摄影测量实验报告

目录实验一数字内定向编程实验......................2实验二空间后方交会编程实验..................5实验三空间前方交会编程实验................12实验四同名点量测及地面点的CAD成图实验.......................................................19六、实验成果21实验一数字内定向编程实验一、目的要求：掌握数字内定向的原理，利用计算机编程语言实现数字内定向的过程，完成一立体像对两幅像片影像的数字内定向。二、仪器用具：计算机，编程软件（VB）三、实验数据：立体像对两像片（1504、1505）上四个框标点的理论位置以及四个框标点的像素坐标，具体如表3-1。15041505ijijxyxy1417.229190.964412.029198.964-110.000109.999-110.000109.99928277.836335.6148271.936367.414109.999110.006109.999110.00638130.9078195.1648101.3078226.264109.987-109.997109.987-109.9974269.8648050.136241.0648058.036-109.999-109.999-109.999-109.999表3-1四、实验内容：4.1内定向参数求取方法：利用航摄像片上的四个框标点的理论位置以及四个框标点的像素坐标为依据。根据条件：框标点的像素坐标通过公式转换后应等于其理论坐标。利用式（3-1）列出方程，通过最小二乘法计算内定向参数:h0、h1、h2、k0、k1、k2。计算公式：x=h0+h1*i+h2*jy=k0+k1*i+k2*j（3-1）求解过程：列误差方程法化求参数4.2将像点扫描坐标转化为框标坐标通过公式：x=h0+h1*i+h2*jy=k0+k1*i+k2*j将测量的同名点的扫描坐标转换位像框标坐标系中坐标。五、实验程序：PrivateSubread_Click()'读入数据Dimi%,j%,k%CommonDialog1.ShowOpenOpenCommonDialog1.FileNameForInputAs#1Fori=1To4LineInput#1,ss=Split(s,)Forj=1To2A(i,j+1)=s(j-1)NextjLineInput#1,ss=Split(s,)Lx(i,1)=s(0)Ly(i,1)=s(1)NextiFori=1To4A(i,1)=1NextiEndSub'内定向求解PrivateSubjisuan_Click()Dimi%,j%,k%Fori=1To3Forj=1To4at(i,j)=A(j,i)NextjNexti'矩阵求解JZCat(),A(),3,4,3,B()RectB(),3,BdN()JZCBdN(),at(),3,3,4,bb()JZCbb(),Lx(),3,4,1,HH()JZCbb(),Ly(),3,4,1,KK()Fori=1To3Text1=Text1&Format(HH(i,1),0.000000)&vbCrLfNextiText1=Text1&vbCrLfFori=1To3Text1=Text1&Format(KK(i,1),0.000000)&vbCrLfNextiClose#1EndSub'坐标转换PrivateSubCommand1_Click()xx=Val(Text2)yy=Val(Text3)Text4=HH(1,1)+xx*HH(2,1)+yy*HH(3,1)Text5=KK(1,1)+xx*KK(2,1)+yy*KK(3,1)Text4.Text=Format(Text4,0.000)Text5.Text=Format(Text5,0.000)EndSub六、实验结果：1504定向参数：x方向：h0=-121.766062,h1=0.027976,h2=0.000523,精度=0.006349y方向：k0=115.125954,k1=0.000516,k2=-0.027982,精度=0.0013381505定向参数：x方向：h0=-121.642018,h1=0.027976,h2=0.000607,精度=0.005566y方向：k0=115.321828,k1=0.000600,k2=-0.027981,精度=0.002853实验二空间后方交会编程实验一、目的要求：掌握空间后方交会的原理，根据所给控制点的地面物方坐标以及相应的像点在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，完成所给立体像对（1504、1505）中两张像片各自的6个外方位元素的解求。二、仪器用具：计算机，编程软件（VB）三、实验数据实验数据为一立体像对（1504、1505）的像片控制点数据，包括像点坐标及相应地面摄测坐标。具体如表4-1所示：左片（1504）像平面坐标地面摄测坐标xyXtpYtpZtp-2.81673.965501286.070543471.38014.250-6.459-87.783501261.140542778.3305.580-76.415-46.343500966.380542964.9805.430-30.041-40.404501163.290542986.8008.810-65.89075.337501019.750543480.2305.760右片（1505）像平面坐标地面摄测坐标xyXtpYtpZtp72.50774.412501286.070543471.38014.25073.384-85.905501261.140542778.3305.5803.767-47.117500966.380542964.9805.43049.064-39.709501163.290542986.8008.81010.24473.307501019.750543480.2305.760表4-1两张像片的内方位元素为：x0=y0=0mm,f=210.681mm。四、实验内容：利用已知地面控制点数据以及相应像点坐标，编写空间后方交会程序，求解所给像对（1504、1505）中两张像片各自的6个外方位元素。4.1数学模型：共线条件方程式)(3)(3)(3)(2)(2)(2)(3)(3)(3)(1)(1)(1ZsZcYsYbXsXaZsZcYsYbXsXafyZsZcYsYbXsXaZsZcYsYbXsXafx4.2求解过程：1）获取已知数据：a.像片比例尺1/m：由像片上两点间距离与相应地面点间距之比求得。b.平均航高H：H=m*f+ΣZi/n其中，n为已知控制点数。c.内方位元素x0,y0,f：d.地面摄影测量坐标Xtp,Ytp,Ztpe.控制点的像点坐标（表4-1）2）确定未知数初始值：在竖直摄影情况下，角元素的初始值为0，即φ=ω=κ=0；线元素中，Zs0=H,Xs0,Ys0的取值可用五个已知控制点坐标的平均值，即：Xs0=ΣXtpi/5，Ys0=ΣYtpi/5。3）计算旋转矩阵R：利用角元素值的近似值按下式计算方向余弦值，组成R阵：a1=Cos(φ)*Cos(κ)-Sin(φ)*Sin(ω)*Sin(κ)a2=-Cos(φ)*Sin(κ)-Sin(φ)*Sin(ω)*Cos(κ)a3=-Sin(φ)*Cos(ω)b1=Cos(ω)*Sin(κ)b2=Cos(ω)*Cos(κ)b3=-Sin(ω)c1=Sin(φ)*Cos(κ)+Cos(φ)*Sin(ω)*Sin(κ)c2=-Sin(φ)*Sin(κ)+Cos(φ)*Sin(ω)*Cos(κ)c3=Cos(φ)*Cos(ω)4）逐点计算像点坐标的近似值：利用未知数的近似值按共线方程式计算控制点像点坐标的近似值（x），（y）5）组成误差方程式：按下式逐点计算误差方程式的系数和常数项：系数：zba=(a3*(Xa-Xs)+b3*(Ya-Ys)+c3*(Za-zs))a11=(a1*f+a3*x)/zbaa12=(b1*f+b3*x)/zbaa13=(c1*f+c3*x)/zbaa21=(a2*f+a3*y)/zbaa22=(b2*f+b3*y)/zbaa23=(c2*f+c3*y)/zbaa14=y*Sin(ω)-(x*(x*Cos(κ)-y*Sin(κ))/f+f*Cos(κ))*Cos(ω)a15=-f*Sin(κ)-x*(x*Sin(κ)+y*Cos(κ))/fa16=ya24=-x*Sin(ω)-(y*(x*Cos(κ)-y*Sin(κ))/f-f*Sin(κ))*Cos(ω)a25=-f*Cos(κ)-y*(x*Sin(κ)+y*Cos(κ))/fa26=-x常数项：lx=x-（x）ly=y-（y）用矩阵形式表示为：V=AX-l式中：V=[VxVy]A=a11a12a13a14a15a16a21a22a23a24a25a26X=[dXsdYsdZsdφdωdκ]L=[lxly]’所有控制点，列出误差方程式，构成总误差方程式：V=AX-l式中：V=[V1V2V3V4V5]A=[A1A2A3A4A5]L=[l1l2l3l4l5]6）组成法方程式：计算法方程的系数矩阵Na=A’A与常数项U=A’l。7）解求外方位元素：根据法方程，按下式解求外方位元素改正数：X=Nani*U并与相应的近似值求和，得到外方位元素新的近似值。8）检查计算是否收敛：将求得的外方位元素的改正数与规定的限差比较，小于限差则计算终止；否则用新的近似值重复4-8的计算，直到满足要求为止。迭代限差为：dXs1m,dYs1m,dZs1m,dφ0.00001,dω0.00001,dκ0.00001最后得出的六个外方位元素的解为：Xs=Xs0+dXs1+dXs2+……Ys=Ys0+dYs1+dYs2+……Zs=Zs0+dZs1+dZs2+……φ=φ0+dφ1+dφ2+……ω=ω0+dω1+dω2+……κ=κ0+dκ1+dκ2+……五、实验程序：'读取数据PrivateSubread_Click()Dimi%CommonDialog1.ShowOpenOpenCommonDialog1.FileNameForInputAs#1Fori=1To6LineInput#1,sIfi1Thens=Split(s,)M(i-1)=s(0)N(i-1)=s(1)Xtp(i-1)=s(2)Ytp(i-1)=s(3)Ztp(i-1)=s(4)EndIfNextiEndSub'计算PrivateSubjisuan_Click()Dimi%,j%Dims1AsSingle,s2AsSingle,wAsSingle,EZAsSingle,HAsSingle,Xs0AsSingle,Ys0AsSingle,Zs0AsSingle,faiAsSingle,omgAsSingle,kabAsSingleDima1AsSingle,a2AsSingle,a3AsSingle,b1AsSingle,b2AsSingle,b3AsSingle,c1AsSingle,c2AsSingle,c3AsSingleDimA(10,6)AsSingle,L(10,1)AsSingle,P(5,2,6)AsSingleDimat(6,10)AsSingle,BB(6,6)AsSingle,CC(6,6)AsSingle,DD(6,10)AsSingle,EE(6,1)AsSingleDimx0(5)AsSingle,y0(5)AsSingle,lx(5)AsSingle,ly(5)AsSingle,zba(5)AsSinglef=0.210681'像片比例尺1/ms1=Sqr((M(1)-M(2))^2+(N(1)-N(2))^2)s2=Sqr((Xtp(1)-Xtp(2))^2+(Ytp(1)-Ytp(2))^