系统误差补偿与自检校光束法区域网平差
【国家自然科学基金】_三线阵ccd_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 装调 测绘精度 测绘相机 影像匹配 后方交会 前方交会 光学设计 光学传递函数 三线阵ccd立体相机 三线阵ccd相机 三线阵 dem ccd像面 "嫦娥"卫星
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 推荐指数 自检校光束法区域网平差 2 空间前方交会 2 ads40 2 资源三号测绘卫星 1 虚拟ccd阵列 1 虚拟ccd线阵 1 系统误差 1 测绘相机 1 模拟成像 1 杂光分析 1 机载线阵ccd传感器 1 机载三线阵ccd影像 1 成像几何模型 1 影像匹配 1 并行算法 1 区域网平差 1 几何标定 1 内视场拼接 1 全色遥感立体测绘图(prism) 1 先进陆地观测卫星(alos) 1 任务调度 1 三线阵 1 ccd影像 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 高斯合地形地貌梯度 区域网平差 仿真系统 三线阵ccd
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2014年 序号 1 2 3 4 5
科研热词 附加参数模型 资源三号卫星 自检校 系统误差 光束法区域网平差
推荐指数 1 1 1 1 1
科研热词 自动提取 特征分析 激光高度计 月表轮廓特征 月表形貌 月海与月球高地 数据不一致性 影像匹配 平差控制约束 嫦娥一号 反投影 ce-1三线阵立体相机 ccd影像
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
摄影测量考研 名词解释
●摄影测量学：利用光学摄影机获取的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
●数字摄影测量：将摄影测量的基本原理与计算机视觉相结合，从数字影像中自动（半自动）提取所摄对象用数字方式表达的几何及物理信息。
●航空摄影：利用安装在航空遥感平台上的航摄仪从空中一定角度对地面进行摄影。
●航摄仪焦距：物镜节点到焦点之间的距离。
●像片主距：物镜后节点到像平面的距离。
●像场：物镜焦平面上中央成像清晰的范围。
●像片倾角：主光轴偏离铅垂线的夹角。
●航向重叠度：同一航线上相邻两张像片的重叠度。
●旁向重叠度：相邻航线上像片的重叠度。
●摄影基线：航向相邻两个摄站之间的距离。
●摄影比例尺：视像片水平、地面取平均高程时，相片上的线段l与地面上相应的水平距L的比值。
（1/m= l/L = f/H ）●航线弯曲：把一条航线上的影像按照地物拼接起来，各张像片的像主点连线不在一条直线上，而是一条弯曲的折线。
●航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比。
●像片旋角：相邻的像主点连线与同方向框标连线的夹角。
●投影：用一组假想的直线将物体向几何面投射。
●中心投影：投影直线汇聚一点的投影。
●平行投影：投影射线平行于某一固定方向的投影。
●正射投影：投影射线与投影面垂直的投影。
●像点位移：当像片倾斜、地形起伏时，地面点在航摄像片上的构象相对于理想情况构像产生的位置差异。
●相片比例尺：航摄像片上某一线段的长度与地面上相应线段长度之比。
●透视变换：将空间点、线作中心投影，在投影平面上得到一一对应的点、线，这种经中心投影所得到的一一对应的投影关系叫透视变换。
●方位元素：描述摄影瞬间摄影中心、像片、地面间相互位置关系的参数。
●内方位元素：描述物镜后节点与像片之间位置关系的参数。
●外方位元素：描述摄影瞬间像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
●外方位线元素：描述摄影瞬间摄影中心在地面坐标系中的位置的参数。
●外方位角元素：描述摄影瞬间像片在地面坐标系中的姿态的参数。
武汉大学摄影测量学试卷及答案
武汉大学2005～2006学年上学期 《摄影测量基础》答卷（A）一、填空题（20分，每空1分）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作用是 大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，提高生产效率，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、摄影测量加密按平差范围可分为 单模型 、 单航带 和 区域网 三种方法。
6、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。
7、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。
8、法方程消元的通式为=+1,i i N 1,1,,1,+−+−i i i i Ti i i i N N N N 。
二、名词解释（20分，每个4分）1、内部可靠性：一定假设下，平差系统所能发现的模型误差的最小值。
2、绝对定向元素：确定模型在地面空间坐标系中的绝对位置和姿态的参数。
3、像主点：相机主光轴与像平面的交点。
4、带状法方程系数矩阵的带宽：带状法方程系数矩阵的主对角线元素沿某行（列）到最远非零元素间所包含未知数的个数。
5、自检校光束法区域网平差：选用若干附加参数构成系统误差模型，在光束法区域网平差中同时解求这些附加参数，从而在平差过程中自行检定和消除系统误差影响的区域网平差。
三、简答题（45分，每题15分）1、推导摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程，并简要叙述其在摄影测量中的主要用途。
【答】 设摄影中心S 在某一规定的物方空间右手直角坐标系中的坐标为，任一地面点A 在该物方空间坐标系中的坐标为，A 在像片上的构像a 在像空间坐标和像空间辅助坐标分别为),,(s s s Z Y X ),,(A A A Z Y X ),,(f y x −和，摄影时S 、a 、A 三点共线(如下图)),,(Z Y XX tp又像空间坐标与像空间辅助坐标系满足：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡−Z Y X f y x R（2）式中，为由像片外方位角元素组成的正交变换矩阵。
20-光束法
五、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：
v x a 1 1 X S a 1 2 Y S a 1 3 Z S a 1 4 a 1 5 a 1 6 a 1 1 X a 1 2 Y a 1 3 Z ( x 观 x 计 ) v y a 2 1 X S a 2 2 Y S a 2 3 Z S a 2 4 a 2 5 a 2 6 a 2 1 X a 2 2 Y a 2 3 Z ( y 观 y 计 )
• 平差目的：
在整个区域内，利用共线条件方程统一平差，联合解算出各 张像片的外方位元素和加密点的地面坐标（XD，YD，ZD）。
• 理论模型：共线条件方程。
• 说明一点：预先消除像点坐标的系统误差。
二、原始误差方程式
1、基本公式：
vaa2111
a12 a22
a13 a23
a14 a24
a15 a25
二、原始误差方程式的组建和简化
一、原始误差方程式的组建 二、法方程式的简化
一、原始误差方程式的组建
一、原始误差方程式的组建
1
2
3
4
Δ1
Δ2
Δ3
Δ4
Δ5
Δ6
Δ7
Δ8 l
点1
点2
A
A
点3
4-6略
点7
A
点8
A
B
L
一、原始误差方程式的组建
用向量表示为：
V A Δ B Δ L
VA BΔ ΔL
加密点：
摄影测量基础考试资料整理
填空题:摄影测量: 摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科,经过了模拟,解析,数字摄影测量阶段.像片重叠:航向60%,旁向30%.摄影测量常用的坐标系：(像框标坐标系)/像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系、地面摄影测量坐标系、地面测量坐标系。
摄影测量加密按平差范围可分为单模型、单航带和区域网三种方法。
按数学模型可分为航带法、独立模型法和光束法三种方法。
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。
GPS 辅助空中三角测量的作用是:大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，提高生产效率，降低生产成本。
坐标重心化目的：减少模型点坐标在计算过程中的有效位数，以保证计算的精度;采用了重心化坐标之后，可使法方程式的系数简化，个别的数值变成零，部分未知数可以分开求解，从而提高计算速度;双眼观察立体像对所构成的立体模型称为立体视模型。
航带法区域网平差的观测值为重心化摄测坐标，平差单元为航带模型；光束法区域网平差的观测值为像点坐标，平差单元为单张像片。
表示航摄像片的外方位角元素可以采用以Y轴为主轴的ϕ− ω − κ 、以X轴为主轴的ω ‘-ϕ’–κ’−和以Z轴为主轴的A -α–kα三种转角系统。
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。
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个平高点和1个高程地面控制点。
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。
GPS 辅助空中三角测量的目的是大大减少摄影测量加密所需的地面控制点数。
中心投影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的几何关系。
摄影测量复习
摄影测量学复习1.摄影测量学：利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科.2.模拟摄影测量：利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图.3.解析摄影测量：以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学4.数字摄影测量：基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品.5.航摄仪焦距：物镜节点到焦点的距离6.像片主距：物镜后节点到像平面的距离7.像场：物镜焦面上中央成像清晰的范围8.像场角：像场直径对物镜后节点的夹角9.像片倾角:摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角,一般小于3°10.摄影比例尺：视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l 与地面上相应的水平距L 之比为摄影比例尺11.航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比的百分数。
要求航线弯曲度<3%12.像片旋偏角：相邻两相片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角。
13.投影：用一组假想的直线将物体向几何面投射14.平行投影:投影射线平行于某一固定方向的投影的投影称为平行投影15.正射投影:投影射线与投影平面正交16.航摄像片为中心投影，地形图为正射投影17.地形图的特点：1、图上任意两点间的距离与相应地面点的水平距离之比为一常数，等于图比例尺2、图上任意一点引画的两条方向线间的夹角等于地面上对应的水平角18.地图与航片的区别：1、比例尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺2、表示方法：地图为线划图，航片为影像图3、表示内容：地图需要综合取舍4、几何差异：航摄像片可组成像对立体观察19.透视变换:将空间点、线作中心投影，在投影平面P上得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一对应的投影关系称为透视变换20.航摄像片的方位元素:确定摄影时摄影中心、像片与地面三者之间相关位置关系的参数21.像片的内方位元素:确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置关系的参数22.像片的外方位元素:确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数23.正交变换：由高等数学知道，一个坐标系按三个角元素顺次地绕坐标轴旋转即可变换为一个同原点的坐标系，这种变换为正交变换24.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25.像点位移：当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移26.方向偏差：从像片上某点作出的方向线与地面对应点画出的方向线的方位角不等，这种差异称为方向偏差27.当地面不水平，像片有倾斜时，从任何点作出的方向线均存在方向偏差28.零立体：起伏的视模型变平(正立体效应基础上左右像片旋转90°)29.像片系统误差源：摄影机的系统误差、底片变形、航摄飞机带来的系统误差、大气折光误差、地球曲率的影响、摄影处理与底片复制中的系统误差、观测系统误差30.共线条件方程在摄影测量中的主要应用如下： 1、单片后方交会和立体模型的空间前方交会；3、光束法平差中的基本方程； 4、构成数字投影的急促；5、计算模拟影像数据；6、利用数字高程模型与共线方程制作正射影像；7、利用DEM和共线方程进行单幅影像测图。
空三加密过程中常遇到的问题及处理方法
浅谈空三加密过程中常遇到的问题及处理方法摘要:本文叙述利用自动空三软件virtuozo aat进行空三加密的技术路线和作业过程中常遇到的问题及处理。
关键词：空中三角测量自动空三软件virtuozo aat中图分类号： p221+.1 文献标识码： a 文章编号：引言区域网空中三角测量指利用一个区域中多幅影像连接点的影像坐标和很少的已知影像坐标及其物方空间坐标的地面控制点，通过平差计算，求解连接点的物方空间坐标与影像的外方位元素。
在传统作业方式下，空三是一项非常乏味和耗时的工作，它主要包括：选择、转测加密点，量测加密点和控制点的像片坐标，进行区域网平差，检测并剔除粗差等作业。
virtuozo全数字摄影测量系统的影像配准算法具有可靠、快速和精确的优点。
其中的自动空三量测（aatm）模块除半自动量测控制点之外，其他所有作业（包括内定向、选取加密点、加密点转点、相对定向、模型连接和生成整个测区像点网）都可以自动完成。
patb 光束法区域网平差程序具有高性能的粗差检测功能和高精度的平差计算功能。
virtuozo aat就是将virtuozo aatm和patb集成后的自动空三软件。
空三加密技术路线和作业过程中常遇到的问题及处理方法空中三角测量是摄影测量生产中的关键步骤，它利用少量的地面控制点来计算一个测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标。
1、空三加密技术路线下面简述一下空三加密的技术路线（采用全数字摄影测量系统中的空三测量软件virtuozo aat进行像点量测，使用光束法区域网平差程序进行解算。
）主要由创建测区、内定向、确定航线偏移、自动转点、连接点编辑和测区接边主要部分构成。
2、作业过程中常遇到的问题及处理方法2.1内定向是数字摄影测量的第一步，目的就是确定扫描坐标和像片坐标系之间的关系以及数字影像可能存在的变形。
有时候在作内定向时，当作业员精确量准每一个框标时，内定向的中误差仍然非常大，造成这种现象的原因有：①摄影过程中产生的系统误差:如物镜畸变差、软片压平误差、滤光片或窗口保护玻璃不平引起的光学误差。
摄影测量试题及答案3
《摄影测量学》答卷（A）一、填空题（20分，每空1分）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作用是 大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，提高生产效率，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、摄影测量加密按平差范围可分为 单模型 、 单航带 和 区域网 三种方法。
6、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。
7、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。
8、法方程消元的通式为=+1,i i N 1,1,,1,+−+−i i i i Ti i i i N N N N 。
二、名词解释（20分，每个4分）1、内部可靠性：一定假设下，平差系统所能发现的模型误差的最小值。
2、绝对定向元素：确定模型在地面空间坐标系中的绝对位置和姿态的参数。
3、像主点：相机主光轴与像平面的交点。
4、带状法方程系数矩阵的带宽：带状法方程系数矩阵的主对角线元素沿某行（列）到最远非零元素间所包含未知数的个数。
5、自检校光束法区域网平差：选用若干附加参数构成系统误差模型，在光束法区域网平差中同时解求这些附加参数，从而在平差过程中自行检定和消除系统误差影响的区域网平差。
三、简答题（45分，每题15分）1、推导摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程，并简要叙述其在摄影测量中的主要用途。
【答】 设摄影中心S 在某一规定的物方空间右手直角坐标系中的坐标为，任一地面点A 在该物方空间坐标系中的坐标为，A 在像片上的构像a 在像空间坐标和像空间辅助坐标分别为),,(s s s Z Y X ),,(A A A Z Y X ),,(f y x −和，摄影时S 、a 、A 三点共线(如下图)),,(Z Y XX tp又像空间坐标与像空间辅助坐标系满足：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡−Z Y X f y x R（2）式中，为由像片外方位角元素组成的正交变换矩阵。
武汉大学《摄影测量学》复习题库
熟悉 1818 立体坐标量测仪的基本结构，立体观察，坐标量测。 左右视差（p）读数鼓
上下视差（q）读数鼓
x 读数鼓
x 手轮 y 手轮
3. 资料准备
一个 18cm×18cm 的立体影像对
y 读数鼓
左右视差手轮 上下视差环
左像片
右像片
4. 操作步骤
仪器归零：各个手轮应放在零读数位置上，左、右测标分别对准左、右像片盘的中心即仪器 坐标系与像片坐标系重合。
Z 2195.17
728.69 2386.50
757.31
4. 操作步骤
上机调试程序并打印结果。
“POS 辅助光束法平差系统 WuCAPS”使用
1. 目的
通过参观 POS 辅助光束法区域网平差程序系统 WuCAPS,使学生初步了解摄影测量区域网平差 的基本功能和一般作业流程。
2. 内容
指导教师讲解摄影测量区域网平差的基本概念、主要功能及一般作业流程。学生按照要求，完 成一些简单的操作，例如，内定向、相对定向、绝对定向、航带法区域网平差、光束法区域网平差、 GPS 辅助光束法区域网平差、POS 辅助光束法区域网平差等。
像片定向：移动 x 手轮，单眼观察测标的移动看是否沿像片上的 x 轴向运动，若测标不在 x 轴向上，则需要用κ 螺旋旋转像片，使测标保持在 x 轴上移动。
坐标量测：移动 x，y，p，q 手轮，使测标立体切准量测像点，并记下相应读数鼓上的读数。 坐标计算：x1=x-x0，y1=y-y0，x2=x1-(p-p0)，y2=y1-(q-q0)，其中，x0，y0，p0，q0为仪器零位置。
的方法？
5. 什么是共线条件方程式？试推导其数学表达式，并说明它在摄影测量中的应
用。
第18讲-区域网平差的精度_自检校
山东科技大学测绘科学与工程学院
【二】直接影响到区域网几何强度的若干因素
3、辅助数据的运用：
卫星导航系统GNSS，如GPS，则是利用卫
星通过测距确定摄影瞬间航摄仪的位置，即摄 影中心的外方位线元素。 将摄影测量数据同辅助数据、地面控制数据 一起进行联合区域网平差，可以改善区域网平 差的成果。
17
山东科技大学测绘科学与工程学院
【二】高程精度
高程精度主要与相邻两排高程控制点之间的跨 距（平均基线长为单位）有关。最大标准误差和平 均高程误差大体上与这个跨距成正比例地变化。
2b
ib
ib
0H z max 0.27 0.31i 0H z max 1.3 z
13
山东科技大学测绘科学与工程学院
【三】平差方法
1、光束法区域网平差是最直接、最严密 的平差方法，因而其精度最高； 2、独立模型法次之；
3、航带法区域网平差精度最低。
14
山东科技大学测绘科学与工程学院
三、 区域网空中三角测量的精度
【一】平面精度 【二】高程精度
15
山东科技大学测绘科学与工程学院
【一】平面精度
4
山东科技大学测绘科学与工程学院
【二】实验研究方法
• 概念
预先测定大量检查点上的平面位置和高程，然后 将这些实地测量的平面位置和高程，同区域网加密的 相应结果进行比较，将其差值视作真误差，再对这些 真误差进行统计分析，从而得出区域网空中三角测量 的精度。
• 原理
x
( X
检
X 摄 )2
nX
4、空中三角测量中所使用的量测仪器
仪器主要有三类，立体坐标量测仪，解析测图仪，数字 摄影测量系统。其精度亦各不相同。
基于近景影像自检校光束法平差的数码相机检校
∆x ∆y
( (
x y
− −
x0 )(k1r 2 y0 )(k1r 2
k2r4) k2r4)
p1(r 2 2(x − x0 )2 p2 (r 2 2( y − y0 )
) 2 p2 (x − x0 )( y − y0 ) 2 ) 2 p1(x − x0 )( y − y0 )
x − x0 − f aa3 1(( XX −− XX SS )) bb 13(( YY −− YY SS )) cc 13(( ZZ −− ZZ SS )) − f ZX (2)
y
−
y0
−f
a2 (X a3 ( X
− X S ) b2 (Y − X S ) b3 (Y
信息科学
DOI：10.16 6 60/j.c n k i.1674-098X.2018.05.159
科技创新导报 2018 NO.05
Science and Technology Innovation Herald
基于近景影像自检校光束法平差的数码相机检校
区域网空中三角测量的精度分析
AT PAX AT PL
QX A PA
T
未知数权系数矩阵：
单位权中误差： 未知数中误差： 平均中误差：
1 n X Xi n 1
1
V T PV 0 r X 0 QX
最大中误差： ( Xi )max
第18讲 区 域 网 空 中 三 角 测 量的精度…
一、区域网加密精度分析的不同方法 1、理论精度 区域网平差的精度分布规律： • 区域内部精度均匀，精度最弱点位于区域四周； • 密周边布点时，光束法区域网平差的理论精度不 随区域大小改变； • 控制点稀疏布点时，区域网的理论精度随区域增 大而降低；增大旁向重叠，可提高区域网平面坐 标的理论精度。使用60%的旁向重叠的航片，大约可以提高精度40% • 区域网平差的高程精度取决于控制点的跨度，与 区域大小无关。
第18讲 区 域 网 空 中 三 角 测 量的精度…
一、区域网加密精度分析的不同方法 二、布设像片控制点的要求
内 容平差的系统误差
五、光束法自检校区域网平差简介
六、GPS辅助空三简介
第18讲 区 域 网 空 中 三 角 测 量的精度…
一、区域网加密精度分析的不同方法 1、理论精度 把待定点的坐标改正数视为随机变量，在最小 二乘平差计算中，求出坐标改正数的的方差——协 方差矩阵。 原理
第18讲 区 域 网 空 中 三 角 测 量的精度…
六、GPS辅助空中三角测量简介
联合平差是指以摄影测量观测值为主，综合利用 其它非摄影测量信息，采用统一的数学模型和算法， 整体测定点位并对其质量进行评价的理论、技术和方 法。
第18讲 区 域 网 空 中 三 角 测 量的精度…
光束法空中三角测量
一、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、带状法方程式的循环分块解法 五、带附加参数的自检校光束法区域网平差 六、解析空中三角测量的精度
一、基本思想与流程
以一张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，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、基本思想与流程
原理图
一、基本思想与流程
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 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 求出每片的外方位元素 加密点坐标计算
基本流程
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
五、自检校光束法区域网平差
误差方程
法方程
自检校光束法区域网平差法方程系数阵
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2
3
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6
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11
12
13
14
15
16
18
19
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
1，2，…，20 待定点名 A，B，…，O 像片名 平高地面控制点
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摄影测量学期末考试复习题库
名词解释摄影测量：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、科学与技术摄影比例尺：一个航摄区域的像片比例尺平均值称为摄影比例尺地面采样间隔：指数字影像像上一个像素所对应的地面尺寸航向重叠度：相邻像片在航线方向上的重叠度称为航向重叠度旁向重叠度：相邻航线间的重叠度称为旁向重叠度像片倾斜角：航空摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角称为相片倾斜角摄影基线：沿航线方向相邻两个摄站之间的连线称为摄影基线航线间隔：相邻航线之间的距离称为航线间隔像片旋偏角：航空摄影中，相邻相片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角，称为相片旋偏角中心投影：所有投射线或其延长线都通过（或会聚于）空间一固定点的投影称为中心投影透视变换：在数学中，两个平面间的中心投影称为透视变化相对航高：飞机相对于某一基准面的高度称为相对航高像片内方位元素：确定摄影机的投影中心（镜头中心）相对于相片平面位置关系的参数称为相片的内方位元素像片外方位元素：在恢复像片内方位的基础上，确定像片在摄影瞬间空间位置和姿态的参数称为像片的外方位元素倾斜误差：在摄影测量中，由像片倾斜引起的像点位移称为倾斜误差投影误差：由地形起伏引起的像点位移称为投影误差单像空间后方交会：利用相片覆盖范围内一定数量地面控制点及其对应的像点坐标解求像片的外方位元素，这种方法就是单向空间后方交会立体像对：从不同摄站获取的同一景物的两张像片称为立体像对同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点左右视差：同名像点在各自像平面内的横坐标（x坐标）之差成为左右视差上下视差：同名像点在各自像平面内的纵坐标（y坐标）之差成为左右视差核面：通过摄影基线的任一平面称为核面同名核线：同一核面和左右像片的交线称为同名核线相对方位元素：用于描述立体像对中左右两张相片相对方位的独立参数称为相对方位元素几何模型：与实地相似，但方位和比例尺都不确定的立体模型称为几何模型立体像对的空间前方交会：利用立体像对的相对方位元素（或外方位元素）和同名像点的像平面坐标解算模型点坐标（或地面点坐标）的方法或技术称为立体像对的空间前方交会绝对方位元素：确定立体模型相对于地面坐标系的方位和比例因子所需要的所有独立参数称为立体像对的绝对方位元素解析空中三角测量：利用少量野外控制点，通过摄影测量解析方法确定区域内大量待求点地面坐标或所有像片外方位元素的工作称为解析空中三角测量自检校光束法区域网平差：利用一个用若干附加参数描述的系统误差模型，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系统误差的目的。
全数字空中三角测量中特殊问题的处理方法
全数字空中三角测量中特殊问题的处理方法朱陈明;郭学林【摘要】进行空中三角测量时,经常遇到一些较特殊的测区,如摄影质量较差、森林覆盖率较大、阴影较多的高山地、影像落水情况严重等,在采用全数字摄影测量光束法区域网平差时,经常出现控制点平差后多数高程点误差超限情况.本文通过自己在工作中的实践经验,结合具体区域网平差实例,对该技术问题进行全面、深入的分析和探讨,找出了产生这种问题的主要原因,给出了明确的结论,同时提供了有关此类问题在实际作业中行之有效地解决方案.【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2005(007)003【总页数】4页(P27-30)【关键词】控制点;像点;粗差;平差;精度【作者】朱陈明;郭学林【作者单位】国家测绘局第一航测遥感院,西安,710054;郑州测绘学校,郑州,450005【正文语种】中文【中图分类】P2随着全数字摄影测量技术的发展，全数字空中三角测量系统已在航测生产中得到了广泛的应用。
自动空三加密软件的应用，大大的提高了作业效率，缩短了成图周期。
近几年我院进行了大批量的国家、省级基础测绘及国外项目生产。
其中空中三角测量是内业生产的基础和关键环节，因此每次任务开始我们都对内业加密工序进行专业技术设计，制定严格的质量控制措施。
目前我院主要使用了Geolord-AT和VirtuoZo-AAT空三加密系统，这两个空三加密系统均采用光束法平差原理，在光束法解算之前，需要先确定计算的初值，两个系统均使用航带法平差原理解算提供初值，接着引入这个初值对控制点、加密点的观测值进行粗差探测，排除粗差后，最后作光束法平差，解算加密成果。
虽然自动空中三角测量平差软件比常规解析空中三角测量平差软件具有许多优点，但在实际作业中仍存在某些问题和不足。
如：自动空三加密往往会出现个别匹配点匹配错误或匹配残差较大，平差后多数控制点高程超限，导致原因或者航摄底片有局部变形、或者扫描及参数设置不合理。
此类问题直接影响产品的精度和生产进度。
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作用是大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，提高生产效率，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ϕ -ω-κ、以X轴为主轴的ω' -ϕ'-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分为航带法、独立模型法和光束法三种方法。
摄影测量加密按平差范围可分为单模型法、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表达了摄影中心、像点和对应地物点三点位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为单片空间后方交会，最少需要3 个平高地面控制点。
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。
摄影测量学
一．名词解释1.解析相对定向：根据摄影时同名光线位于一个核面的条件，利用共面条件方程解算立体像对中两张像片的相互关系参数，使同名光线对对相交。
2.GPS辅助空中三角测量：利用载波相位差分GPS 动态定位技术获取摄影时刻摄影中心的三维坐标，将其作为带权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外方位元素并对其质量进行评定的理论和方法。
3.GPS 辅助空中三角测量的作用是大量减少甚至完全免除地面控制点，缩短成图周期，提高生产效率，降低生产成本。
4.像主点：相机主光轴与像平面的交点。
4.主合点：地面上一组平行于摄影方向线的直线在像片上构像的交点。
5航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度。
6旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠。
8景深：远景与近景之间的纵深距离称为景深9.单片空间后方交会：利用单张影像覆盖范围内一定数量的地面控制点与其对应的像点，据共线条件方程反求影像外方位元素的方法。
10.单片空间后方交会：在单张像片上，利用一定数量的地面控制点及其对应的像点坐标，根据共线条件方程求解像片的 6 个外方位元素。
11.影像的内方位元素：是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数。
12.影像的外方位元素：表示摄影中心和像片（或摄影光束）在地面坐标系中的位置和姿态的参数为外方位元素。
一张像片的外方位元素包括六个参数：其中三个是直线元素，用于描述摄影中心的空间坐标值；另外三个是角元素，用于描述像片的空间姿态。
13.空间前方交会：已知立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标，确定相应地面点在物方空间坐标系中坐标的方法。
14.空间后方交会：利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程或反求像片的外方位元素这种方法称为单张像片的空间后方交会。
15.摄影基线：相邻两摄站点之间的连线。
15.核线：立体像对中，同名光线与摄影基线所组成核面与左右像片的交线。
16.相对定向元素：恢复相邻像片间摄影光束相互位置关系的参数。
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权 P1
L2 , I3 X
3
L3 ,
法方程
T T A 1 T P1 A 1 X 1 A 1 T P1 L1 A 1 P1 A 2 A P1 A 3 T T T T A 2 P1 A 3 X 2 A 2 P1 L1 P2 L 2 A 2 P1 A 1 A 2 P1 A 2 P2 T T A TP A X A TP L P L A 3 P1 A 2 A 3 P1 A 3 P3 3 3 1 1 3 1 1 3 3
顾及动态GPS定位之系统误差
X A X S u Y A Y S R v Z A Z S w a X a Y a Z b X ( t t 0 ) bY b Z
自检校光束法区域网平差法方程系数阵
加密点坐标未知数
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 A B C D
像片外方位元素未知数
E F G H I J K L M N O
附加参数 c
1 A
×
D
5
×
G
9
×
13 J M
17
×
×
2 B
×
× ×
6 E
× × ×
10 H 11 I
× × ×
14 K
18 N 19 O
4、自检校区域网平差方法的评价
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。也可以用来处理大地测量、重力测量、 卫星大地测量以及工程测量控制网中的系统误差。在许多 国家中已作为标准方法用于高精度解析空中三角测量。 研究表明：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。 对于一般加密情况可引入少量几个可测定的附加参数。 进行高精度加密时，可引入较多的附加参数，且可以 将其处理成带权观测值，或采用程序控制下自动检验和选 择附加参数的方法。
（三）、利用附加参数的自检校法
利用若干附加参数来描述系统误差模型，在 区域平差的同时解求这些附加参数，以自 动测定和消除系统误差
x a1 x ( r 2 100 ) a 3 y
xf yf a 1 ( X X s ) b1 (Y Y s ) c1 ( Z Z s ) a 3 ( X X s ) b 3 (Y Y s ) c 3 ( Z Z s ) a 2 ( X X s ) b 2 (Y Y s ) c 2 ( Z Z s ) a 3 ( X X s ) b 3 (Y Y s ) c 3 ( Z Z s ) x y
《摄影测量学》
系统误差补偿与自检校光束法区域网平差 摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差 自动空中三角测量
山东交通学院
测绘教研室
主要内容
系统误差补偿与自检校光束法区域网平差
摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差 自动空中三角测量
一、系统误差补偿与自检校光束法区域网平差
为什么最严密的平差方法得不到最精确的结果？ 所建立的数学模型可能还存在某种未被考虑的模型误差； 存在难以预先估计和测定的影像系统误差。 （一）影像坐标系统误差的特性 （二）补偿系统误差的方法
依照Kalman滤波递推算法，求出每一观测历元时刻
机载GPS天线的空间坐标 利用插值方法，由相邻两个历元的 GPS天线位置内 插航摄仪曝光时刻GPS摄站坐标 武汉大学研制成功了相应的GPS差分动态定位软件 DDkin（GPS kinematic positioning）
GPS动态定位软件 DDkin
×
×
3 C
7 F
15 L
4
8
12
16
20
转
1，2，…，20 待定点名 A，B，…，O 像片名 平高地面控制点
置
对 称 项
2、系统误差模型的选择
理论上，影像坐标系统误差是影像坐标的函数，一般可表示为：
x f1 ( x , y ) y f 2 ( x, y )
①从引起系统误差的物理因素出发建立系统误差模型。此时由 于某些附加参数之间存在着强相关，且与地面坐标未知数之间 可能也强相关，所以必须通过统计检验和附加参数可靠性分析 来适当地选取参数 ②从纯数学角度出发建立系统误差模型。此时采用的为一般多 项式，由于正交多项式能保证附加参数之间相关很小，利于解 算，所以多采用正交多项式的附加参数
y a1 y ( r 2 100 ) a 2 x a 3 y
1、基本解算过程 将描述系统误差的附加参数处理成带权观测值，外业控制点 也处理成带权观测值，可得平差的基本误差方程 误差方程
V1 A1 X 1 A2 X V2 V3 I2 X
2 2
A3 X
3
L1 , 权 P2 权 P3
二、摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差
（一）联合平差的概念 为进行摄影测量网的空间定位，至少需要7个独立的 大地测量观测值或条件方程来解决空间网的平移、旋转 与缩放。通常的摄影测量平差总是利用若干地面控制点 将摄影测量坐标变换到规定的大地坐标系中。还可将大 非联合平差 地测量坐标处理成带权观测值。 所谓的摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差， 指的是在摄影测量平差中使用了更一般的原始的非摄影 测量观测值或条件。
（四）、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 辅助光束法平差
误差方程是在自检校光束法区域网平差基础上顾 及投影中心与机载GPS天线相位中心几何关系所得 到的一个基础方程 稀疏带状结构并没有破坏。因此可用传统的边法 化边消元的循环分块解法求解
法方程仍为镶边带状矩阵,但边宽加大了,而其良好
测区两端必须要布设足够的地面控制点或采用特 殊的像片覆盖图
3、自检校平差的效果与信噪比 自检校平差是补偿系统误差最有效的办法 由于自检校平差是从有噪声（偶然误差）的观测值中提取 信号（系统误差），所以自检校平差的精度改善根本上取决于 观测值的信噪比。 信噪比越大，自检校平差效果越好。偶然误差很小，系统 误差能较好的测定，改正系统误差后必能使精度有明显提高； 信噪比越小，系统误差受到偶然误差的干扰越大，系统误 差很难测准，改正后也不会使精度有本质的改善。 注意：偶然误差大，系统误差小时，若将附加参数处理成 自由未知数，可能出现法方程状态坏、噪声大而导致过度参数 化的状况，从而严重降低结果的精度。所以需要对附加参数进 行统计显著性检验、可靠性检验、相关性检验，以保证法方程 有好的状态；或者通过附加参数带适当的权或岭估计等来改善 方程组的病态问题。
（三）利用附加参数的自检校法
（一）影像坐标系统误差的特性
摄影测量观测值系统误差主要来源：
（1）摄影机的系统误差（物镜畸变差、软片压平误差、滤光片、 窗口保护玻璃不平、不同的暗匣） （2）航摄飞机带来的系统误差（大气振动、发动机气流） （3）底片变形 （4）大气折光（实际气象条件下的大气折光与标准大气条件的 计算结果不同，物镜附近的大气层条件对折光的影响） （5）地球曲率（①严格处理②近似处理） （6）观测设备和观测员本身的系统误差 （7）环境的影响
（二）联合平差的发展过程
1960前后有人提出在航测中利用测微高差仪、断面记录仪和 雷达航测系统。此时是直接使用这些辅助数据作为已知值，以控 制航带影像连续衔接时误差的传播。 20世纪70年代之后，联合平差开始出现。最早的联合平差系 统是独立模型法区域网平差程序；摄影测量影像数据和地面测量 观测值的联合平差于1972年在美国的一个程序中首先实现。 进入20世纪90年代后，已有许多较成熟的联合平差程序出现 并有相应的试验成果。 直接利用大地测量观测值代替控制点坐标联合平差，在近景 摄影测量中用的比一般航空摄影测量多（原因：①近景摄影测量 中往往只可能或只需要相对控制；②在近景摄影测量中采用联合 平差较为方便，未知数少），另外，在1960年已提出在卫星空中 三角测量中利用卫星的轨道条件。 目前，由于GPS和INS的应用，使联合平差出现了前所未有 的美好前景。
投影中心与GPS天线相位中心之几何关系
机载GPS天线相位中心 A w v u 航摄仪投影中心 S y x Z
X A u X s Y A R v Y s Z A w Z s
M
Y
X
GPS摄站坐标误差方程
带GPS的航空摄影
单差分方式相对动态GPS定位示意图
GPS辅助空中三角测量
S
S
Z
待定点
高程控制点
Y
X
平高控制点
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
现行航空摄影系统改造
根据一组摄影测量点所满足的条件得到的相应的条件方程式：
1、平面条件 （1）已知的竖直平面（2）已知的水平平面 （3）已知的任意平面 2、直线条件 （1）已知的铅垂线（2）已知的水平线 （3）已知的空间任意直线 3、几何图形条件（圆形、球形等） 根据这些非摄影测量观测值所满足的特定几 何条件即可得到相应的条件方程式