中心投影的共线条件方程表达了摄影中心 、 像点和对应地物点三点位于同一直线。
摄影测量的发展经历了模拟摄影测量 、 解析摄影测量和数字摄影测量三个阶段。
核面:过摄影基线与物方任意一点组成的平面。
中心投影:所有投影光线均经过同一个投影中心。
摄影基线:相邻两摄站点之间的连线。
立体像对:相邻摄站获取的具有一定重叠度的两张影像。
像平面坐标系(p-xy):在像片平面上为描述像点平面位置所选定的右旋直角坐标系。
像空间坐标系(s-xyz):描述单张像片上像点在像方空间位置的右旋直角坐标系。
以投影中心为原点。
x、y轴平行于像平面坐标系的相应轴。
z轴与物镜主光轴重合。
空间右手直角坐标系。
像空间辅助坐标系(s-xyz):原点选在摄影中心s,坐标轴系选择视需要而定。
通常有三种选取方法。
a) 取铅垂方向为z轴,航向为x轴,构成右手直角坐标系。
b) 以每条航线内第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系。
c) 以每个像片对的左片摄影中心为坐标原点,摄影基线方向为x轴,以摄影基线及左片主光轴构成的面作为xz平面,构成右手直角坐标系。
摄影测量坐标系(p-xpypzp):将向空间辅助坐标系s-xyz沿着z轴反方向平移至地面点p,得到的坐标系p-xpypzp称为摄影测量坐标系。(右手系)
地面测量坐标系(t-xtytzt):地面测量坐标为国家统一坐标系,平面坐标系为高斯-克吕格3°带或6°带1980西安坐标系(左手系),高程坐标系为1985黄海高程系。(左手系)
地面摄影测量坐标系(d-xtpytpztp):坐标原点在测区内的某一地面点上,xtp轴与xp轴方向大致一致,但为水平,ztp轴铅垂,构成右手直角坐标系。(右手系)
内方位元素:投影中心相对于影像的位置关系参数称为内方位元素。(3个参数)
像主点o 像主点在影像平面中的位置x0、y0
投影中心到影像面的垂距f
外方位元素:外方位元素是确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数。(6个参数)
线元素:描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的坐标值(xs、ys、zs)
角元素:表示摄影光束空间姿态(像片在摄影瞬间空间姿态的要素,如,)
方向余弦是像空间坐标系与像空间辅助坐标系相应两坐标轴系间夹角的余弦值。
像点位移?像点位移有什么规律?
答:因航摄像片是地面的中心投影,所以当像片倾斜或地面有起伏时,所摄取的影像均与理想情况有所差异。也就是地面点在像片点位偏离了应有的正确位置,产生了像点位移。
1 地面水平时,像片倾斜引起的像点位移。
2 地形起伏,在水平像片上引起的像点位移。
航摄像片与地形图的区别?1像片与地形图表示方法和内容不同2像片与地形图的投影方法不同。
单片空间后方交会:根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点(已知其像点和地面点的坐标),利用共线条件方程求解像片外方位元素。
依据:共线条件方程。
需求:3个地面控制点,6个方程,6个未知数(外方为元素)
计算过程:
获取已知数据 :像片比例尺,平均航高,内方元素,控制点地面测量坐标转化为摄影测量坐标 m, x0 , y0 , f , xtp, ytp, ztp
1) 量测控制点像点坐标 :像框标坐标经像点坐标改正,得像点坐标x,y
2) 确定未知数初值 xs0, ys0, zs0, 0, 0, 0
3) 计算旋转矩阵r
4) 逐点计算像点坐标近似值。
5) 组成误差方程式并法化。
6) 解求外方位元素改正数。
7) 检查迭代是否收敛。
立体像对前方交会:由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点坐标的方法。
依据:共线条件方程。
需求: 2个同名像点,4个方程,3个未知数(坐标)
计算过程:
1) 获取已知数据: x0 , y0 , f , xs1, ys1, zs1, 1, 1, 1 , xs2, ys2, zs2 , 2, 2, 2
2) 量测像点坐标 x1,y1 , x2,y2
3) 由外方位线元素计算基线分量 bx, by, bz
4) 由外方位角元素计算像空间辅助坐标 x1, y1, z1 , x2, y2, z2
5) 计算点投影系数 n1 , n2
6) 计算地面坐标 xa, ya, za
立体相对解析法相对定向:恢复两张像片之间的相对位置和姿态,建立相对立体模型,其比例方位是任意的。
相对定向元素:描述立体像对两张像片相对位置和姿态关系的参数。
依据:共面条件方程。
需求:5个同名像点,5个未知数(相对定向元素),不需要地面控制点。
计算过程:
1) 获取已知数据 x0 , y0 , f
2) 确定相对定向元素的初值0
3) 由相对定向元素计算像空间辅助坐标 x1, y1, z1 , x2, y2, z2
4) 计算误差方程式的系数和常数项。
5) 解法方程,求相对定向元素改正数。
6) 计算相对定向元素的新值。
7) 判断迭代是否收敛。
解析法绝对定向:利用已知地面控制点从绝对定向关系式出发,解求七个绝对定向元素。
相对定向仅仅是恢复了摄影时像片之间的相对位置。
绝对定向元素:模型比例尺的缩放系数,坐标轴系的三个旋转角,坐标原点的平移量。
绝对定向:通过将相对定向模型进行缩放、平移和旋转,使其达到绝对位置。
绝对定向元素:描述立体像对在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数。
需求:3个地面控制点(2个平高控制点,1个高程控制点),7个方程,7个未知数。
计算过程:
1) 获取控制点的两套坐标 xp , yp , zp , xtp , ytp , ztp
2) 给定绝对定向元素的初值 =1, =0, x0, y0, z0
a) 计算重心化坐标。
3) 计算误差方程式的系数和常数项。
4) 解法方程,求绝对定向元素改正数。
5) 计算绝对定向元素的新值。
6) 判断迭代是否收敛。
双像解析的相对定向--绝对定向法过程:
1 用连续像对或单独像对的相对定向元素的误差方程求解像对的相对定向元素;
2 由相对定向元素组成左右像片的旋转矩阵r1 、r2,并利用前方交会式求出模型点在像空间辅助坐标系中的坐标;
3 根据已知地面控制点的坐标,俺绝对定向元素的误差方程式解求该立体模型的绝对定向元素;
4 按绝对定向公式,将所有待定点的坐标纳入地面摄影测量坐标中。
双像解析在摄影测量中有哪三种解析方法?各有什么特点?
后交---前交解法,该方法前交的结果依赖于空间后方交会的精度,前交过程中没有充分利用多余条件平差计算;常在已知像片的外方元素,需确定少量待定坐标时采用。
相对定向---绝对定向解法,该方法计算公式比较多,最后的点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度,用这种方法的结果不能严格表述一副影像的外方元素,多在航带法解析空三测量中用。
光束法,该方法理论严密,要求精度最高,带顶点坐标是按最小二乘准则解的,在光束法解析空三测量中用。
解析空中三角测量:根据像片上量测的像点坐标和少量像片控制点,采用严密的数学公式,按最小二乘法原理,用计算机进行的空中三角测量。
意义:1) 不触及被量测目标即可测定其位置和几何形状。
2) 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。
3) 不受通视条件限制。
4) 区域内部精度均匀,且不受区域大小限制。
目的:1) 为测绘地形图提供定向控制点和像片定向参数。
2) 测定大范围内界址点的统一坐标。
3) 单元模型中大量地面点坐标的计算。
4) 解析近景摄影测量和非地形摄影测量。
分类: 按数学模型。
a) 航带法,独立模型法。
b) 光线束法。
按平差范围。
a) 单模型法,航带法。
b) 区域网法。
试说明航带网法解析空中三角测量的基本思想和作业过程。
答:航带网法解析空中三角测量是以单航带作为基础,由几条航带构成一个区域的整体平差,解求各航带的非线性变形改正系数,进而求得整个测区内全部待定点的坐标。
作业流程:1.按单航带模型法分别建立航带模型,以取得各航带模型点在本航带的辅助坐标系中的坐标值。
2.各航带模型的绝对定向。从第一条航带开始,根据本航带已知地面控制点和下一航带的公共点进行绝对定向,从而求出区域内各航带模型点的概略坐标。
3.计算重心坐标及重心化坐标。非线性改正要用到各航带本身的重心化坐标,因此各航带需要各自的重心坐标。
4.根据模型中控制点加密坐标应与外业实测坐标相等以及相邻航带间公共连接点的坐标应相等为条件,列出误差方程式,用最小二乘平差计算非线性的改正系数。
5.用平差计算得出的多项式系数,分别计算各模型点改正后的坐标值。根据残差不符值来衡量加密精度,一般取均值作为加密点成果。
独立模型法区域空中三角测量。
基本思想:独立模型法区域网空中三角测量是基于单独法相对定向建立单个立体模型,再由一个个单模型相互连接组成一个区域网。由于各个模型的像空间辅助坐标系和比例尺均不一致,因此,在模型连接时,要用模型内的已知控制点和模型间的公共点进行空间相似变换。
作业流程:1、单独法相对定向建立单元模型,获取各单元模型的模型坐标,包括摄站点。2、利用相邻模型公共点和所在模型中控制点,各个=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及方法方程式。
3、建立全区域的改化法方程式。4、按平差后求得的七个绝对定向元素,计算每个单元模型中待测点的坐标,若为相邻模型的公共点,取其均值作为最后结果。
光束法区域网空中三角测量。
试说明光束法区域网平差的基本思想,为什么说它是最严密的一种方法。
答:以每张像片所组成的一束光线作为平差的基本单位。以共线条件方程作为平差的基本方程,主要内容有:
获取每张像片外方位元素及特定点坐标近似值。
从每张像片上控制点。待定点的像点坐标处罚。按共线条件列出误差方程式。
逐点法化建立改化法方程式。按循环分块的求救方法。先求出其中的一类未知数,通常先求每张像片的外方位元素。
按空间前方交会求特定点的地面坐标,对于相邻像片的公共点应取其均值作为最后结果。
由于平差单位是单千光束。像点坐标是观测值。误差方。
程直接由像点坐标的观测值列出。能对像点坐标进行系统误差改正,所以是最严密的方法。
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