立体像对的前方交会B11090509

课程设计报告

（2013/2014学年第一学期）

题目：立体像对的前方交会

专业测绘工程

学生姓名卞鸿磊

班级学号B********

指导教师杨立君

指导单位地理与生物信息学院

日期2013年12月29日

立体像对的前方交会

一、内容与要求

(1) 以读文本文件的形式读取立体像对的外方位元素值；

(2) 以读取文本文件的形式读取同名像点坐标；

(3) 计算投影系数，像空间辅助坐标系坐标及地面摄影测量坐标系坐标；

(4) 首先自己设计好界面和算法，解算中间参数及成果应通过窗口或对话框进行显示；

(5) 界面友好，可操作性强，输入信息符合专业规范；

(6) 必须完成所要求的各基本功能；

(7) 程序设计语言可根据个人情况进行选择，建议使用IDL交互式程序设计语言。

二、基本原理

立体像对与所摄影地面存在着一定几何关系，这种关系可以用数学表达式来描述，若在S1，S2两个摄站点对地面摄影，获取一个立体像对，任一地面点A 在该像对的左右相片上的构象为a1,a2。现已知这两张相片的内外方位元素，设想将该相片按内外方位元素值置于摄影时的位置，显然同名射线S1a1与S2a2必然交于地面点A。这种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的地面坐标的方法，称为空间前方交会。

空间前方交会基本关系式：

要确定像点与其对应的地面点的数学表达式，要设定D-XYZ地面摄影测量坐标系，S1-U1V1W1及S2-U2V2W2分别为左右相片的相空间辅助坐标系，且两个像空间辅助坐标系的三个轴系分别与D-XYZ三轴平行。

设地面点A在D-XYZ坐标系中的坐标为（X,Y,Z），地面点A在S1-U1V1W1及S2-U2V2W2中的坐标分别为（U1,V1,W1）及（U2,V2.W2），A点相应像点a1,a2的像空间坐标为（x1,y1,-f）,(x2,y2,-f),像点的像空间辅助坐标为（u1,v1,w1）,(u2,v2,w2),则有：

⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡f y x R w v u f y x R w v u 222122,111111（1-1）

式中的R1，R2为由已知的外方位角元素计算的左右像片的旋转矩阵，右摄影站点S2，在S1-U1V1W1中的坐标，即摄影基线B 的三个分量Bu ，Bv ，Bw ,可由外方位元素计算：

Bu=Xs2-Xs1

Bv=Ys2-Ys1；（1-2）

Bw=Zs2-Zs1

因左右像空间辅助坐标系及D-XYZ 相互平行，且设站点，像点，地面三点共线，由此可得出：

22

222222221111111111N w W v V u U a S A S N w W v V u U a S A S ========（1-3） 式中的N1,N2分别称为左右像点的投影系数。U1,V1,W1为地面点A 在S1-U1V1W1中的坐标；U2,V2,W2为地面点A 在S2-U2V2W2中的坐标，

⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡1222222,1111111W v u N W V U w v u N W V U （1-4） 最后得出计算地面点坐标公式：

X=Xs1+U1=Xs2+U2

Y=Ys1+V1=Ys2+V2；（1-5）

Z=Zs1+W1=Zs2+W2

一般地，在计算地面点Y 坐标时，应取值，即

Y=0.5[(Ys1+N1v1)+(Ys2+N2v2)]

由此可得求投影系数的计算式为：

122121212212

21w u w u Bwu Buw N w u w u Bwu Buw N --=--=

；（1-6）

上述公式即为立体像对前方交会基本公式。

三、程序设计思路

该流程图的思路：

先读取数据，然后根据C#的要求对数据进行格式转换然后赋给事先定义的变量，将其在界面上指定的文本框中显示出来。紧接着根据立体像对的一些公式，一步步计算所需的参数，然后分别计算投影系数，N1，N2，相空间辅助坐标u1,v1,w1,u2,v2,w2,最后求解地面点坐标X,Y,Z。最终并将其显示在界面中。

该算法中：

textBox14.Text = Zs1.ToString("0.00000");用于将数据转换为字符型放进文本框中，且以保留6位有效数字的形式存储；f = double.Parse(sr.ReadLine());将从文件中读取的字符型数据转换为double型赋给我事先定义的变量；C# 中调用余弦函数以Math.Cos();形式调用。

四、源程序代码

//读取文件，并显示到文本框

double x1, x2, y1, y2, f;

double o1, o2, p1, p2, q1, q2;

double Xs1, Xs2, Ys1, Ys2, Zs1, Zs2;

StreamReader sr = new StreamReader(@"D:bhl1.txt", System.Text.Encoding.Default);

Xs1 = double .Parse( sr.ReadLine());

Ys1 = double.Parse(sr.ReadLine());

Zs1 = double.Parse(sr.ReadLine());

o1 = double.Parse(sr.ReadLine());

p1 = double.Parse(sr.ReadLine());

q1 = double.Parse(sr.ReadLine());

x1 = double.Parse(sr.ReadLine());

y1 = double.Parse(sr.ReadLine());

f = double.Parse(sr.ReadLine());

Xs2 = double.Parse(sr.ReadLine());

Ys2 = double.Parse(sr.ReadLine());

Zs2 = double.Parse(sr.ReadLine());