立体像对的空间前方交会公式.PPT

第五章　双像解析摄影测量 　　单张像片不能确定被摄物体的空间位置，要确定被摄物体的空间位置，必须采用具有一定重叠度的立体像对，构成立体模型才能完成。 　　根据立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算的方式，用计算机解求被摄物体的三维空间坐标，称为双像解析摄影测量。 §1　双像解析摄影测量的基本概念 一、立体像对的特别点线面 　图中S1、S2为航摄时 　两相邻摄站； S1、S2 　的连线B称为摄影基线； 　在S1、S2拍摄的具有 　一定重叠度的两张像 　片称为立体像对； 　地面点Ａ在两张像片上 　的构像a1、a2称为同名像点；构像光线AS1a1和AS2a2称为 　同名光线；在摄影瞬间，地面任意一点的两条同名光线与摄影基线（三线共面）位于同一平面内，称为核面；核面与像平面的交线称为核线；摄影基线与像片面的交点称为核点。像面上所有核线都交于核点。 §1　双像解析摄影测量的基本概念 二、双像解析摄影测量的基本思想 测量学中的前方交会方法，根据两个已知测站的平面坐标和两条已知方向线的水平角，解求待定点的平面坐标。　　 　　 §1　双像解析摄影测量的基本概念 1.单张像片的空间后方交会与立体像对的前方交会算法：先根据3个以上的地面控制点坐标分别解算两张像片的外方位元素；再根据外方位元素，用前方交会方法解算待定点的三维坐标。 2.相对定向和绝对定向算法：先进行相对定向，恢复两张像片在摄影瞬间的相对关系，建立与地面相似的几何模型；再通过控制点作绝对定向，把立体模型进行平移、旋转和缩放，确定模型点的三维坐标。 3.光束法（一步定向法）：把待定点和控制点的地面坐标，按光线条件方程式，列出误差方程式，用最小二乘法解算地面点坐标。 §2 空间后方交会――前方交会算法 根据立体像对的外方位元素，解算地面点空 间坐标的方法称为空间前方交会。已知 XS1、YS1、ZS1 φ 1、ω 1 、κ 1 XS2、YS2、ZS2 φ 2、ω 2 、κ 2 求XA、YA、ZA 摄影基线Ｂ的基线分量为 a1和a2在左、右像空辅助坐标系中坐标分别为 　　式中R1和R2由φ 1 、ω 1 、κ 1和φ 2 、ω 2 、κ 2构成，x1y1x2y2量测得到。 由三角形的相似关系得 N1、N2称为点投影系数，经整理后，用矩阵形式表示为 由上式可得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　由1、3式解得点投影系数 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 二、空间后方交会－－前方交会法的计算步骤 1、像片控制测量 2、像点坐标量测 3、空间后方交会 　　求像片的外方位元素 4、空间前方交会求待定点坐标 §3 立体像对的方位元素 利用立体像对摄影时同名光线成对相交的几何关系，通过量测的像点坐标，解求两像片的相对方位元素值的过程，称为解析相对定向。确定相邻两像片相对位置的参数，称为相对定向元素。相对定向的目的是建立一个与被摄物体（地面）相似的几何模型，解算相对定向元素，以确定模型点的坐标。 一、相对定向元素 确定一张像片的空间位置和姿态需要6个外方位元素，确定一个立体像对需要12个外方位元素： XS1、YS1、ZS1、φ 1、ω 1 、κ 1、XS2、YS2、ZS2、φ 2、ω 2 、κ 2。 这12个外方位元素可以分为两大类。一类是相对定向元素，有5个，用来确定两张像片的相对关系；另一类是绝对定向元素，有7个，用来确定立体像对在空间坐标系中的位置和姿态。 1.连续法相对定向元素 1.连续法相对定向元素 在上述元素中，bz与模型的比例尺有关，是绝对定向元素，与两片的相对关系无关，其余5个非零元素by、bz、φ 2、ω 2 、κ 2可确定两像片的相对位置，作为连续法相对定向的相对定向元素。 该系统的特点是以左片为基础，通过右像片相对于左片作平移和旋转，来确定两片间的相对位置。可以连续建立一条航线的立体模型。 2.单独像对的相对定向元素 该系统以左摄站S1为原点，摄影基线b为像空辅助坐标的X轴；在左主核面内，过S1且垂直于X轴 的直线为Z轴，建立像空辅助坐标系。两片的12个外方位元素为： 左片 XS1＝YS1＝ZS1＝0 、 φ 1，ω 1 ＝0 、κ 1 右片 XS2＝bx 、YS2＝ZS2 ＝0 、φ 2、ω 2 、κ 2 取除bx外的5个非零元素为相对定向元素， φ 1，κ 1 、φ 2、ω 2 、κ 2即为单独像对法相对定向元素。 二.立体模型的绝对定向元素 在连续法相对定向元素的描述中，立体像对的方位元素，还有bx和左片 的XS1＝YS1＝ZS1＝0 φ 1＝ω 1 ＝κ 1＝0，但左像片相对于地面坐标系，仍是6个