摄影测量程序汇总(后方交会+前方交会+单模型光束法平差)
摄影测量解析基础(后方交会前方交会)
06
结果输出
输出目标点的三维坐标数据。
前方交会方法的优缺点分析
优点 不需要地面控制点,可以在未知环境中进行测量。
可以快速获取大范围的三维空间信息。
前方交会方法的优缺点分析
• 适用于动态目标和快速测量场景。
前方交会方法的优缺点分析
01
缺点
02
03
04
对光照条件敏感,光照变化会 影响测量精度。
对摄影图像的质量要求较高, 需要清晰、分辨率高的图像。
随着科技的不断发展,摄影测量技术也在不断进步和完善,其在各个领域的应用 也日益广泛和深入。
摄影测量的历史与发展
01
摄影测量起源于19世纪中叶,当时人 们开始使用胶片相机进行地形测量。 随着技术的发展,数字相机逐渐取代 了胶片相机,使得摄影测量更加便捷 和高效。
02
近年来,随着计算机技术和人工智能 的飞速发展,摄影测量技术也取得了 重大突破。例如,无人机技术的兴起 使得摄影测量更加灵活、快速和安全 ;计算机视觉和深度学习技术的应用 则提高了影像解析的自动化和智能化 水平。
在复杂地形和遮挡严重的环境 中,前方交会方法可能会失效
。
05 实际应用案例
Hale Waihona Puke 后方交会方法应用案例总结词
通过已知的摄影站和地面控制点,解算出摄影中心和地面点的空间坐标。
详细描述
后方交会方法常用于地图更新、地籍测量和城市三维建模等领域。例如,在城市三维建模中,利用后方交会方法 可以快速准确地获取建筑物表面的空间坐标,为构建真实感强的城市三维模型提供数据支持。
图像获取
获取至少两幅不同角度的摄影图像。
01
02
像片处理
对图像进行预处理,包括图像校正、去噪等 操作。
摄影测量与遥感(考试主要内容总结)——花了我好几天时间打的呢!!!
Px lx * 100 %
l:像幅边长
旁向重叠度
Py%=
Py ly * 100%
P:重叠影像边长
当投影射线会聚于一点时, 称为中心投影。 当诸投影射线都平行于某一固定方向时, 称为平行投影 (平 行投影分为斜投影和正射投影) 。 23 页作图题 摄影测量五个常用坐标系: 1 像平面坐标系 o-xy 像平面坐标系是影像平面内的直角坐标系,用以表示像点在像平面上的位置。若摄影中心为 s(如图 1) ,摄影方向与影像平面的交点 o 称为影像的像主点。像平面坐标系的原点就位于像主点。对于航空 影像, 两边对机械框标的连线为 x 和 y 轴的坐标系称为框标坐标系, 其与航线方向一致的连线为 x 轴, 航线方向为正向,像平面坐标系的方向与框标坐标系的方向相同。
,3个旋转量,,, 3个平移量X,Y,Z
绝对定向的解算实际上就是要确定空间相似变换的 7 个待定参数, 至少需要列出 7 个误差方程式。 在航空摄影测量中,这需要利用最少两个平面高程控制点和一个高程控制点。若有多余的控制点,便 可按最小二乘法原理来解算。 后方交会-前方交会解法:首先利用控制点的物方空间坐标与像坐标由单像空间后方交会求出左、右 影像的外方位元素,然后再根据待定同名点的像点坐标与外方位元素,利用空间前方交会方法求出待 定点的物方空间坐标。 相对定向-绝对定向解法:先通过解求立体像对的相对定向元素,按前方交会方法计算得到模型点的 空间辅助坐标以后,利用至少两个平面高程控制点和一个高程控制点进行单元模型的绝对定向,再由 绝对定向参数求得待定点的物方空间坐标。 根据平差中采用的数学模型可分为航带法、独立模型法和光束法。 根据平差范围的大小,解析空中三角测量可分为单模型法、单航带法和区域网法。 航带法空中三角测量: 1 基本思想:由于在单个模型连成航带模型的过程中,各单个模型中的偶然误差和残余的系统误差将 传递到下一个模型中去,这些误差传递积累的结果会使航带模型产生扭曲变形,所以航带模型经绝对 定向以后还需作模型的非线性改正,才能得到较为满意的结果,这便是航带法空中三角测量的基本思 想。 2 工作流程为: ①像点坐标的量测和系统误差改正;②像对的相对定向;③模型连接及航带网的构成;④航带模型的 绝对定向;⑤航带模型的非线性改正 航带法区域网平差基本思想:首先,按单航带法的方法将每条航带构成自由网,然后用本航带的控 制点及与上一条相邻航带的公共点,进行本航带的三维线性变换,把整个区域内的各条航带都纳入到 统一的摄影测量坐标系中,然后各航带按非线性变形改正公式同时解算各航带的非线性改正系数。 其计算过程为:1 建立自由比例尺的航带网 2 建立松散的区域网 3 区域网整体平差 独立模型法区域网空中三角测量的基本思想:把一个单元模型(可以由一个立体像对或两个立体像 对,甚至三个立体像对组成)视为刚体,利用各单元模型彼此间的公共点连成一个区域,在连接过程 中,每个单元模型只能作平移、缩放、旋转(因为它们是刚体) ,这样的要求只有通过单元模型的三 维线性变换(空间相似变换)来完成。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 坐标应与其地面摄测坐标尽可能一致(即它们的差值尽可能小) ,同时观测值改正数的平方和为最小, 在满足这些条件的情况下,按最小二乘法原理求得待定点的地面摄测坐标。 第五章 数字影像与特征提取 1.对实际连续函数模型离散化的量测过程就是采样,被量测的点称为样点,样点之间的距离即采样间 隔。在影像数字化或直接数字化时,这些被量测的“点”也不可能是几何上的一个点,而是一个小的 区域,通常是矩形或圆形的微小影像块,即像素。
摄影测量-空间前交、后交【精选文档】
空间后交—前交程序设计(实验报告)姓名:班级:学号:时间:空间后交-前交程序设计一、实验目的用 C 、VB或MATLAB语言编写空间后方交会-空间前方交会程序⑴提交实习报告:程序框图、程序源代码、计算结果、体会⑵计算结果:像点坐标、地面坐标、单位权中误差、外方位元素及其精度二、实验数据f=150。
000mm,x0=0,y0=0三、实验思路1。
利用空间后方交会求左右像片的外方位元素(1).获取m(于像片中选取两点,于地面摄影测量坐标系中选取同点,分别计算距离,距离比值即为m),x,y,f,X,Y,Z(2).确定未知数初始值Xs,Ys,Zs,q,w,k(3).计算旋转矩阵R(4).逐点计算像点坐标的近似值(x),(y)(5)。
组成误差方程式(6)。
组成法方程式(7).解求外方位元素(8)。
检查是否收敛,即将求得的外方位元素的改正数与规定限差比较,小于限差即终止;否则用新的近似值重复步骤(3)-(7)2。
利用求出的外方位元素进行空间前交,求出待定点地面坐标(1).用各自像片的角元素计算出左、右像片的方向余弦值,组成旋转矩阵R1,R2(2)。
根据左、右像片的外方位元素,计算摄影基线分量Bx,By,Bz(3)。
计算像点的像空间辅助坐标(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)(4).计算点投影系数N1和N2(5)。
计算未知点的地面摄影测量坐标四、实验过程⑴程序框图函数AandL%求间接平差时需要的系数%%%已知%a=像点坐标x,b=像点坐标y,f内方位元素主距%φ=q,ψ=w,κ=k%像空间坐标系X,Y,Z%地面摄影测量坐标系Xs,Ys,Zsfunction [A1,L1,A2,L2]=AandL(a,b,f,q,w,k,X,Y,Z,Xs,Ys,Zs) %%%%%%%%%%%选择矩阵元素a1=cos(q)*cos(k)—sin(q)*sin(w)*sin(k);a2=-cos(q)*sin(k)—sin(q)*sin(w)*cos(k);a3=-sin(q)*cos(w);b1=cos(w)*sin(k);b2=cos(w)*cos(k);b3=—sin(w);c1=sin(q)*cos(k)+cos(q)*sin(w)*sin(k);c2=—sin(q)*sin(k)+cos(q)*sin(w)*cos(k);c3=cos(q)*cos(w);%%%%%%%共线方程的分子分母X_=a1*(X—Xs)+b1*(Y-Ys)+c1*(Z-Zs);Y_=a2*(X-Xs)+b2*(Y—Ys)+c2*(Z-Zs);Z_=a3*(X—Xs)+b3*(Y—Ys)+c3*(Z-Zs);%%%%%%%近似值x=-f*X_/Z_;y=-f*Y_/Z_;%%%%%%%A组成L组成a11=1/Z_*(a1*f+a3*x);a12=1/Z_*(b1*f+b3*x);a13=1/Z_*(c1*f+c3*x);a21=1/Z_*(a2*f+a3*y);a22=1/Z_*(b2*f+b3*y);a23=1/Z_*(c2*f+c3*y);a14=y*sin(w)-(x/f*(x*cos(k)—y*sin(k))+f*cos(k))*cos(w);a15=-f*sin(k)—x/f*(x*sin(k)+y*cos(k));a16=y;a24=—x*sin(w)-(y/f*(x*cos(k)-y*sin(k))—f*sin(k))*cos(w);a25=-f*cos(k)-y/f*(x*sin(k)+y*cos(k));a26=-x;lx=a—x;ly=b-y;%%%%%%%%%组成一个矩阵,并返回A1=[a11,a12,a13,a14,a15,a16];A2=[a21,a22,a23,a24,a25,a26];L1=lx;L2=ly;函数deg2dms%%%%%%%%角度转度分秒function y=deg2dms(x)a=floor(x);b=floor((x-a)*60);c=(x-a—b/60)*3600;y=a+(b/100)+(c/10000);函数dms2deg%%%%%度分秒转度function y=dms2deg(x)a=floor(x);b=floor((x-a)*100);c=(x-a—b/100)*10000;y=a+b/60+c/3600;函数ok%%%%%%%%%%%%%%目的是为了保证各取的值的有效值%%xy为n*1,a为1*nfunction result=ok(xy,a)format short gi=size(xy,1);for n=1:io=xy(n)—floor(xy(n,1));o=round(o*(10^a(n)))/(10^a(n));xy(n,1)=floor(xy(n,1))+o;endformat long gresult=xy;函数rad2dmsxy%%%%求度分秒表现形式的三个外方位元素,三个角度function xydms=rad2dmsxy(xy)[a,b,c,d,e,f]=testvar(xy);d=deg2dms(rad2deg(d));e=deg2dms(rad2deg(e));f=deg2dms(rad2deg(f));xydms=[a,b,c,d,e,f]';函数spacehoujiao%%%%%%%空间后交%%% f%%输入p(2*n,1)%%像点坐标x,y,X,Y,Z,均为(n,1)function [xy,m,R]=spacehoujiao(p,x,y,f,X,Y,Z)format long;%%%%%权的矢量化,这是等精度时的,如果非,将函数参数改为PP=diag(p);%%求nj=size(X,2);%%初始化Xs=0;Ys=0;Zs=0;for n=1:jXs=Xs+X(n);Ys=Ys+Y(n);Zs=Zs+Z(n);endSx=sqrt((x(2)-x(1))^2+(y(2)—y(1))^2);%%%%两像点之间距离Sd=sqrt((X(2)-X(1))^2+(Y(2)-Y(1))^2);%%%%两地面控制点之间距离m=Sd/Sx; %%%%图像比例系数Xs=Xs/j;Ys=Ys/j;Zs=m*f+Zs/j;m0=0;q=0;w=0;k=0;i=0;a=rand(2*j,6);l=rand(2*j,1);%%%%for n=1:j[a(2*n—1,:),l(2*n—1,1),a(2*n,:),l(2*n,1)]=AandL(x(n),y(n),f,q,w,k,X(n),Y(n),Z(n),Xs,Ys,Zs);enddet=inv(a’*P*a)*transpose(a)*P*l;%%%%%%%%%循环体while 1%%%%%%%%%%%%%%%%[dXs,dYs,dZs,dq,dw,dk]=testvar(det);detXs=abs(dXs);detYs=abs(dYs);detZs=abs(dZs);detq=abs(dq);detw=abs(dw);detk=abs(dk);%%%%%%%%%if ((detXs<0。
摄影测量学3-3
要将空中摄站及影像放到整个的加密网中,起到 点的传递和构网作用,故被称为空中三角测量。
目的:用摄影测量解析法确定区域内所有影像的外方位元素。
摄影测 量 加密
一、 空中三角测量意义:
(1)不需直接触及被量测的目标或物体.凡是在影像上可 以看到的目标,不受地面通视条件限制,均可以测定其位 臵和几何形状; (2)可以快速地在大范围内同时进行点位测定,从而可节 省大量的野外测量工作; (3)摄影测量平差计算时,加密区域内部精度均匀,且很 少受区域大小的影响;
4个平高控制点:4 4 16
n 各待求点:
4 n 4n
3n 12 未知数的个数:
两张像片的外方位元素:
t1
t2
多余观测数: 6 n
n
2 6 12 各待求点: 3 n 3n
3.9光束法双像解析摄影测量
按未知数的类型将误差方程式写成矩阵形式:
V1 A1 V 0 2 0 A2 t1 B1 l1 t 2 B2 l 2 X
• 要点: 1) 空间后方交会-空间前方交会:由于空间后方交会至少需要3 个平高控制点,通常采用4 个平高控制点,按最小二乘平差 方法解算单张像片6 个外方位元素。故该方法不适合; 2) 相对定向-绝对定向:相对定向完成后,绝对定向通常采用3
个平高控制点按最小二乘平差方法解算7 个绝对定向元素。
上述问题中,控制点数量不足以解决该绝对定向问题。故该 方法不适合; • 3) 光束法:上述问题中,2 个平高控制点和1 个高程控制点 可以确定平差的基准,多余观测个数r=(2×6×2)(6×2+3×3)=3>0,故可用该方法解决上述问题。
N12 ) X (u2 N N
摄影测量学部分课后习题答案
精心整理第一章1.摄影测量学:摄影测量是从非接触成像系统,通过记录、量测、分析与表达等处理,获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。
1.2摄影测量学的任务:地形测量领域:各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景观图;建立各种数据库;提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据。
非地形测量领域:生物医学、公安侦破、古文物、古建筑、建筑物变形监测2.摄影测量的三个发展阶段及其特点:模拟摄影测量阶段:(1)使用的影像资料为硬拷贝像片。
(2)利用光学机械模拟装置,实现了复杂的摄影测量解算。
(3)得到的是(或说主要是)模拟产品。
(4)摄影测量科技的发展可以说6)(44)它是3.1.3.答:1.左右的面。
4.L 于4.对于8.1.9.因素:13. 答:摄影测量中常用的坐标系有两大类。
一类是用于描述像点的位置,称为像方空间坐标系;另—类是用于描述地面点的位置.称为物方空间坐标系。
(1).像方空间坐标系①像平面坐标系像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置,通常采用右手坐标系,y x ,轴的选择按需要而定.在解析和数字摄影测量中,常根据框标来确定像平面坐标系,称为像框标坐标系。
②像空间坐标系,为了便于进行空间坐标的变换,需要建立起描述像点在像空间位置的坐标系,即像空间坐标系。
以摄影中心S 为坐标原点,y x ,轴与像平面坐标系的y x ,轴平行,z 轴与主光轴重合,形成像空间右手直角坐标系xyz S -③像空间辅助坐标系,像点的像空间坐标可直接以像平面坐标求得,但这种坐标的待点是每张像片的像空间坐标系不统一,这给计算带来困难。
为此,需要建立一种相对统一的坐标系.称为像空间辅助坐标系,用XYZ S -表示。
此坐标系的原点仍选在摄影中心S 坐标轴系的选择视需要而定。
(2)物方空间坐标系①摄影测量坐标系,将像空间辅助坐标系XYZ S -沿着Z 轴反方向平移至地面点P ,得到的坐标系p p p Z Y X P -称为摄影测量坐标系②地面测量坐标系,地面测量坐标系通常指地图投影坐标系,也就是国家测图所采用的高斯—克吕格︒3带或︒6带投影的平面直角坐标系和高程系,两者组成的空间直角坐标系是左手系,用t t t Z Y X T -表示。
双像解析摄影测量三种方法的比较-学习心得
双像解析摄影测量三种⽅法的⽐较-学习⼼得双像解析摄影测量三种⽅法的⽐较为了加强印象,还是要做做笔记的,那继续做电⼦笔记吧双像解析摄影测量三种⽅法的⽐较:后⽅交会-前⽅交会⽅法;相对定向-绝对定向法;⼀步定向法后⽅交会-前⽅交会法主要步骤:⾸先进⾏后⽅交会,利⽤单张影像上3个以上已知控制点分别计算像⽚外⽅位元素,再通过前⽅交会计算出地⾯⽬标的物⽅坐标。
该⽅法的缺点在于每张影像上都必须有3个以上控制点,并且前⽅交会求取的地⾯点坐标的精度取决于后⽅交会所解算外⽅位元素的精度(前⽅交会过程没有充分利⽤多余条件进⾏平差计算)。
因此,该⽅法往往在已知影像的外⽅位元素、需确定少量的待定点坐标时采⽤。
相对定向-绝对定向法主要步骤:⾸先利⽤两张影像重叠区内5对以上同名点,按照共⾯条件⽅程解算相对定向元素,并计算同名点模型坐标,同时要求⾄少2个平⾼点1个⾼程点位于像⽚重叠区内以计算控制点模型坐标。
然后利⽤控制点模型坐标和对应地⾯坐标根据三维相似变换⽅程解算出绝对定向元素。
最后根据绝对定向元素求取⽬标的物⽅坐标。
(计算公式⽐较多,⽤这种⽅法的解算结果不能严格表达⼀幅图像的外⽅位元素)该⽅法的缺点在于需要已知重叠区内最少5对同名点。
同样地,绝对定向的精度取决于相对定向精度。
因此常⽤于航带法解析三⾓测量的应⽤。
⼀步定向法主要步骤:利⽤已有控制点地⾯坐标、像⽚上对应像点坐标,根据共线条件⽅程⼀步解算出像⽚外⽅位元素和⽬标的地⾯坐标。
该⽅法⼀步完成,精度完全由控制点和像点坐标量测精度决定,理论上⽐以上两种⽅法精度⾼。
但该⽅法相较以上两种⽅法,求解过程较复杂。
(待定点的坐标是完全按最⼩⼆乘法原理解求出来的,该⽅法常⽤于光线束法解析空中三⾓测量中的应⽤。
)下⾯简单介绍⼀种影像定位的⽅法:有理函数模型(RFM)有理函数模型可以直接建⽴起像点和空间坐标之间的关系,不需要内外⽅位元素,回避成像的⼏何过程,可以⼴泛⽤于线阵影像的处理中。
摄影测量后方交会
单张相片后方交会目录●作业任务 (3)●解算原理 (3)●具体过程 (4)●算法描述及程序流程 (4)●计算结果 (7)●结果分析 (8)●心得体会及建议 (8)●参考文献 (9)一,作业任务已知摄影机主距f=153.24mm,四对点的像点坐标与相应地面坐标列入下表:表1-1计算近似垂直摄影情况下后方交会解。
二,解算原理【关键词1】中心投影构像方程在摄影测量学中,最重要的方程就是中心投影构像方程(图2-1)。
这个方程将地面点在地面摄影测量坐标系中的坐标(物方坐标)和地面点对应像点的像平面坐标联系起来。
在解析摄影测量与数字摄影测量中是极其有用的。
在以后将要学习到的双像摄影测量光束法、解析测图仪原理及数字影像纠正等都要用到该式。
图2-1在上述公式中:x和y分别为以像主点为原点的像点坐标,相应地面点坐标为X,Y,Z,相片主距f以及外方位元素Xs,Ys,Zs,ψ,ω,κ。
而在此次作业中,就是已知四个地面控制点的坐标以及其对应的像点坐标,通过间接平差原理来求解此张航片的外方位元素。
【关键词2】间接平差在一个平差问题中,当所选的独立参数X的个数等于必要观测值t时,可将每个观测值表达成这t个参数的函数,组成观测方程,然后依据最小二乘原理求解,这种以观测方程为函数模型的平差方法,就是间接平差方法间接平差的函数模型为:随机模型为:平差准则为:VtPV=min【关键词3】单像空间后方交会利用至少三个已知地面控制点的坐标A(Xa,Ya,Za)、B(Xb,Yb,Zb)、Z(Xc,Yc,Zc),与其影像上对应的三个像点的影像坐标a(xa,ya)、b(xb,yb)、c(xc,yc),根据共线方程,反求该像点的外方位元素Xs,Ys,Zs,ψ,ω,κ。
这种解算方法是以单张像片为基础,亦称单像空间后方交会。
在此次作业中,就是已知四个控制点在地面摄影测量坐标系中的坐标和对应的像点坐标。
由此可以列出8个误差方程,存在两个多余观测数,则n=2。
摄影测量学 空间前方后方交会
地球科学与环境工程学院实验报告书一实习任务在LPS中采集4个控制点及两个检查点的像平面坐标及其对应物方坐标;编写空间后方前方交会的程序,利用该程序计算出相片的外方位元素,并且利用内外方位元素解算出两个检查点的物方坐标,并与LPS工作站上的对应坐标相比较。
二实验原理前方交会数学模型及公式后方交会数学模型,公式计算时使用迭代计算附源代码三实验思路及步骤利用后方交会得出两张像片各自的外方位元素1)获取已知数据:从摄影资料中插曲像片比例尺、平均航高、内方位元素以及控制点的地面摄影测量坐标及对应的像点坐标。
2)确定未知数的初始值:在竖直摄影的情况下,胶原素的初始值为0,线元素其中Zs=m*f+∑Z 41,Xs=∑X 41,Ys=∑Z 41。
3) 计算旋转矩阵R 。
4) 逐点计算像点坐标的近似值:利用共线方程。
5) 组成误差方程并法化。
6) 解求外方位元素。
7) 检查计算是否收敛。
利用解求出的外方位元素进行前方交会1) 用各自像片的角元素计算出左右像片的旋转矩阵R1和R2。
2) 根据左右像片的外方位元素计算摄影基线分量Bx,By ,Bz 。
3) 逐点计算像点的空间辅助坐标。
4) 计算投影系数。
5) 计算未知点的地面摄影测量坐标。
6) 重复以上步骤完成所有点的地面坐标的计算。
四 程序框图后方交会程序框图五计算成果由四个地面控制点求出相片外方位元素的解航向倾角:-0.00398694旁向倾角:0.00211388相片旋角:-0.067578两检查点物方坐标分别为:2001 160.561 2127.272 2002 2031.232 2185.930Point ID rX rY rZ2001 -0.8600 -2.8281 1683.90242002 1.4830 -0.0987 2.31812001 670969.5900 114812.4019 1883.9024 22002 671410.2130 123166.4213 1986.0801 2误差:2001 +0.000231 -0.000729 +0.0010822002 -0.000196 -0.000238 +0.000374六心得体会通过本次实习,对于LPS有了更深的了解,操作上也更加熟练,同时在翻译操作手册的工程中,对本专业设计到的某些词汇有了初步的掌握在编写后方交会的程序过程中,对空间后方-前方交会的算法认识的更加深刻,对迭代计算的步骤也更加熟悉。
摄影测量学教案(第10讲后方交会).doc
三、概述
1、 单像空间后方交会 利用地面控制点及其在像片上的像点,确定一张像片外方位元素的方法。 2、单像空间后方交会的基本方法 a. 角锥体法
S
c a b
角锥体法介绍大 体思路
b. 利用共线条件方程解算像片的外方位元素
x f y f
a1 ( X X S ) b1 ( Y YS ) c1 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S ) a2 ( X X S ) b2 ( Y YS ) c2 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S )
a1 ( X X S ) b1 ( Y YS ) c1 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S ) a2 ( X X S ) b2 ( Y YS ) c2 ( Z Z S ) a3 ( X X S ) b3 ( Y YS ) c3 ( Z Z S )
lx x x计
ly y y计
(7)
而 Z 和 x计 , y 计 分别按如下方法计算:
X a1 Y b1 c1 Z
5摄影测量解析基础(后方交会+前方交会)
内定向通常采用多项式变换公式。假设框标在以像主点为原点的像平
面坐标系中的理论坐标为(x,y),在量测坐标系(框标坐标系、扫描 坐标系)的量测坐标为(I,J),则常用的多项式变换公式有:
线性正形变换公式
x a0 a1 I a2 J y b0 b1 I b2 J
仿射变形公式
x f
a10 X X S 0 b10 Y YS 0 c10 Z Z S 0
0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S 0 S 0 3 3 3 0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S0 S0 2 2 2 0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S 0 S 0 3 3 3
•
已知值 影像的内方位元素x0,y0,f 和 m(像片摄影比例尺的分母)
以及物点坐标(X,Y,Z)
•
• •
观测值 像点坐标 x,y(观测值)
未知数 像片的外方位元素XS,YS,ZS,,, 泰勒级数展开
泰勒级数展开的概念:
Z f X1, X 2 ,, X n
设X有近似值X0 则按泰勒公式在点
误差方程的矩阵形式:
v1 1 v 2 1 v 3 0 v 4 0 v 5 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 dX B 23 dX C 0 dX D 14 0 0 0 0 2.9 0 0 3.7 0 0 0 Pi 10 / S i 0 0 2.5 0 0 0 0 0 3 . 3 0 0 0 0 4.0 0
摄影测量实习空间后方交会
摄影测量实习空间后方交会—. 后方交会解算程序。
(1)原程序:D=input('请输入地面点坐标:')Y=input('请输入影像坐标点:')/1000f=input('请输入主距:')/1000C=input('请输入像主点坐标初始值:')J=input('请输入外方位角初始值:')i=size(Y,1);Y=[Y;Y(1,:)];D=[D;D(1,:)];Xs=0;Ys=0;for j=1:im=sqrt(((D(j,1)-D(j+1,1)).^2+(D(j,2)-D(j+1,2)).^2)/((Y(j,1)-Y(j+1,1)).^2+(Y(j,2)-Y(,2)).^2))/(i-1);Xs=Xs+D(j,1)/i;Ys=Ys+D(j,2)/i;endZs=m*f;for j=1:1000R(1,1)=cos(J(1))*cos(J(3))-sin(J(1))*sin(J(2))*sin(J(3));R(1,2)=-cos(J(1))*sin(J(3))-sin(J(1))*sin(J(2))*cos(J(3));R(1,3)=-sin(J(1))*cos(J(2));R(2,1)=cos(J(2))*sin(J(3));R(2,2)=cos(J(2))*cos(J(3));R(2,3)=-sin(J(2));R(3,1)=sin(J(1))*cos(J(3))+cos(J(1))*sin(J(2))*sin(J(3));R(3,2)=-sin(J(1))*sin(J(3))+cos(J(1))*sin(J(2))*cos(J(3));R(3,3)=cos(J(1))*cos(J(2));for n=1:iXp(n)=R(1,1)*(D(n,1)-Xs)+R(2,1)*(D(n,2)-Ys)+R(3,1)*(D(n,3)-Zs);Yp(n)=R(1,2)*(D(n,1)-Xs)+R(2,2)*(D(n,2)-Ys)+R(3,2)*(D(n,3)-Zs);Zp(n)=R(1,3)*(D(n,1)-Xs)+R(2,3)*(D(n,2)-Ys)+R(3,3)*(D(n,3)-Zs);xc(n)=-f*Xp(n)/Zp(n);yc(n)=-f*Yp(n)/Zp(n);A(2*n-1,1)=(R(1,1)*f+R(1,3)*xc(n))/Zp(n);A(2*n-1,2)=(R(2,1)*f+R(2,3)*xc(n))/Zp(n);A(2*n-1,3)=(R(3,1)*f+R(3,3)*xc(n))/Zp(n);A(2*n,1)=(R(1,2)*f+R(1,3)*yc(n))/Zp(n);A(2*n,2)=(R(2,2)*f+R(2,3)*yc(n))/Zp(n);A(2*n,3)=(R(3,2)*f+R(3,3)*yc(n))/Zp(n);A(2*n-1,4)=yc(n)*sin(J(2))-(xc(n)/f*(xc(n)*cos(J(3))-yc(n)*sin(J(3)))+f*cos(J(3)))*c os(J(2));A(2*n-1,5)=-f*sin(J(3))-xc(n)*(xc(n)*sin(J(3))+yc(n)*cos(J(3)))/f;A(2*n-1,6)=yc(n);A(2*n,4)=-xc(n)*sin(J(2))-(yc(n)/f*(xc(n)*cos(J(3))-yc(n)*sin(J(3)))-f*sin(J(3)))*cos(J(2));A(2*n,5)= -f*cos(J(3))-yc(n)*(xc(n)*sin(J(3))+yc(n)*cos(J(3)))/f;A(2*n,6)=-xc(n);L(2*n-1,1)=Y(n,1)-xc(n);L(2*n,1)=Y(n,2)-yc(n);endX=inv(A'*A)*A'*L;Xs=Xs+X(1);Ys=Ys+X(2);Zs=Zs+X(3);J(1)=J(1)+X(4);J(2)=J(2)+X(5);J(3)=J(3)+X(6);M=max(abs(X));if M<=0.001XsYsZsRbreak;endend二.运行实例(课本p-44 习题24)27.已知四队点的影像坐标和地点坐标如下:试计算近似垂直摄影情况下空间后方交会的解。
摄影测量 [摄影测量简答题]
摄影测量[摄影测量简答题]一、名词解释摄影测量与遥感:是对非接触传感器系统获得的影像及数字表达进行记录、量测及解译,从而获得自然物体和环境的牢靠信息的一门工艺、科学和技术。
像平面坐标系:像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位臵,通常采纳右手坐标系,x,y轴的选择按需要而定。
在解析和数字摄影测量中,常依据框标来确定像平面坐标系,称为像框标坐标系。
相机主距:摄影中心到像片面对垂直距离,一般用f来表示。
单片空间后方交会:已知某张像片的内方位元素、至少三个地面点坐标及对应的像点坐标,则可依据共线方程列出至少六个方程式,解求出像片六个外方位元素的过程,称为单张空间后方交会。
主合点:在主垂面内,过摄影中心点S做摄影方向线VV 的平行线,交vv线于i点,称为主合点。
GPS帮助空中三角测量:利用载波相位差分GPS动态定位技术猎取影像猎取时的摄站三维坐标,将其作为附加观测值引入摄影测量区域网平差中,整体确定物方点坐标和像片方位元素并对其质量进行评定的理论和方法。
量测相机:相机的内方位元素已知的相机,且其结构稳定,畸变较小。
非量测相机:相机的内方位元素未知,结构不稳定,且镜头畸变大。
航高:摄影中心到摄影区域平均高程面的高度。
DEM:即数字高程模型,用于表示地面特征的空间分布的数据阵列,常用的是用一系列地面点的平面坐标X、Y以及该地面点的高程Z或属性组成的数据阵列。
摄影比例尺:像片水平,地面水平常,像片上一段距离l 与地面一段距离L的比值。
航向重叠度:在摄影时,为了便于测图,一般要求航空像片在航向方向要有肯定的重叠,其重叠大小即为航向重叠度,航向重叠度一般要求在60%以上。
旁向重叠度:为便于航线间的拼接,相邻航线之间需要肯定的重叠,其大小即为旁向重叠度,一般要求在24%以上。
数字微分订正:依据有关的参数与数字地面模型,利用相应的构象方程式,或按肯定的数学模型用掌握点解算,从原始非正射投影的数字影像猎取正射影像,这种过程是将影像化为许多微小的区域逐一进行订正,且使用的是数字方式处理,叫做数字微分订正。
摄影测量程序汇总(后方交会+前方交会+单模型光束法平差)
程序运行环境为Visual Studio2010.运行前请先将坐标数据放在debug 下。
1.单像空间后方交会C语言程序:#include <stdio.h>#include <math.h>#include <iostream>double *readdata();void savedata(int hang,double *data,double *xishuarray,double *faxishu,double *l,int i,double xs,double ys,double zs,double fai,double oumiga,double kapa);void transpose(double *m1,double *m2,int m,int n);void inverse(double *a,int n);void multi(double *mat1,double * mat2,double * result,int a,int b,int c);void inverse(double *a,int n)/*正定矩阵求逆*/{int i,j,k;for(k=0;k<n;k++){for(i=0;i<n;i++){if(i!=k)*(a+i*n+k)=-*(a+i*n+k)/(*(a+k*n+k));}*(a+k*n+k)=1/(*(a+k*n+k));for(i=0;i<n;i++){if(i!=k){for(j=0;j<n;j++){if(j!=k)*(a+i*n+j)+=*(a+k*n+j)* *(a+i*n+k);}}}for(j=0;j<n;j++){if(j!=k)*(a+k*n+j)*=*(a+k*n+k);}}}void transpose(double *m1,double *m2,int m,int n) //矩阵转置{ int i,j;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++)m2[j*m+i]=m1[i*n+j];return;}void multi(double *mat1,double *mat2,double * result,int a,int b,int c) { int i,j,k;for(i=0;i<a;i++){for(j=0;j<c;j++){result[i*c+j]=0;for(k=0;k<b;k++)result[i*c+j]+=mat1[i*b+k]*mat2[k*c+j];}}return;}double *readdata(){FILE *fp;int i,j;int number;char datacatolog[100];//scanf("%s",datacatolog);if ((fp=fopen("控制点坐标.txt","r"))==NULL){printf("读取数据出错!\n");return false;}fscanf(fp,"%d",&number);double *cordata=new double[number*5];for (i=0;i<number;i++){for (j=0;j<5;j++){fscanf(fp,"%lf",cordata+i*5+j);}}printf("控制点坐标数据读取成功!\n");return cordata;}void savedata(int hang,double *data,double *xishuarray,double *faxishu,double *l,int i,double xs,double ys,double zs,double fai,double oumiga,double kapa){FILE *fp;char *file1="结算数据.txt";fp=fopen(file1,"w");fprintf(fp,"---------原始坐标数据为--------:\n");for (int i=0;i<hang;i++){for (int j=0;j<5;j++){fprintf(fp,"%7.4lf ",data[i*5+j]);}fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"---------误差方程系数阵为:--------:\n");for (int i=0;i<hang*2;i++){for (int j=0;j<6;j++){fprintf(fp,"%7.4lf ",xishuarray[i*5+j]);}fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"---------法方程系数阵为:--------:\n");for (int i=0;i<6;i++){for (int j=0;j<6;j++){fprintf(fp,"%7.5lf ",faxishu[i*5+j]);}fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"---------误差方程常数项为:--------:\n");for (int i=0;i<hang*2;i++){fprintf(fp,"%lf ",l[i]);fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"---------迭代次数为:--------:\n");fprintf(fp,"%d\n",i);fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"-----------外方位元素为:---------\n");fprintf(fp," Xs= %lf, Ys=%lf, Zs=%lf\n",xs,ys,zs);fprintf(fp," fai= %lf, oumiga=%lf, kapa=%lf\n",fai,oumiga,kapa);fprintf(fp,"--------------------------------\n");fclose(fp);return;}void main(){int i,j;int ii,jj;int diedainumber=0;double x0=0.0,y0=0.0,f=0.0;double m=50000; //估算比例尺double fai=0,oumiga=0,kapa=0,Xs=0,Ys=0,Zs=0;double R[3][3]={0.0};double X=0.0,Y=0.0,Z=0.0,L[8][1]={0.0},A[8][6]={0.0};double correct[6][1]={0.0},AT[6][8]={0.0},ATA[6][6]={0.0},ATL[6][1]={0.0};int row; //row用于存放坐标行数double *controlpoint;controlpoint=readdata();row=sizeof(controlpoint);for (i=0;i<row;i++){for (j=0;j<5;j++){printf("%3.3lf ",controlpoint[i*5+j]);}printf("\n");}/*----------内方位元素----------*/printf("请输入像片的内方位元素(mm):\n");printf("x0=");x0/=1000.0;scanf("%lf",&x0); //double类型数据要用%lfprintf("y0=");y0/=1000.0;scanf("%lf",&y0);printf("f=");scanf("%lf",&f);f=f/1000.0;/*------------------------------*///-------确定未知数初始值------for(int i=0;i<row;i++){Xs=Xs+controlpoint[i*5+2];Ys=Ys+controlpoint[i*5+3];Zs=Zs+controlpoint[i*5+4];}Xs/=row;Ys/=row;Zs=Zs/row+m*f;//-----------------------------do{diedainumber++;//---------组成旋转矩阵--------R[0][0]=cos(fai)*cos(kapa)-sin(fai)*sin(oumiga)*sin(kapa);R[0][1]=-cos(fai)*sin(kapa)-sin(fai)*sin(oumiga)*cos(kapa);R[0][2]=-sin(fai)*cos(oumiga);R[1][0]=cos(oumiga)*sin(kapa);R[1][1]=cos(oumiga)*cos(kapa);R[1][2]=-sin(oumiga);R[2][0]=sin(fai)*cos(kapa)+cos(fai)*sin(oumiga)*sin(kapa);R[2][1]=-sin(fai)*sin(kapa)+cos(fai)*sin(oumiga)*cos(kapa);R[2][2]=cos(fai)*cos(oumiga);//-----------------------------//计算系数阵和常数项for(int i=0,k=0,j=0;i<=3;i++,k++,j++){X=R[0][0]*(controlpoint[i*5+2]-Xs)+R[1][0]*(controlpoint[i*5+3]-Ys)+R[2][0]*(co ntrolpoint[i*5+4]-Zs);Y=R[0][1]*(controlpoint[i*5+2]-Xs)+R[1][1]*(controlpoint[i*5+3]-Ys)+R[2][1]*(con trolpoint[i*5+4]-Zs);Z=R[0][2]*(controlpoint[i*5+2]-Xs)+R[1][2]*(controlpoint[i*5+3]-Ys)+R[2][2]*(controlpoint[i*5+4]-Zs);L[j][0]=controlpoint[i*5+0]-(x0-f*X/Z);L[j+1][0]=controlpoint[i*5+1]-(y0-f*Y/Z);j++;A[k][0]=(R[0][0]*f+R[0][2]*(controlpoint[i*5+0]-x0))/Z;A[k][1]=(R[1][0]*f+R[1][2]*(controlpoint[i*5+0]-x0))/Z;A[k][2]=(R[2][0]*f+R[2][2]*(controlpoint[i*5+0]-x0))/Z;A[k][3]=(controlpoint[i*5+1]-y0)*sin(oumiga)-((controlpoint[i*5+0]-x0)*((control point[i*5+0]-x0)*cos(kapa)-(controlpoint[i*5+1]-y0)*sin(kapa))/f+f*cos(kapa))*cos(o umiga);A[k][4]=-f*sin(kapa)-(controlpoint[i*5+0]-x0)*((controlpoint[i*5+0]-x0)*sin(kapa) +(controlpoint[i*5+1]-y0)*cos(kapa))/f;A[k][5]=controlpoint[i*5+1]-y0;A[k+1][0]=(R[0][1]*f+R[0][2]*(controlpoint[i*5+1]-y0))/Z;A[k+1][1]=(R[1][1]*f+R[1][2]*(controlpoint[i*5+1]-y0))/Z;A[k+1][2]=(R[2][1]*f+R[2][2]*(controlpoint[i*5+1]-y0))/Z;A[k+1][3]=-(controlpoint[i*5+0]-x0)*sin(oumiga)-((controlpoint[i*5+1]-y0)*((cont rolpoint[i*5+0]-x0)*cos(kapa)-(controlpoint[i*5+1]-y0)*sin(kapa))/f-f*sin(kapa))*cos( oumiga);A[k+1][4]=-f*cos(kapa)-(controlpoint[i*5+1]-y0)*((controlpoint[i*5+0]-x0)*sin(ka pa)+(controlpoint[i*5+1]-y0)*cos(kapa))/f;A[k+1][5]=-(controlpoint[i*5+0]-x0);k++;}transpose(A[0],AT[0],8,6);multi(AT[0],A[0],ATA[0],6,8,6);inverse(ATA[0],6);multi(AT[0],L[0],ATL[0],6,8,1);multi(ATA[0],ATL[0],correct[0],6,6,1);Xs=Xs+correct[0][0];Ys=Ys+correct[1][0];Zs=Zs+correct[2][0];fai=fai+correct[3][0];oumiga=oumiga+correct[4][0];kapa=kapa+correct[5][0];}while(correct[3][0]>=6.0/206265.0||correct[4][0]>=6.0/206265.0||correct[5][0] >=6.0/206265.0);printf("迭代次数为:%d\n",diedainumber);printf("---------误差方程系数为:--------\n");for (i=0;i<8;i++){for (j=0;j<6;j++){printf("%4.4lf ",A[i][j]);}printf("\n");}printf("--------------------------------\n");printf("求解得到的外方位元素为:\n");printf(" Xs= %lf\n",Xs);printf(" Ys= %lf\n",Ys);printf(" Zs= %lf\n",Zs);printf(" fai= %lf\n",fai);printf(" oumiga= %lf\n",oumiga);printf(" kapa= %lf\n",kapa);savedata(row,controlpoint,A[0],ATA[0],L[0],diedainumber,Xs,Ys,Zs,fai,oumiga,kap a);printf("-----------------解算结束!--------------\n");system("pause");}解算结果:已知左右像片外方位元素,给出像点坐标:C语言代码:#include <stdio.h>#include <iostream>#include <math.h>double *readdata();void savedata(int hang,double *data);double *readdata(){FILE *fp;int i,j,k;int number;char datacatolog[100];char leftdata[300];//scanf("%s",datacatolog);if ((fp=fopen("像点坐标数据.txt","r"))==NULL){printf("读取数据出错!\n");system("pause");exit(0);}fscanf(fp,"%d",&number);double *c=new double[number*4];for (k=0;k<2;k++){fread(&leftdata,14,1,fp);for (i=0;i<number;i++){for (j=0;j<2;j++){fscanf(fp,"%lf",c+k*2+i*4+j);}}}fclose(fp);return c;}void savedata(int hang,double *data){FILE *fp;char *file1="地面点坐标数据.txt";fp=fopen(file1,"w");fprintf(fp,"---------像点对应地面点坐标为--------:\n");fprintf(fp,"\n");for (int i=0;i<hang;i++){fprintf(fp,"第%d点:",i+1);for (int j=0;j<3;j++){fprintf(fp,"%7.4lf ",data[i*3+j]);}fprintf(fp,"\n\n");}fprintf(fp,"-----------------------------------------");fclose(fp);return;}void main(){double *imagepoint;int row;int i,j;imagepoint=readdata();row=sizeof(imagepoint);//--------------------------------------------double f=24;f/=1000;doublefai1=-0.0061,oumiga1=0.0327,kapa1=0.1711,Ys1=397367.171,Xs1=3445820.098,Zs1=1486.212;doublefai2=0.0063,oumiga2=0.0178,kapa2=0.1489,Ys2=397367.234,Xs2=3445959.266,Zs2=1490.096;// printf("请输入左像片的外方位元素:\n");//printf("Xs1= ");//scanf("%lf",&Xs1);//printf("Ys1= ");//scanf("%lf",&Ys1);//printf("Zs1= ");//scanf("%lf",&Zs1);//printf("fai1= ");//scanf("%lf",&fai1);//printf("oumiga1= ");//scanf("%lf",&oumiga1);//printf("kapa1= ");//scanf("%lf",&kapa1);//printf("请输入右像片的外方位元素:\n");//printf("Xs2= ");//scanf("%lf",&Xs2);//printf("Ys2= ");//scanf("%lf",&Ys2);//printf("Zs2= ");//scanf("%lf",&Zs2);//printf("fai2= ");//scanf("%lf",&fai2);//printf("oumiga2= ");//scanf("%lf",&oumiga2);//printf("kapa2= ");//scanf("%lf",&kapa2);double Bx=Xs2-Xs1,By=Ys2-Ys1,Bz=Zs2-Zs1;double N1=0,N2=0;double X1=0,Y1=0,Z1=0,X2=0,Y2=0,Z2=0;double R1[3][3]={0.0};double R2[3][3]={0.0};double GEOdata[4][3]={0.0};for (i=0;i<row;i++){//---------组成左影像旋转矩阵--------R1[0][0]=cos(fai1)*cos(kapa1)-sin(fai1)*sin(oumiga1)*sin(kapa1);R1[0][1]=-cos(fai1)*sin(kapa1)-sin(fai1)*sin(oumiga1)*cos(kapa1);R1[0][2]=-sin(fai1)*cos(oumiga1);R1[1][0]=cos(oumiga1)*sin(kapa1);R1[1][1]=cos(oumiga1)*cos(kapa1);R1[1][2]=-sin(oumiga1);R1[2][0]=sin(fai1)*cos(kapa1)+cos(fai1)*sin(oumiga1)*sin(kapa1);R1[2][1]=-sin(fai1)*sin(kapa1)+cos(fai1)*sin(oumiga1)*cos(kapa1);R1[2][2]=cos(fai1)*cos(oumiga1);//-----------------------------------//---------组成右影像旋转矩阵--------R2[0][0]=cos(fai2)*cos(kapa2)-sin(fai2)*sin(oumiga2)*sin(kapa2);R2[0][1]=-cos(fai2)*sin(kapa2)-sin(fai2)*sin(oumiga2)*cos(kapa2);R2[0][2]=-sin(fai2)*cos(oumiga2);R2[1][0]=cos(oumiga2)*sin(kapa2);R2[1][1]=cos(oumiga2)*cos(kapa2);R2[1][2]=-sin(oumiga2);R2[2][0]=sin(fai2)*cos(kapa2)+cos(fai2)*sin(oumiga2)*sin(kapa2);R2[2][1]=-sin(fai2)*sin(kapa2)+cos(fai2)*sin(oumiga2)*cos(kapa2);R2[2][2]=cos(fai2)*cos(oumiga2);//-------------像空辅系坐标-------------X1=R1[0][0]*imagepoint[i*4+0]+R1[0][1]*imagepoint[i*4+1]-R1[0][2]*f;Y1=R1[1][0]*imagepoint[i*4+0]+R1[1][1]*imagepoint[i*4+1]-R1[1][2]*f;Z1=R1[2][0]*imagepoint[i*4+0]+R1[2][1]*imagepoint[i*4+1]-R1[2][2]*f;X2=R2[0][0]*imagepoint[i*4+2]+R2[0][1]*imagepoint[i*4+3]-R2[0][2]*f;Y2=R2[1][0]*imagepoint[i*4+2]+R2[1][1]*imagepoint[i*4+3]-R2[1][2]*f;Z2=R2[2][0]*imagepoint[i*4+2]+R2[2][1]*imagepoint[i*4+3]-R2[2][2]*f;//--------------------------------------//------------点投影系数-------------N1=(Bx*Z2-Bz*X2)/(X1*Z2-Z1*X2);N2=(Bx*Z1-Bz*X1)/(X1*Z2-Z1*X2);//-----------------------------------//------------计算地面点坐标------------GEOdata[i][0]=Xs1+N1*X1;GEOdata[i][1]=Ys1+By+N2*Y2;GEOdata[i][2]=Zs1+N1*Z1;//--------------------------------------}//--------------------------------------------for (i=0;i<4;i++){printf("第%d个地面点坐标:",i+1);for (j=0;j<3;j++){printf("%lf ",GEOdata[i][j]);}printf("\n\n");}savedata(row,GEOdata[0]);system("pause");}测试结果:3.单模型光束法严密平差缺少已知数据进行验证,因此如果有已知数据请代入已知数据进行验证。
摄影测量学3-3
K
X
Y
Z
y
(y)
y X s
dX s
y Ys
dYs
y Z s
dZ s
y
d
y d y dK y dX y dY y dZ
K
X
Y
Z
3.9光束法双像解析摄影测量
(在共线条件下)
x x x x x x X s X Ys Y Zs Z
带入泰勒公式展开的上式中,并整理得:
vx a11dX S a12dYS a13dZS a14d a15d a16d
V A
B
t X
L
对于控制点来说, B 0, X 0
法方程式:
( AT AX AT L)
AT A AT B t AT L
BT
A
BT
B
X
BT
L
两类未知数的 法方程
N11
N21
N12 N22
t X
u1 u2
3.9光束法双像解析摄影测量
利用消元法消去未知数X,保留外方位元素改正数, 得改化法方程:
三种方法
精度
不足
优势
应用
后方前方 -交会
相对绝对 -定向
依赖于空 间后方交 会精度
取决于相 对、绝对 定向精度
前方交会 未充分利 用多余条
件平差
不能严格 表达外方
位元素
y f a2 ( X A X S ) b2 (YA YS ) c2 (Z A ZS ) a3 ( X A X S ) b3 (YA YS ) c3 (Z A ZS )
立体像对的前方交会
在外方位元素已知的基础上,解求地面点坐标(地面摄 影测量坐标系)
知识回顾
摄影测量实验报告(空间后方交会—前方交会)
摄影测量实验报告(空间后⽅交会—前⽅交会)空间后⽅交会-空间前⽅交会程序编程实验⼀.实验⽬的要求掌握运⽤空间后⽅交会-空间前⽅交会求解地⾯点的空间位置。
学会运⽤空间后⽅交会的原理,根据所给控制点的地⾯摄影测量坐标系坐标以及相应的像平⾯坐标系中的坐标,利⽤计算机编程语⾔实现空间后⽅交会的过程,完成所给像对中两张像⽚各⾃的外⽅位元素的求解。
然后根据空间后⽅交会所得的两张像⽚的内外⽅位元素,利⽤同名像点在左右像⽚上的坐标,求解其对应的地⾯点在摄影测量坐标系中的坐标,并完成精度评定过程,利⽤计算机编程语⾔实现此过程。
⼆.仪器⽤具计算机、编程软件(MATLAB)三.实验数据实验数据包含四个地⾯控制点(GCP)的地⾯摄影测量坐标及在左右像⽚中的像平⾯坐标。
此四对坐标运⽤最⼩⼆乘法求解左右像⽚的外⽅位元素,即完成了空间后⽅的过程。
另外还给出了5对地⾯点在左右像⽚中的像平⾯坐标和左右像⽚的内⽅位元素。
实验数据如下:内⽅位元素:f=152.000mm,x0=0,y0=0四.实验框图此过程完成空间后⽅交会求解像⽚的外⽅位元素,其中改正数⼩于限差(0.00003,相当于0.1’的⾓度值)为⽌。
在这个过程中采⽤迭代的⽅法,是外⽅位元素逐渐收敛于理论值,每次迭代所得的改正数都应加到上⼀次的初始值之中。
确定Xs,Ys,Zs的初始值时,对于左⽚可取地⾯左边两个GCP的坐标的平均值作为左⽚Xs 和Ys的初始值,取右边两个GCP 的坐标平均值作为右⽚Xs 和Ys的初始值。
Zs可取地⾯所有GCP的Z坐标的平均值再加上航⾼。
空间前⽅交会的数学模型为:五.实验源代码function Main_KJQHFJH()global R g1 g2 m G a c b1 b2;m=10000;a=5;c=4;feval(@shuru); %调⽤shuru()shurujcp()函数完成像点及feval(@shurujcp); %CCP有关数据的输⼊XYZ=feval(@MQZqianfangjh); %调⽤MQZqianfangjh()函数完成空间前⽅、%%%%%% 单位权中误差%%%% %后⽅交会计算解得外⽅位元素global V1 V2; %由于以上三个函数定义在外部⽂件中故需VV=[]; %⽤feval()完成调⽤过程for i=1:2*cVV(i)=V1(i);VV(2*i+1)=V2(i);endm0=sqrt(VV*(VV')/(2*c-6));输⼊GCP像点坐标及地⾯摄影测量坐标系坐标的函数和输⼊所求点像点坐标函数:function shurujcp()global c m;m=input('摄影⽐例尺:'); %输⼊GCP像点坐标数据函数并分别将其c=input('GCP的总数='); % 存⼊到不同的矩阵之中disp('GCP左⽚像框标坐标:');global g1;g1=zeros(c,2);i=1;while i<=cm=input('x=');n=input('y=');g1(i,1)=m;g1(i,2)=n;i=i+1;enddisp('GCP右⽚像框标坐标:');global g2;g2=zeros(c,2);i=1;while i<=cm=input('x=');n=input('y=');g2(i,1)=m;g2(i,2)=n;i=i+1;end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function shuru()global a;a=input('计算总像对点数='); %完成想计算所需的像平⾯坐标global b1; %坐标输⼊,存⼊不同的矩阵中b1=zeros(a,2); disp('左⽚像点坐标:')i=1;while i<=am=input('x=');n=input('y=');b1(i,1)=m;b1(i,2)=n;i=i+1;end%%b2=zeros(a,2);disp('右⽚像点坐标:')i=1;while i<=am=input('x=');n=input('y=');b2(i,1)=m;b2(i,2)=n;i=i+1;end%%global c;c=input('GCP的总数=');disp('GCP摄影测量系坐标:')global G;G=zeros(3,c);i=1;while i<=cm=input('X=');n=input('Y=');v=input('Z=');G(i,1)=m;G(i,2)=n;G(i,3)=v;i=i+1;end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%空间前⽅交会和后⽅交会函数:function XYZ=MQZqianfangjh()global R1 R2 a f b1 b2 Ra Rb;global X1 X2;R1=Ra;R2=Rb;R1=zeros(3,3);R2=zeros(3,3);global g1 g2 G V1 V2 V WF c QXX QXX1 QXX2;xs0=(G(1,1)+G(3,1))/2;ys0=(G(1,2)+G(3,2))/2;[Xs1,Ys1,Zs1,q1,w1,k1 R]=houfangjh(g1,xs0,ys0); %对左⽚调⽤后⽅交会函数R1=R;V1=V;WF1=WF;save '左⽚外⽅位元素为.txt' WF -ascii %将计算所得的外⽅位元素存⼊到.txt% ⽂件中for i=1:cg1(i,1)=g1(i,1)+V1(2*i-1);g1(i,2)=g1(i,2)+V1(2*i);endsave '左⽚像点坐标.txt' g1 -asciixs0=(G(2,1)+G(4,1))/2;ys0=(G(2,2)+G(4,2))/2;[Xs2,Ys2,Zs2,q2,w2,k2 R]=houfangjh(g2,xs0,ys0); %对右⽚调⽤后⽅交会函数R2=R; V2=V;WF2=WF;QXX2=QXX;save '右⽚外⽅位元素为.txt' WF –ascii %将计算所得的外⽅位元素存⼊到.txt% ⽂件中for i=1:cg2(i,1)=g2(i,1)+V2(2*i-1);g2(i,2)=g2(i,2)+V2(2*i);endsave '右⽚像点坐标.txt' g2 -asciiX1=zeros(a,3);X2=zeros(a,3);xx=zeros(3,1);xxx=zeros(3,1);for i=1:ass=[b1(i,1);b1(i,2);-f];dd=[b2(i,1);b2(i,2);-f];xx=R1*ss;X1(i,:)=xx';xxx=R2*dd;X2(i,:)=xxx';endglobal Xs1 Xs2 Ys1 Ys2 Zs1 Zs2;BX=Xs2-Xs1;BY=Ys2-Ys1;BZ=Zs2-Zs1;global N1 N2;N1=zeros(1,a);N2=zeros(1,a);for i=1:aN1(1,i)=(BX*X2(i,3)-BZ*X2(i,1))/(X1(i,1)*X2(i,3)-X2(i,1)*X1(i,3));N2(1,i)=(BX*X1(i,3)-BZ*X1(i,1))/(X1(i,1)*X2(i,3)-X2(i,1)*X1(i,3));end %计算投影系数,并计算五点的三维坐标global XYZ;XYZ=zeros(a,3);for i=1:aXYZ(i,1)=Xs1+N1(1,i)*X1(i,1);XYZ(i,2)=((Ys1+N1(1,i)*X1(i,2))+(Ys2+N2(1,i)*X2(i,2)))/2;enddisp('左⽚外⽅位元素为:Xs Ys Zs ψωκ');disp(WF1);disp('左⽚外⽅位元素协因素阵为:');disp(QXX1);disp('左⽚像点坐标为:')disp(g1)disp('右⽚外⽅位元素为:Xs Ys Zs ψωκ');disp(WF2);disp('右⽚外⽅位元素协因素阵为:')disp(QXX2)disp('右⽚像点坐标为:')disp(g2)disp('计算所得点摄影测量坐标(X,Y,Z)为:');disp(XYZ);save 'XYZ.txt' XYZ -ascii %将计算所得结果保存到XYZ.txt⽂件中%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [Xs,Ys,Zs,q,w,k R]=houfangjh(g1,Xs0,Ys0) %计算像⽚外⽅位元素%%%%%%%%%%global f G m c b1 b2;f=0.152;Xs=Xs0;Ys=Ys0;Zs=m*f+G(1,3);q=0;w=0;k=0;while 1 %实现⼀个永真循环,是改正数⼩于限差以后跳出循环a1=cos(q)*cos(k)-sin(q)*sin(w)*sin(k);a2=-cos(q)*sin(k)-sin(q)*sin(w)*cos(k);a3=-sin(q)*cos(w);b1_=cos(w)*sin(k);b2_=cos(w)*cos(k);b3=-sin(w);c1=sin(q)*cos(k)+cos(q)*sin(w)*sin(k);c2=-sin(q)*sin(k)+cos(q)*sin(w)*cos(k);c3=cos(q)*cos(w);R=[a1,a2,a3;b1_,b2_,b3;c1,c2,c3];for i=1:caX(i)=a1*(G(i,1)-Xs)+b1_*(G(i,2)-Ys)+c1*(G(i,3)-Zs);aY(i)=a2*(G(i,1)-Xs)+b2_*(G(i,2)-Ys)+c2*(G(i,3)-Zs);aZ(i)=a3*(G(i,1)-Xs)+b3*(G(i,2)-Ys)+c3*(G(i,3)-Zs);endxj=[];yj=[];for i=1:cxj(i)=-f*aX(i)/aZ(i);yj(i)=-f*aY(i)/aZ(i);enda11=[];a12=[];a13=[];a14=[];a15=[];a16=[];a21=[];a22=[];a23=[];a24=[];a25=[];a26=[];for i=1:ca11(i)=(a1*f+a3*g1(i,1))/aZ(i);a12(i)=(b1_*f+b3*g1(i,1))/aZ(i);a13(i)=(c1*f+c3*g1(i,1) )/aZ(i);a21(i)=(a2*f+a3*g1(i,2))/aZ(i);a22(i)=(b2_*f+b3*g1(i,2))/aZ(i);a23(i)=(c2*f+c3*g1(i,2) )/aZ(i);a14(i)=g1(i,2)*sin(w)-(g1(i,1)*(g1(i,1)*cos(k)-g1(i,2)*sin(k))/f+f*cos(k))*cos(w);a15(i)=-f*sin(k)-g1(i,1)*(g1(i,1)*sin(k)+g1(i,2)*cos(k))/f;a16(i)=g1(i,2);a24(i)=-g1(i,1)*sin(w)-(g1(i,2)*(g1(i,1)*cos(k)-g1(i,2)*sin(k))/f-f*sin(k))*cos(w);a25(i)=-f*cos(k)-g1(i,2)*(g1(i,1)*sin(k)+g1(i,2)*cos(k))/f;a26(i)=-g1(i,1);endlx=[];ly=[];for i=1:clx(i)=g1(i,1)-xj(i);ly(i)=g1(i,2)-yj(i);endA=zeros(2*c,6);for i=1:cA(2*i-1,1)=a11(i);A(2*i-1,2)=a12(i);A(2*i-1,3)=a13(i);A(2*i-1,4)=a14(i);A(2*i-1,5)=a15 (i);A(2*i-1,6)=a16(i); A(2*i,1)=a21(i); A(2*i,2)=a22(i); A(2*i,3)=a23(i); A(2*i,4)=a24(i); A(2*i,5)=a25(i); A(2*i,6)=a26(i);endL=zeros(2*c,1);for i=1:cL(2*i-1,1)=lx(i);endX=inv((A')*A)*(A')*L;Xs=Xs+X(1,1);Ys=Ys+X(2,1);Zs=Zs+X(3,1);q=q+X(4,1);w=w+X(5,1);k=k+X(6,1);Xabs=abs(X);aaa=max(Xabs);if aaa<0.00003 %当改正数中绝对值最⼤的改正数⼩于限差0.00003 break; %后跳出循环,计算结果已经收敛endendglobal V;V=L';global WF QXX;WF(1)=Xs;WF(2)=Ys;WF(3)=Zs;WF(4)=q;WF(5)=w;WF(6)=k;QXX=A'*A;六.实验结果左⽚外⽅位元素Xs,Ys,Zs,ψ、ω、κ、为:5.0001950e+003 5.0007250e+003 2.0201583e+003 -7.2888190e-005 2.8193877e-002 9.5130388e-002左⽚外⽅位元素协因素阵为:4.0166895e-008 -3.7263703e-010 1.3218695e-008 7.0720033e-005 1.0001730e-007 -2.5748604e-006-3.7263703e-010 4.0032797e-008 2.6568407e-009 -2.1103715e-007 7.7772275e-005 1.9993587e-0051.3218695e-0082.6568407e-009 1.7931301e-0083.1008915e-005 6.6697659e-006 5.6403374e-0077.0720033e-005 -2.1103715e-007 3.1008915e-005 1.3087511e-001 1.0148977e-003 -1.9981396e-003 1.0001730e-007 7.7772275e-005 6.6697659e-006 1.0148977e-003 1.5539404e-001 3.0264331e-002-2.5748604e-006 1.9993587e-005 5.6403374e-007 -1.9981396e-003 3.0264331e-002 4.0721943e-002左⽚外⽅位元素Xs,Ys,Zs,ψ、ω、κ、为:5.8967023e+003 5.0687355e+003 2.0506347e+003 1.4337709e-002 4.6257617e-0021.1037952e-001右⽚外⽅位元素协因素阵为:3.9305329e-0084.9400147e-010 -1.0339207e-008 6.8065940e-005 -4.2504770e-007 1.8461496e-0064.9400147e-010 3.9051893e-008 3.3958896e-011 -3.9945442e-008 7.6312421e-005 -1.6453951e-005-1.0339207e-008 3.3958896e-011 1.5155886e-008 -2.3705097e-005 3.5940467e-007 -7.3527082e-007 6.8065940e-005 -3.9945442e-008 -2.3705097e-005 1.2229164e-001 -2.3449223e-003 4.8281474e-003-4.2504770e-007 7.6312421e-005 3.5940467e-007 -2.3449223e-003 1.5233230e-001 -2.5374659e-0022.5374659e-0023.6794789e-002GCP在左⽚和右⽚改正后的坐标(x,y)为:1.6019582e-002 7.9954660e-002 -7.3934212e-002 7.8699356e-0028.8559633e-002 8.1141190e-002 -5.2455612e-003 7.8187184e-0021.3352398e-002 -7.9378247e-002 -7.9125440e-002 -7.8877760e-0028.2242309e-002 -8.0017749e-002 -9.8858970e-003 -8.0086832e-002单位权中误差为:±1.515610577029578e-005所求地⾯点的三维坐标(X, Y, Z)为:5.4310348e+003 5.8851463e+003 5.4831646e+0025.1473645e+003 5.0555934e+003 4.8499600e+0025.4957931e+003 5.0826911e+003 5.0668967e+0025.8442434e+003 5.1098033e+003 5.3025650e+0025.5603279e+003 4.2870779e+003 4.6536459e+002七.⼼得体会经过三周的努⼒,这个当初看来艰巨的任务终于在我的不懈努⼒下圆满的完成了。
摄影测量学空间后交-前交实验报告
中南大学本科生课程设计(实践)任务书、设计报告(摄影测量与遥感概论)题目:空间后方交会-前交院系:地球科学与信息物理学院班级:测绘1201班********学号:***********名:***二零一四年十一月一、实验目的通过对数字影像空间后交前交的程序设计实验,要求我们进一步理解和掌握影像外方位元素的有关理论、原理和方法。
利用计算机程序设计语言编写摄影测量空间交会软件进行快速确定影响的外方位元素及其精度,然后通过求得的外方位元素求解位置点的地面摄影测量坐标,达到通过摄影测量量测地面地理坐标的目的。
二、实验要求1.用C、VB、C++或MA TLAB语言编写空间后方交会-空间前方交会程序2.提交实习报告:程序框图、程序源代码、计算结果、体会3.计算结果:像点坐标、地面坐标、单位权中误差、外方位元素及其精度4.完成时间:11月11日前完成三、实验数据四、实验思路➢利用后方交会得出两张相片各自的外方位元素1)获取已知数据影响比例尺m,,内方位元素x0 、y0 、f ,控制点的地面摄影测量坐标Xtp, Ytp, Ztp2)量测控制点左片和右片的像点坐标 x,y3)确定未知数初值 Xs0, Ys0, Zs0, ω,φ,κ(线元素可用控制点均值代替,角元素可用0初始化),即:∑=Xtp X 41s0,∑=Ytp Y 41s0,f Z *m s =ω=0,φ=0,κ=0 4)计算旋转矩阵R5)利用共线方程逐点计算像点坐标的近似值 6)组成误差方程式并法化 7)解求外方位元素改正数8)检查迭代是否收敛(改正值是否小于某一特定常数) ➢ 利用解出的外方位元素进行前方交会1)获取已知数据x0 , y0 , f, XS1, YS1, ZS1,φ1,ω1,κ1 , XS2, YS2, ZS2,φ2,ω2,κ22)量测像点坐标 x1,y1 ,x2,y23)由外方位线元素计算基线分量BX, BY, BZ4)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五、实验过程➢ 程序流程图此过程完成空间后方交会求解像片的外方位元素,其中改正数小于限差(0.00003,相当于0.1的角度值)为止。
测绘技术中的摄影测量光束法汇交方法
测绘技术中的摄影测量光束法汇交方法摄影测量光束法汇交方法在测绘技术中起着重要的作用。
它是通过对大量的影像数据进行处理,利用光束法进行测量和分析,便于生成准确的三维模型和地形图。
本文将从原理、流程和应用三个方面来介绍摄影测量光束法汇交方法的相关内容。
一、原理摄影测量光束法汇交方法基于摄影测量原理,通过对多幅交会影像进行几何校正和质量检查,计算出三维坐标系中物点的坐标。
它主要包括内方位元素的计算、外方位元素的计算和像点的校正三个步骤。
内方位元素是指相机的内部参数,包括焦距、主点坐标和像元尺寸等。
外方位元素是指相机在三维空间中的位置和姿态,包括相机的三维坐标和姿态角。
像点的校正是指通过校正像点的坐标,消除像点的畸变和误差,提高测量精度。
二、流程摄影测量光束法汇交方法的流程可以分为数据准备、内外方位元素计算、像点校正和精度评定四个步骤。
数据准备阶段,首先需要采集高分辨率的航空影像或卫星影像,同时采集控制点的坐标和高程数据。
然后,对影像进行几何校正和质量检查,保证影像数据的准确性和可用性。
内外方位元素计算阶段,通过对影像进行解析,利用摄影测量原理和数学模型,推导出内外方位元素的计算公式,计算出相机的内部参数和外部参数。
像点校正阶段,根据内外方位元素和影像的几何关系,对像点进行校正,并消除像点的畸变和误差。
这样可以得到准确的像点坐标,用于后续的测量和分析。
精度评定阶段,通过对汇交结果进行误差分析和精度评定,评估测量结果的准确性和可靠性。
这是保证测量质量的重要环节,可以通过比对控制点和现场实测数据,判断测量结果的精度和偏差。
三、应用摄影测量光束法汇交方法在各个领域都有广泛的应用。
例如,它可以用于土地利用规划和城市设计,通过测量和分析地形数据,生成三维地图和模型。
这对于城市规划和环境保护具有重要意义。
此外,摄影测量光束法汇交方法还可以用于灾害风险评估和资源勘察。
通过测量和分析山地地形和河流水系,可以预测洪水和地质灾害的潜在风险。
摄影测量重点总结
摄影测量重点总结1、摄影测量中常用的坐标系有像平面直角坐标系、像空间直角坐标系、像空间辅助坐标系、地面摄影测量坐标系、地面测量坐标系。
2、解求单张像片的外方位元素最少需要3个平高地面控制点。
3、gps辅助空中三角测量的促进作用就是大量增加甚至全然免去地面控制点,缩为图周期,提升生产效率,降低生产成本。
4、两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要2个平高和1个高程地面控制点。
5、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。
6、恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是共面条件方程。
7、法方程消元的通式为=8、表示航摄像片的外方位角元素可以采用以y轴为主轴的?-ω-κ、以x轴为主轴的ω'-?'-κ'以z轴为主轴的a-a?k三种转角系统。
9、航摄像片是所覆盖地物的中心投影。
10、摄影测量加密按数学模型可以分成航带法、单一制模型法和光束法三种方法。
摄影测量加密按黄赤范围可以分成单模型法、航带法和区域网法三种方法。
11、从航摄像片上量测的像点坐标可能带有摄影材料变形、摄影机物镜畸变、大气折光误差和地球曲率误差四种系统误差。
12、要将地物点在摄影测量坐标系中的模型坐标转换到地面摄影测量坐标系,最少需要2个平高和1个高程地面控制点。
13、带状法方程系数矩阵的带宽是指法方程系数矩阵中主对角线元素起沿某一行到最远处的非零元素间所包含的未知数个数。
14、人眼观察两幅影像能产生立体视觉的基本条件是在不同摄站获取的具有一定重叠的两幅影像、观察时每只眼睛只能看一张像片、两幅影像的摄影比例尺尽量一致和两幅影像上相同地物的连线与眼基线尽量平行。
15、中心投影的共线条件方程抒发了摄影中心、像是点和对应地物点三点坐落于同一直线的几何关系,利用其解求单张像片6个外方位元素的方法称作单片空间后方交会,最少须要3个上恩地面控制点。
16、摄影测量中,为了恢复立体像对两张像片之间的相互位置关系,可以根据左右像片上的同名像点位于同一核面的几何条件,采用相对定向方法来实现,最少需要量测5对同名像点。
摄影测量程序汇总(后方交会+前方交会+单模型光束法平差).doc
摄影测量程序汇总(后方交会+前方交会+单模型光束法平差) .程序运行环境为Visual Studio2010.运行前请先将坐标数据放在debug 下。
1. 单像空间后方交会原始数据:内方位元素x0(/mm)y0(/mm)主距f(/mm)比例尺分母00153.2450000像点坐标(/mm)物点坐标(/m)-内方位元素x0(/mm)y0(/mm)主距f(/mm)比例尺分母00153.2450000像点坐标(/mm)物点坐标(/m):#include #include #include double *readdata();void savedata(int hang,double *data,double *xishuarray,double *faxishu,double *l,int i,double xs,double ys,double zs,double fai,double oumiga,double kapa);void transpose(double *m1,double *m2,int m,int n);void inverse(double *a,int n);void multi(double *mat1,double * mat2,double * result,int a,int b,int c);void inverse(double *a,int n)/*正定矩阵求逆*/{ int i,j,k; for(k=0;k=6.0/206265.0||xcorrect[5][0]=6.0/206265.0||xcorrect[9][0]=6.0/ 206265.0||xcorrect[10][0]=6.0/206265.0||xcorrect[11][0]=6.0/206265.0); savedata(row,controlpoint,A[0],ATA[0],L[0],diedainumber,Xs1,Ys1,Zs1,f ai1,oumiga1,kapa1,Xs2,Ys2,Zs2,fai2,oumiga2,kapa2); printf("迭代次数为:%d\n\n",diedainumber); printf("左像片的外方位元素为:\n"); printf("xs1=%lf,ys1=%lf,zs1=%lf\n\n",Xs1,Ys1,Zs1); printf("fai1=%lf,oumiga1=%lf,kapa1=%lf\n\n",fai1,oumiga1,kapa1); printf("右像片的外方位元素为:\n"); printf("xs2=%lf,ys2=%lf,zs2=%lf\n\n",Xs2,Ys2,Zs2);printf("fai2=%lf,oumiga2=%lf,kapa2=%lf\n",fai2,oumiga2,kapa2); system("pause");}测试结果:如果有正确的数据,请代入进行验证。
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1.单像空间后方交会原始数据:C语言程序:#include <stdio.h>#include <math.h>#include <iostream>double *readdata();void savedata(int hang,double *data,double *xishuarray,double *faxishu,double *l,int i,double xs,double ys,double zs,double fai,double oumiga,double kapa);void transpose(double *m1,double *m2,int m,int n);void inverse(double *a,int n);void multi(double *mat1,double * mat2,double * result,int a,int b,int c); void inverse(double *a,int n)/*正定矩阵求逆*/{int i,j,k;for(k=0;k<n;k++){for(i=0;i<n;i++){if(i!=k)*(a+i*n+k)=-*(a+i*n+k)/(*(a+k*n+k));}*(a+k*n+k)=1/(*(a+k*n+k));for(i=0;i<n;i++){if(i!=k){for(j=0;j<n;j++){if(j!=k)*(a+i*n+j)+=*(a+k*n+j)* *(a+i*n+k);}}}for(j=0;j<n;j++){if(j!=k)*(a+k*n+j)*=*(a+k*n+k);}}}void transpose(double *m1,double *m2,int m,int n) //矩阵转置{ int i,j;for(i=0;i<m;i++)for(j=0;j<n;j++)m2[j*m+i]=m1[i*n+j];return;}void multi(double *mat1,double *mat2,double * result,int a,int b,int c) { int i,j,k;for(i=0;i<a;i++){for(j=0;j<c;j++){result[i*c+j]=0;for(k=0;k<b;k++)result[i*c+j]+=mat1[i*b+k]*mat2[k*c+j];}}return;}double *readdata()FILE *fp;int i,j;int number;char datacatolog[100];//scanf("%s",datacatolog);if ((fp=fopen("控制点坐标.txt","r"))==NULL) {printf("读取数据出错!\n");return false;}fscanf(fp,"%d",&number);double *cordata=new double[number*5];for (i=0;i<number;i++){for (j=0;j<5;j++){fscanf(fp,"%lf",cordata+i*5+j);}}printf("控制点坐标数据读取成功!\n");return cordata;void savedata(int hang,double *data,double *xishuarray,double *faxishu,double *l,int i,double xs,double ys,double zs,double fai,double oumiga,double kapa){FILE *fp;char *file1="结算数据.txt";fp=fopen(file1,"w");fprintf(fp,"---------原始坐标数据为--------:\n");for (int i=0;i<hang;i++){for (int j=0;j<5;j++){fprintf(fp,"%7.4lf ",data[i*5+j]);}fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"---------误差方程系数阵为:--------:\n");for (int i=0;i<hang*2;i++){for (int j=0;j<6;j++){fprintf(fp,"%7.4lf ",xishuarray[i*5+j]);}fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n"); fprintf(fp,"---------法方程系数阵为:--------:\n"); for (int i=0;i<6;i++){for (int j=0;j<6;j++){fprintf(fp,"%7.5lf ",faxishu[i*5+j]);}fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n"); fprintf(fp,"---------误差方程常数项为:--------:\n"); for (int i=0;i<hang*2;i++){fprintf(fp,"%lf ",l[i]);fprintf(fp,"\n");}fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"---------迭代次数为:--------:\n");fprintf(fp,"%d\n",i);fprintf(fp,"--------------------------------\n");fprintf(fp,"-----------外方位元素为:---------\n");fprintf(fp," Xs= %lf, Ys=%lf, Zs=%lf\n",xs,ys,zs);fprintf(fp," fai= %lf, oumiga=%lf, kapa=%lf\n",fai,oumiga,kapa);fprintf(fp,"--------------------------------\n");fclose(fp);return;}void main(){int i,j;int ii,jj;int diedainumber=0;double x0=0.0,y0=0.0,f=0.0;double m=50000; //估算比例尺double fai=0,oumiga=0,kapa=0,Xs=0,Ys=0,Zs=0;double R[3][3]={0.0};double X=0.0,Y=0.0,Z=0.0,L[8][1]={0.0},A[8][6]={0.0};doublecorrect[6][1]={0.0},AT[6][8]={0.0},ATA[6][6]={0.0},ATL[6][1]={0.0};int row; //row用于存放坐标行数double *controlpoint;controlpoint=readdata();row=sizeof(controlpoint);for (i=0;i<row;i++){for (j=0;j<5;j++){printf("%3.3lf ",controlpoint[i*5+j]);}printf("\n");}/*----------内方位元素----------*/printf("请输入像片的内方位元素(mm):\n");printf("x0=");x0/=1000.0;scanf("%lf",&x0); //double类型数据要用%lfprintf("y0=");y0/=1000.0;scanf("%lf",&y0);printf("f=");scanf("%lf",&f);f=f/1000.0;/*------------------------------*///-------确定未知数初始值------for(int i=0;i<row;i++){Xs=Xs+controlpoint[i*5+2];Ys=Ys+controlpoint[i*5+3];Zs=Zs+controlpoint[i*5+4];}Xs/=row;Ys/=row;Zs=Zs/row+m*f;//-----------------------------do{diedainumber++;//---------组成旋转矩阵--------R[0][0]=cos(fai)*cos(kapa)-sin(fai)*sin(oumiga)*sin(kapa);R[0][1]=-cos(fai)*sin(kapa)-sin(fai)*sin(oumiga)*cos(kapa);R[0][2]=-sin(fai)*cos(oumiga);R[1][0]=cos(oumiga)*sin(kapa);R[1][1]=cos(oumiga)*cos(kapa);R[1][2]=-sin(oumiga);R[2][0]=sin(fai)*cos(kapa)+cos(fai)*sin(oumiga)*sin(kapa);R[2][1]=-sin(fai)*sin(kapa)+cos(fai)*sin(oumiga)*cos(kapa);R[2][2]=cos(fai)*cos(oumiga);//-----------------------------//计算系数阵和常数项for(int i=0,k=0,j=0;i<=3;i++,k++,j++){X=R[0][0]*(controlpoint[i*5+2]-Xs)+R[1][0]*(controlpoint[i*5+3]-Y s)+R[2][0]*(controlpoint[i*5+4]-Zs);Y=R[0][1]*(controlpoint[i*5+2]-Xs)+R[1][1]*(controlpoint[i*5+3]-Y s)+R[2][1]*(controlpoint[i*5+4]-Zs);Z=R[0][2]*(controlpoint[i*5+2]-Xs)+R[1][2]*(controlpoint[i*5+3]-Y s)+R[2][2]*(controlpoint[i*5+4]-Zs);L[j][0]=controlpoint[i*5+0]-(x0-f*X/Z);L[j+1][0]=controlpoint[i*5+1]-(y0-f*Y/Z);j++;A[k][0]=(R[0][0]*f+R[0][2]*(controlpoint[i*5+0]-x0))/Z;A[k][1]=(R[1][0]*f+R[1][2]*(controlpoint[i*5+0]-x0))/Z;A[k][2]=(R[2][0]*f+R[2][2]*(controlpoint[i*5+0]-x0))/Z;A[k][3]=(controlpoint[i*5+1]-y0)*sin(oumiga)-((controlpoint[i*5+0 ]-x0)*((controlpoint[i*5+0]-x0)*cos(kapa)-(controlpoint[i*5+1]-y0)*si n(kapa))/f+f*cos(kapa))*cos(oumiga);A[k][4]=-f*sin(kapa)-(controlpoint[i*5+0]-x0)*((controlpoint[i*5+ 0]-x0)*sin(kapa)+(controlpoint[i*5+1]-y0)*cos(kapa))/f;A[k][5]=controlpoint[i*5+1]-y0;A[k+1][0]=(R[0][1]*f+R[0][2]*(controlpoint[i*5+1]-y0))/Z;A[k+1][1]=(R[1][1]*f+R[1][2]*(controlpoint[i*5+1]-y0))/Z;A[k+1][2]=(R[2][1]*f+R[2][2]*(controlpoint[i*5+1]-y0))/Z;A[k+1][3]=-(controlpoint[i*5+0]-x0)*sin(oumiga)-((controlpoint[i* 5+1]-y0)*((controlpoint[i*5+0]-x0)*cos(kapa)-(controlpoint[i*5+1]-y0) *sin(kapa))/f-f*sin(kapa))*cos(oumiga);A[k+1][4]=-f*cos(kapa)-(controlpoint[i*5+1]-y0)*((controlpoint[i* 5+0]-x0)*sin(kapa)+(controlpoint[i*5+1]-y0)*cos(kapa))/f;A[k+1][5]=-(controlpoint[i*5+0]-x0);k++;}transpose(A[0],AT[0],8,6);multi(AT[0],A[0],ATA[0],6,8,6);inverse(ATA[0],6);multi(AT[0],L[0],ATL[0],6,8,1);multi(ATA[0],ATL[0],correct[0],6,6,1);Xs=Xs+correct[0][0];Ys=Ys+correct[1][0];Zs=Zs+correct[2][0];fai=fai+correct[3][0];oumiga=oumiga+correct[4][0];kapa=kapa+correct[5][0];}while(correct[3][0]>=6.0/206265.0||correct[4][0]>=6.0/206265.0||c orrect[5][0]>=6.0/206265.0);printf("迭代次数为:%d\n",diedainumber);printf("---------误差方程系数为:--------\n");for (i=0;i<8;i++){for (j=0;j<6;j++){printf("%4.4lf ",A[i][j]);}printf("\n");}printf("--------------------------------\n");printf("求解得到的外方位元素为:\n");printf(" Xs= %lf\n",Xs);printf(" Ys= %lf\n",Ys);printf(" Zs= %lf\n",Zs);printf(" fai= %lf\n",fai);printf(" oumiga= %lf\n",oumiga);printf(" kapa= %lf\n",kapa);savedata(row,controlpoint,A[0],ATA[0],L[0],diedainumber,Xs,Ys,Zs, fai,oumiga,kapa);printf("-----------------解算结束!--------------\n");system("pause");}解算结果:2.后方交会-前方交会求解地面点坐标已知左右像片外方位元素,给出像点坐标:左像点坐标:右像点坐标:x(/m)y(/m)x(/m)y(/m)0.0053 0.0069 0.00482 0.0027C语言代码:#include <stdio.h>#include <iostream>#include <math.h>double *readdata();void savedata(int hang,double *data);double *readdata(){FILE *fp;int i,j,k;int number;char datacatolog[100];char leftdata[300];//scanf("%s",datacatolog);if ((fp=fopen("像点坐标数据.txt","r"))==NULL) {printf("读取数据出错!\n");system("pause");exit(0);}fscanf(fp,"%d",&number);double *c=new double[number*4];for (k=0;k<2;k++){fread(&leftdata,14,1,fp);for (i=0;i<number;i++){for (j=0;j<2;j++){fscanf(fp,"%lf",c+k*2+i*4+j);}}}fclose(fp);return c;}void savedata(int hang,double *data){FILE *fp;char *file1="地面点坐标数据.txt";fp=fopen(file1,"w");fprintf(fp,"---------像点对应地面点坐标为--------:\n");fprintf(fp,"\n");for (int i=0;i<hang;i++){fprintf(fp,"第%d点: ",i+1);for (int j=0;j<3;j++){fprintf(fp,"%7.4lf ",data[i*3+j]);}fprintf(fp,"\n\n");}fprintf(fp,"-----------------------------------------");fclose(fp);return;}void main(){double *imagepoint;int row;int i,j;imagepoint=readdata();row=sizeof(imagepoint);//--------------------------------------------double f=24;f/=1000;doublefai1=-0.0061,oumiga1=0.0327,kapa1=0.1711,Ys1=397367.171,Xs1=3445820.098,Zs1=148 6.212;doublefai2=0.0063,oumiga2=0.0178,kapa2=0.1489,Ys2=397367.234,Xs2=3445959.266,Zs2=1490 .096;// printf("请输入左像片的外方位元素:\n");//printf("Xs1= ");//scanf("%lf",&Xs1);//printf("Ys1= ");//scanf("%lf",&Ys1);//printf("Zs1= ");//scanf("%lf",&Zs1);//printf("fai1= ");//scanf("%lf",&fai1);//printf("oumiga1= ");//scanf("%lf",&oumiga1);//printf("kapa1= ");//scanf("%lf",&kapa1);//printf("请输入右像片的外方位元素:\n");//printf("Xs2= ");//scanf("%lf",&Xs2);//printf("Ys2= ");//scanf("%lf",&Ys2);//printf("Zs2= ");//scanf("%lf",&Zs2);//printf("fai2= ");//scanf("%lf",&fai2);//printf("oumiga2= ");//scanf("%lf",&oumiga2);//printf("kapa2= ");//scanf("%lf",&kapa2);double Bx=Xs2-Xs1,By=Ys2-Ys1,Bz=Zs2-Zs1;double N1=0,N2=0;double X1=0,Y1=0,Z1=0,X2=0,Y2=0,Z2=0;double R1[3][3]={0.0};double R2[3][3]={0.0};double GEOdata[4][3]={0.0};for (i=0;i<row;i++){//---------组成左影像旋转矩阵--------R1[0][0]=cos(fai1)*cos(kapa1)-sin(fai1)*sin(oumiga1)*sin(kapa1);R1[0][1]=-cos(fai1)*sin(kapa1)-sin(fai1)*sin(oumiga1)*cos(kapa1);R1[0][2]=-sin(fai1)*cos(oumiga1);R1[1][0]=cos(oumiga1)*sin(kapa1);R1[1][1]=cos(oumiga1)*cos(kapa1);R1[1][2]=-sin(oumiga1);R1[2][0]=sin(fai1)*cos(kapa1)+cos(fai1)*sin(oumiga1)*sin(kapa1);R1[2][1]=-sin(fai1)*sin(kapa1)+cos(fai1)*sin(oumiga1)*cos(kapa1);R1[2][2]=cos(fai1)*cos(oumiga1);//-----------------------------------//---------组成右影像旋转矩阵--------R2[0][0]=cos(fai2)*cos(kapa2)-sin(fai2)*sin(oumiga2)*sin(kapa2);R2[0][1]=-cos(fai2)*sin(kapa2)-sin(fai2)*sin(oumiga2)*cos(kapa2);R2[0][2]=-sin(fai2)*cos(oumiga2);R2[1][0]=cos(oumiga2)*sin(kapa2);R2[1][1]=cos(oumiga2)*cos(kapa2);R2[1][2]=-sin(oumiga2);R2[2][0]=sin(fai2)*cos(kapa2)+cos(fai2)*sin(oumiga2)*sin(kapa2);R2[2][1]=-sin(fai2)*sin(kapa2)+cos(fai2)*sin(oumiga2)*cos(kapa2);R2[2][2]=cos(fai2)*cos(oumiga2);//-------------像空辅系坐标-------------X1=R1[0][0]*imagepoint[i*4+0]+R1[0][1]*imagepoint[i*4+1]-R1[0][2]*f;Y1=R1[1][0]*imagepoint[i*4+0]+R1[1][1]*imagepoint[i*4+1]-R1[1][2]*f;Z1=R1[2][0]*imagepoint[i*4+0]+R1[2][1]*imagepoint[i*4+1]-R1[2][2]*f;X2=R2[0][0]*imagepoint[i*4+2]+R2[0][1]*imagepoint[i*4+3]-R2[0][2]*f;Y2=R2[1][0]*imagepoint[i*4+2]+R2[1][1]*imagepoint[i*4+3]-R2[1][2]*f;Z2=R2[2][0]*imagepoint[i*4+2]+R2[2][1]*imagepoint[i*4+3]-R2[2][2]*f;//--------------------------------------//------------点投影系数-------------N1=(Bx*Z2-Bz*X2)/(X1*Z2-Z1*X2);N2=(Bx*Z1-Bz*X1)/(X1*Z2-Z1*X2);//-----------------------------------//------------计算地面点坐标------------GEOdata[i][0]=Xs1+N1*X1;GEOdata[i][1]=Ys1+By+N2*Y2;GEOdata[i][2]=Zs1+N1*Z1;//--------------------------------------}//--------------------------------------------for (i=0;i<4;i++){printf("第%d个地面点坐标: ",i+1);for (j=0;j<3;j++){printf("%lf ",GEOdata[i][j]);}printf("\n\n");}savedata(row,GEOdata[0]);system("pause");}测试结果:3.单模型光束法严密平差缺少已知数据进行验证,因此如果有已知数据请代入已知数据进行验证。