相对定向和绝对定向的解析过程(全面)

相对定向的过程初始状态投影光线不相交－交叉中间状态改变立体像片对的相对位置，使光线相交最终状态所有光线对对相交两个投影器地面模型地形图像空间辅助坐标系的选取：1、连续像对相对定向元素：以左片为基准，右片相对于左片的相对方位元素1111Suvw左片的像空间坐标系2222Suvw与相应坐标轴平行1111Suvw左、右片相对方位元素1111110,0,00,0,0SSSXYZ222222,,,,SuSvSwXbYbZb222vwbb、、、、ub连续像对相对定向元素：只影响模型的大小，可以任意给定u1x1v1w1S1y1v2w2S2y2u2x2B左像片右像片ubvbwb相对定向角元素，不是外方位角元素2、单独像对相对定向元素：像空间辅助坐标系的选取：u轴：摄影基线v轴：垂直于左片的主核面w轴：在左片的主核面内，UW平面：左主核面1111Suvw左、右片相对方位元素1111110,0,0,0,SSSXYZ222222,0,0,,SuSvSwXbbYbZb单独像对相对定向元素：11222、、、、左像片右像片21u1v1w1S1y1v2w2S2y2u2x2b221数学模型描述：同名射线对对相交数学描述：三射线共面121122SSSaSa、、121122()0SSSaSaS1S2bAa1a2共面条件方程式三矢量共面，混合积为零二、解析法相对定向原理解求相对定向元素，建立立体模型特征：恢复两张像片的相对位置，同名射线对对相交连续法解析相对定向原理1112220uvwbbbuvwuvw222222uxvywfR11111uxvywf222vwbb、、、、222,,的函数vwbb？待求ub只影响模型比例尺连续像对法相对定向元素共面条件方程坐标式121122()0SSSaSa13coscossinsinsincoscosac都化为角度形式：tantancosvuuuwubbbbbb11122210uFbuvwuvwbs1s2ubvbwb1112220uvwbbbuvwuvw非线性函数，线性化，按泰勒级数展开，取小值一次项02222220FFFFFFFddddd0:uFFb相对定向元素的近似值及给定的带入得到的函数的近似值222ddddd：相对定向元素近似值、、、、的改正数2FF：偏导数，系数为简便计算，做一些近似（线性化过程仅考虑一次小值项）：2222222222211uxvywf－－－122222220010000100uxfvywfx11111122222222110uuFbuvwbuvwuvwfx111211121112222211110222212212122121212012211110000()()()0uuuuuxubuvwdbuvwdbuvwdfxfyyxwuuvbdbdFwuuvvxdvywfdxwdwuuwdFuvuvdbb略去二次小项，等式两边除以，整理得系数项（偏倒数）带入做近似22221212121212122112021,uuuxyuvvvwwbwuuwwNbuvuvvNFNQbw、可用、取代令2222222222222222022211121122112211221()uuuwuwvvuuvvvQNdwNduNdbdbd整理得1()()TTTTAPAXAPLXAAAL法方程1222222222222222222221111122212()nuuTQQQTTnnnnnnuvvvNdwNduNdbdbdQQ视Q为观测值，列：v误差方程02222220FFFFFFFddddd01230123012301230123222222222222222ddddddddddddddd常数项的几何意义u1v1w1u2v2w2s1v1u1w1N1v1N2v2Q为定向点在模型上的上下视差当一个立体像对完成相对定向，同名光线相交，Q＝0当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，Q＝01122vQNvNvbQ用严密式计算相对定向完成建立像对的立体几何模型同名光线对对相交模型点上下视差为0相对定向元素同名光线相交单独法解析相对定向原理111222000buvwuvwu1x1v1w1S1y1v2w2S2y2u2x2BAa1(u1,v1,w1)a2(u2,v2,w2)111111uxvywfR222222uxvywfR11、222,,的函数的函数11、单独像对的相对定向12211212122122112121212(1)QuvuvvvuuVddfdddQ误差方程：11222、、、、特点：不考虑模型的比例尺，不需要野外控制点连续像对法相对定向的特征：前一像对右像片的相对定向角元素，对后一像对而言，是左像片的角元素，已成为已知值。适用于航带单独像对法相对定向适用于单模型相对定向:三、相对定向元素的计算过程量测5个以上的同名点（定向点）明显点相对定向标准点位125346X1、2点：左、右片的像主点3、5点：X=0，Y值最大4、6点：X=b，Y值最大人工量测：六个标准点位输入像点坐标（x1,y1）,（x2,y2）确定初始值bu=(x1-x2)1φ2=ω2=κ2=μ=ν=0计算右片旋转矩阵R2计算像点的像空间辅助坐标(u1v1w1)和(u2v2w2)逐点计算误差方程式系数和常数项所有定向点计算完否？解法方程，求改正数求未知数新值改正数小于限差否？结束否是否是计算框图：以连续像对的相对定向为例模型点在像空间辅助坐标系坐标11221122212uxuxvyvRywfwf111221112211122uvwUNubNuVNvbNvWNwbNw解出相对定向元素后，只能求出像点在像空间辅助坐标系中的坐标四、模型点坐标的计算（模型点在像空间辅助坐标系坐标）221122111212211uwuwbwbuNuwuwbwbuNuwuw投影系数：u1v1S1w1v2w2S2a1a2Abu2相对定向：5个元素它只确定两个影像的相对位置，但是不能确定它们的绝对位置或或例如确定模型在空间的绝对位置由相对定向建立的地面模型实际的地面模型模型点在像空间辅助坐标系坐标绝对定向－－§5－5解析法绝对定向一、绝对定向：相对定向后得到模型点在像空间辅助坐标系中的坐标（U,V,W)地面摄影测量坐标(X,Y,Z)(两空间坐标系的变换，也称相似变换）DZYX基本关系式：123123123SSSaaaXXUYbbbVYZWcccZ地面点在地面摄影测量坐标系中坐标模型点在像空间辅助坐标系中的坐标坐标原点的平移量计算的方向余弦、、模型比例尺缩放系数七个绝对定向元素SSSXYZ、、、、、、解析法绝对定向：利用已知的地面控制点，解求绝对定向元素二、绝对定向元素的计算解算思路：多余观测，平差方法计算线性化列误差方程组成法方程解法方程（迭代运算）100001000010SSUSUVVWWdXdYVdZlUWVVVWUdlWUVdVldd0ssssssFFFFFFFFFdddddXdYdZXYZ视U、V、W为观测值00000SUVSWSXlXUlYRVYZWlZ控制点坐标绝对定向元素初值带入计算的近似值1()()TSSSTTTTVAXLXdXdYdZddddAPAXAPLXAAAL误差方程矩阵式：式中法方程：解法方程：迭代运算：0123012301231012301230123(1)SSSSSSSSSSSSSSSiiiXXdXdXdXYYdYdYdYZZdZdZdZdddddddddd控制点的数量与分布至少需要两个平高点和一个高程点三个控制点不能在一条直线上模型的四个角布设4个控制点123123123SSSaaaXXUYbbbVYZWcccZ解得绝对定向元素后可以解得加密点的坐标存在的问题：旋角很大解决途径：先将控制点的坐标向地面摄影测量坐标系转换00sincos0cossin0001tttttXXXYYYZZ控制点三、实际计算中要解决的问题：提供的控制点坐标（左手系）相对定向后得到的像空间辅助坐标坐标(U,V,W)(右手系）(,,)tttXYZ1、将地面坐标转换为地面摄影测量坐标XYZDTXtYtZtXt0Yt0002010000tttttXXabXYbaYYZZtttTXYZ绝对定向后加密点的坐标应反算到地面测量坐标系四、双像解析的相对定向——绝对定向法相对定向——绝对定向法先相对定向：通过解算五个相对定向元素模型点在像空间辅助坐标系中的坐标再绝对定向：通过解算七个绝对定向元素把模型点在像空间辅助坐标系中的坐标纳入地面（摄影）测量坐标系123123123SSSaaaXXUYbbbVYZWcccZ1112220uvwbbbFuvwuvw相对定向：个元素绝对定向：个元素57126＋6两张像片的外方位元素通过相对定向＋绝对定向也能够恢复两张影像的外方位元素控制点：不需要控制点：2个平高+1个高程后方交会控制点：每张像片三个