角测量的精度分析,主要内容一、光束法区域网空三的基本思想与流程,2,一、基本思想与内容,以一幅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，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整体区域最佳地纳入到控制点坐标系中去，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素。,基本思想,一、基本思想与内容 以一幅像片组成的一束光线作为一,3,一、基本思想与内容,原理图,一、基本思想与内容原理图,4,二、像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定,将每个立体像对进行像对定向和模型连接构建自由航带网，利用航带中的控制点及相邻航线间的公共点对航线进行绝对定向以求得每一张像片的外方位元素和加密点的地面坐标，以此作为未知数的近似值。,二、像片外方位元素和地面点坐标近似值的确定将每个立体像对进行,5,三、误差方程式与法方程式的建立,误差方程,法方程,三、误差方程式与法方程式的建立误差方程法方程,6,三、误差方程式与法方程式的建立,改化法方程,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,A,F,K,B,G,L,C,H,M,D,I,N,E,J,O,1，2，20 待定点名,A，B，O,像片名,平高地面控制点,A B C D E F G H I J K L M N O,像片外方位元素未知数,转,置,对,项,称,三、误差方程式与法方程式的建立改化法方程123456789,7,四、两类未知数交替趋近法,如果已知地面点的坐标，则有式（,1,）：,如果每张影像的外方位元素已知，则有式（,2,）：,在光束法区域网平差中，地面待定点坐标和每张影像的外方位元素均是未知的，采用交替趋近时，则认为它们均为已知。首先利用地面点的近似坐标为已知值，则可按式（,1,）求出每张影像的外方元素；然后，利用外方位元素的新值代入到式（,2,）计算每点的地面坐标，直到外方位元素的改正值和待定点坐标的改正值均小于某个限值为止，迭代结束。,四、两类未知数交替趋近法如果已知地面点的坐标，则有式（1）：,8,航带法,解求航线的非线性改正参数,独立模型法,解求模型的相似变换参数,光束法,解求像片的外方位元素及物点坐标,五、传统摄影加密的三种方法及对比,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,原理：,严密,近似,精度：,高,低,速度：,慢,快,应用：,高精度定位测定,低精度测图加密和提供平差初始值,航带法五、传统摄影加密的三种方法及对比像片坐标初步航带平差计,9,三种区域网平差方法的比较,航带法区域网平差：,数学模型是航带坐标的非线性多项式改正公式，“观测值”是自由航带中个点的摄影测量坐标，平差单元为航带。整体平差未知数是各航带的多项式系数。显然，这种平差方法的特点未知数少，解算方便和快速，但精度不高。所谓的观测值,自由航带坐标并不是真正的原始观测值，故彼此并不独立，因此，它不是严密的平差方法。,目前主要用于为严密平差提供初始值和小比例尺低精度加密点位。,三种区域网平差方法的比较 航带法区域网平差：数学模,10,独立模型法平差：,该方法源于单元模型空间相似变换的思想。利用由像片坐标解析相对定向求出的或用模拟测图仪量测的独立模型坐标，通过各单元立体模型在空间的旋转、平移和缩放，以使得模型公共点有尽可能相同的坐标，并通过地面控制点使整个空中三角测量网最佳地纳入规定的坐标系中。从这个思想出发，独立模型法区域网平差的数学模型是单元模型的空间相似变换公式，观测值是计算或量测的模型坐标，平差单元为独立模型，未知数是各模型空间相似变换参数共,7,个，此外未知数还有加密点的地面坐标。因此整区的未知数要比航带法区域网多得多。但是如采用乎高分求的办法其解算所占有的内存和计算时间要比光束法区域网少得多。这种方法是一种相当严密的平差方法。,独立模型法平差：该方法源于单元模型空间相似变换的思想。利用由,11,光束法：,以共线条件方程为平差数学模型，平差单元为单个光束，每张影像的像点坐标为原始观测值，未知数是各个影像的外方位元素和所有待定点的地面坐标。,解法严密，误差方程直接对原始观测值列出，能最方便地顾及影像系统误差影响。不足之处，光束法区域网未知数多、计算量大，计算速度也相对较慢。,光束法：以共线条件方程为平差数学模型，平差单元为单个光束，每,12,三种方法比较,数学模型,平差单元,观测值,未知数,航带法,非线性多项式改正公式,整个航带,自由航带中各点的摄影测量坐标,各航带的多项式改正系数,光束法,共线方程式,每张像片相似投影光束,像点坐标,各片的外方位元素和待定点坐标,独立模型法,空间相似变换,单元模型,模型点坐标,各模型空间相似变换参数,三种方法比较数学模型平差单元观测值未知数航带法非线性多项式改,13,六、解析空中三角测量的精度,理论精度,实际精度,六、解析空中三角测量的精度理论精度实际精度,14,利用附加参数的自检校区域网平差,一、问题的由来,1,、实验结果表明，进行了像点系统误差改正后，平差结果仍不能达到预期的精度。,什么原因？,2,、由于像点系统误差的复杂性和预改正方法的近似性，单靠预改正仍有较大的系统误差残留，使平差的数学基础,共线条件方程不成立。,怎么解决？,3,、解决方法：,试验场检校法：,实验室检校不能代表获取影像的过程，可用真实飞行条件下的试验场检校法，由大量地面控制点求得补偿系统误差参数，随后在保证摄影基本不变的情况下，用这组参数补偿和改正区域网平差中的系统误差。,验后补偿法,自检校法,利用附加参数的自检校区域网平差一、问题的由来1、实验结果表明,15,利用附加参数的自检校区域网平差,二、基本思想：,采用一个用若干附加参数描述的像点系统误差模型，在区域网平差的同时解求这些附加参数，进而达到自动测定和消除像点系统误差的目的。,原始误差方程式为：,假如，像点的系统误差改正数为：,是,x,y,的函数？,则在误差方程式中，将,x,加上,x,，,y,加上,y,，即可消去系统误差对观测值的影响。,利用附加参数的自检校区域网平差二、基本思想：原始误差方程式为,16,利用附加参数的自检校区域网平差,二、基本思想：,这时，误差方程式变为：,利用附加参数的自检校区域网平差二、基本思想：这时，误,17,利用附加参数的自检校区域网平差,三、基本解算过程,进一步表示为：,在实际平差中，我们将控制点和像点改正数都看作是期望值为零的观测值，并单独列出有,一定权,的误差方程式。即,利用附加参数的自检校区域网平差三、基本解算过程进一步表示为,18,利用附加参数的自检校区域网平差,三、基本解算过程,法化后有：,利用附加参数的自检校区域网平差三、基本解算过程法化后有：,19,利用附加参数的自检校区域网平差,四、像点系统误差模型的确定,像点系统误差是像点坐标的函数，即：,如何确定这个函数？,利用附加参数的自检校区域网平差四、像点系统误差模型的确定像,20,利用附加参数的自检校区域网平差,一个典型系统误差模型（由德国,Ebner,教授提出）：,共有,12,个参数,9,7,6,5,b,a,x,y,1,2,8,3,4,利用附加参数的自检校区域网平差一个典型系统误差模型（由德国E,21,利用附加参数的自检校区域网平差,五、平差结果评价,自检校区域网平差是在解析摄影测量平差中补偿系统误差的最有效方法。,只要信噪比大于,0.8,，即系统误差与偶然误差相比不是太小，均可用带附加参数的自检校平差。,利用附加参数的自检校区域网平差五、平差结果评价 自检,22,4.9 GPS,辅助空中三角测量,4.9 GPS辅助空中三角测量,23,GPS,辅助空中三角测量,利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在地面一个或多个基准站上的至少两台,GPS,信号接收机同步而连续地观测,GPS,卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，经过,GPS,载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，以取代地面控制，经采用统一的数学模型和算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法。,目的,是极大地减少甚至完全免除常规空中三角测量所必需的地面控制点，以节省野外控制测量工作量、缩短航测成图周期、降低生产成本、提高生产效率,GPS辅助空中三角测量利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在,24,单差分方式相对动态,GPS,定位示意图,带,GPS,的航空摄影,单差分方式相对动态GPS定位示意图带GPS的航空摄影,25,GPS,动态定位技术在摄影测量中的应用主要有以下几个方面：,用于航摄飞机的实时导航，以获取高质量的像片；,将由GPS确定的摄站坐标作为辅助数据引入空中三角测量区域网平差，以减少地面控制点甚至完全取代地面控制点；,与惯性导航系统结合（pos）测定摄影机的姿态，使空中三角测量变得十分简单；,用于非摄影传感器的定位；,GPS动态定位技术在摄影测量中的应用主要有以下几个方面：用于,26,GPS,辅助空中三角测量作业过程,现行航空摄影系统改造及偏心测定,带,GPS,信号接收机的航空摄影,解求,GPS,摄站坐标,GPS,摄站坐标与摄影测量数据联合平差，以确定目标点位并评定其质量,GPS辅助空中三角测量作业过程现行航空摄影系统改造及偏心测,27,GPS,辅助空中三角测量与传统解析法比较,平差方案,0,检查点数,理论精度（平面,/,高程）,实际精度（平面,/,高程）,平面,高程,(cm),(,0,),(cm),(,0,),密周布点光束法区网平差,10.3,94,91,5.4/22.5,1.0/4.4,5.2/16.0,1.0/3.1,四角布点,GPS,辅助光束法平差,10.4,103,95,6.5/23.3,1.3/4.5,7.9/18.1,1.5/3.5,无地面控制,GPS,辅,助光束法平差,9.7,103,95,11.3/24.0,2.3/4.9,23.2/,35.2,4.8/7.2,GPS辅助空中三角测量与传统解析法比较平差方案0检查点数理,28,