
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Глава 1. ОСНОВЫ АЭРО- и КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОСЪЕМКИ
- •1.3. Фотографический объектив и его характеристики
- •1.4. Светочувствительные слои и их основные показатели
- •1.6. Основные технические требования к топографической аэрофотосъемке
- •1.7. Специальное традиционное аэросъемочное оборудование
- •1.8. Аэрофотосъемочные работы
- •1.10. Космическая съёмка
- •Глава 2. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОТОГРАММЕТРИИ
- •2.1. Понятие о центральной проекции
- •2.2. Элементы центральной проекции
- •2.3. Перспектива точки и прямой предметной плоскости
- •2.4. Теорема Шаля. Эпюры
- •2.5. Перспектива отвесной прямой
- •2.6. Перспектива сетки квадратов
- •Глава 3. ТЕОРИЯ ОДИНОЧНОГО СНИМКА
- •3.2. Системы координат объекта. Элементы внешнего ориентирования снимка
- •3.3. Формулы связи координат соответственных точек снимка и местности
- •3.9. Искажение изображения площади
- •3.10. Физические источники искажения изображения
- •4.5. Определение элементов взаимного ориентирования
- •4.6. Построение фотограмметрической модели
- •4.9.Точность определения координат точек объекта по стереопаре снимков
- •Глава 5. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФОТОТРИАНГУЛЯЦИЯ
- •5.1. Назначение и классификация методов пространственной фототриангуляции
- •5.4. Построение и уравнивание маршрутной и блочной сети фототриангуляции по методу связок с самокалибровкой
- •5.5. Технология построения сетей фототриангуляции
- •5.6. Линеаризация условных уравнений
- •5.7. Решение линеаризованных уравнений с оценкой точности
- •5.8. Требования к опорным точкам
- •Глава 6. СПОСОБЫ НАБЛЮДЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ СТЕРЕОМОДЕЛИ
- •6.1. Глаз – оптическая и физиологическая система
- •6.3. Стереоскопическое зрение
- •6.5. Способы измерения снимков и стереомодели
- •6.6. Стереокомпараторы
- •6.7. Точность измерений
- •Глава 7. ТРАДИЦИОННОЕ ТРАНСФОРМИРОВАНИЕ СНИМКОВ
- •7.1. Понятие о трансформировании
- •7.2. Понятие о традиционном фотомеханическом трансформировании
- •7.3. Фототрансформаторы
- •7.4. Трансформирование снимков на фототрансформаторе
- •7.5. Учет рельефа при фототрансформировании
- •7.6. Понятие о фотопланах и фотосхемах
- •7.7. Изготовление фотосхем
- •Глава 8. ДЕШИФРИРОВАНИЕ СНИМКОВ
- •8.2. Дешифровочные признаки
- •8.3. Содержание дешифрирования
- •8.5. Особенности дешифрирования космических цифровых изображений
- •8.5.2. Особенности дешифрирования цифровых изображений

4.5. Определение элементов взаимного ориентирования
Для определения элементов взаимного ориентирования в качестве исходного используют уравнения взаимного ориентирования
1 bY bZ
Вкачестве примера рассмотримАопределениеДИэлементов взаимного ориентирования by, bz, ω2’, α2’, 2’.
Всвязи с тем, что уравнения (4.24) не линейны, их предварительно приводят к линейному виду и переходят к уравнению поправок:Z′ = 0Y ′X ′б
известным• элементам внутреннего ориентирования снимков fi, x0i, y0i;
• трем параметрам, задающим ориентацию системы координат
Смодели (в нашем случае ω1’, α1’, 1’) и приближенным значениям элементов вза много ор ентирования.
вободный член ℓ выч сляется по формуле (4.25) таким же образом. Полученную систему уравнений поправок решают методом приближений, а в случае, если измерено более пяти точек, – по методу наименьших квадратов (под условием VTPV=min). В результате
решения находят значения элементов взаимного ориентирования. Критерием, по которому принимается решение о завершении
итераций, могут являться величины поправок к определяемым неизвестным или величины остаточных поперечных параллаксов, которые для каждой измеренной точки вычисляются по формуле
106

|
|
|
|
|
|
f |
1 |
bY |
bZ |
|
|
|
|
|
q = − |
X1′ |
Y1′ |
Z1′ |
, |
(4.25) |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
bZ1′Z2′ X2′ |
Y2′ Z2′ |
|
|
||
где b = |
1+ by2 + bz2 . Величина q представляет собой разность ординат |
||||||||||
измеренных точек на стереопаре снимков, приведенных к идеальному |
|||||||||||
случаю съемки, т.е. q = y1 – y2. |
|
|
|
|
|
||||||
Необходимо отметить, что при отсутствии ошибок построения |
|||||||||||
снимка и ошибок измерений величина q должна быть равна 0. |
|
||||||||||
При определении элементов взаимного ориентирования опти- |
|||||||||||
мальным вариантом считается измерение 12–18 точек на стереопаре |
|||||||||||
снимков, расположенных парами или тройками в шести стандартных |
|||||||||||
зонах (рис. 4.3). |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Р1 |
|
|
|
Д |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Р2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.3 |
Стандартные |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
зоны: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
||||
|
|
|
|
|
– главная точка снимка |
|
|
||||
|
|
|
|
|
– стандартно расположенная зона |
|
|||||
|
|
б |
|
|
|
|
|||||
В этом случае получается наиболее точное и надежное опреде- |
|||||||||||
лен е элементов вза много ориентирования и появляется возмож- |
|||||||||||
ность локал зац |
грубых |
змерений. |
|
|
|
|
|||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
4.6. Построение фотограмметрической модели |
|
||||||||
Построение фотограмметрической модели заключается в опре- |
|||||||||||
делении координат точек объекта по измеренным на стереопаре |
|||||||||||
снимков координатам их изображений в системе координат модели |
|||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОМХМYMZM. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
107 |
|
|
|
|
Определение координат точек модели производится по формулам (4.4) прямой фотограмметрической засечки (см. раздел 1).
При этом координаты центра проекции S принимаются произвольными (обычно X S1 = YS1 = ZS1 = 0). Также произвольно (но не рав-
ной 0) выбирается величина ВХ. В большинстве случаев практики величину ВХ принимают равной
BX = b m ,
где b – базис фотографирования в масштабе снимка; m – знаменатель масштаба снимка.
Остальные значения элементов внешнего ориентирования опре-
деляют по восьми параметрам by, bz, ω1’, α1’, 1’, ω2’, α2’, 2’, 5 из которых являются элементами взаимного ориентирования, а 3 определяют ориентацию системы координат модели.
При этом
ыли определеныАэлементы взаимного ориентирования by, bz, ω2’, α2’, 2’, а вел ч ны параметров ω1’, α1’, 1’ были приняты
ВY = BX by |
ω1 = ω1′ |
ω2 = ω2′ |
|
BZ = BX by |
α1 = α1′ |
И |
|
α2 = α2′ . |
|||
|
|
1 = 1′ |
2 = ′2 |
Например, если |
определены элементы взаимного ориенти- |
||
|
|
Д |
|
рования α1’, 1’, ω2’, α2’, 2’ при этом величины параметров by, bz, |
ω1’ были приняты равными нулю (by=bz=ω1’=0), то BY=BZ=0, ω1=0,
α1=α1’, 1= 1’, ω2=ω2’, α2=α2’, 2= 2’.
равными нулю (ω1’= α1’= 1’=0), то
|
BY = BX by |
ω1 = 0 |
ω2 = ω2′ |
|
были |
α2 = α2′ . |
|
|
BZ = BX bz |
α1 = 0 |
|
Если |
1 = 0 |
′ |
|
2 = 2 |
|||
|
|
||
С |
|
|
|
108

4.7. Внешнее ориентирование модели. Элементы внешнего |
||||||||||||||||
|
|
ориентирования модели |
|
|
|
|||||||||||
На рис. 4.4: |
OXYZ – система координат объекта, |
ОМХМYMZM – |
||||||||||||||
система координат фотограмметрической модели , А – точка объекта, |
||||||||||||||||
АМ –точка фотограмметрической модели, соответствующая точке А |
||||||||||||||||
объекта . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Векторы |
R0 |
и RА определяют положение начала системы коор- |
||||||||||||||
динат модели ОМХМYMZM и точки А местности |
относительно начала |
|||||||||||||||
системы координат объекта OXYZ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Из рис. 4.4 следует, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
RA = R0 + R . |
|
|
|
|
|
(4.27) |
||||||
Векторы RM и R коллинеарны, поэтому |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
R = RM t ; |
|
|
|
|
|
(4.28) |
|||||
где t – знаменатель масштаба модели. |
|
|
|
|
|
И |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
С учетом (4.28) выражение (4.27) имеет вид: |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
RA |
= R0 |
+ RM t |
|
|
|
|
|
(4.29) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
Д |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АR |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R0 |
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
M |
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
•A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
O• |
|
|
Z |
|
|
А |
|
Рис. 4.4 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В координатной форме выражение (4.29) имеет вид |
|
|
||||||||||||||
С |
|
|
X |
|
X |
0 |
|
|
|
X |
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Y |
= |
Y0 |
+ AM |
YM |
t |
; |
|
|
(4.30) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ZM |
|
|
|
||||
|
|
|
Z |
|
Z0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
109 |
|
|
|
|
|
|
|
|
или
X = X0 + (a11 X M + a12YM + a13ZM )t |
|
|
|||||||||||||||||||
Y = Y |
|
+ (a |
21 |
X |
M |
+ a Y |
M |
+ a |
23 |
Z |
M |
)t |
|
(4.31) |
|||||||
0 |
|
|
|
22 |
|
|
|
)t |
. |
||||||||||||
Z = Z |
0 |
+ (a |
31 |
X |
M |
+ a Y |
M |
+ a |
33 |
Z |
M |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В выражениях (4.30) и (4.31) X, Y, Z – координаты точки объекта
в системе координат объекта; ХМ, YM, ZM – координаты соответствующей точки модели в системе координат фотограмметрической модели; АМ – матрица преобразования координат, элементы aij кото-
Для определения элементов внешнегоДориентирования модели по опорным точкам в качестве исходных используют уравнения
рой являются функциями углов ωМ, αМ, М, определяющих ориентацию системы координат модели относительно системы координат объекта; t – знаменатель масштаба модели.
7 параметров: X0 ,Y0 , Z0 ,ωM ,αM , M ,t – называют элементами |
|
внешнего ориентирования модели. |
И |
|
|
4.8. Определение элементов внешнего ориентирования |
|
модели по опорным точкам |
(4.31), которые представим в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
б |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
X0 + (a11 X M + a12YM + a13ZM )t − X = 0 |
|
|
|||||||||||||
Y |
|
+ (a |
21 |
X |
M |
+ a Y |
+ a |
23 |
Z |
M |
)t −Y = 0 |
|
|
||
0 |
|
|
|
22 M |
|
|
|
|
|
||||||
Z |
0 |
+ (a |
31 |
X А+ a Y + a Z )t − Z = 0 |
. |
(4.32) |
|||||||||
|
|
|
|
M |
32 M |
|
33 |
M |
|
|
|
определенияДля элементов внешнего ориентирования модели необходимо составить систему не менее чем из семи уравнений. Оче-
Каждая планово-высотная опорная точка (X,Y,Z) позволяет со-
став ть 3 |
уравнен я (4.32), в которых неизвестными являются |
7 элементов |
внешнего ор ентирования модели. Каждая плановая |
Свидно, что для этого необходимо иметь не менее двух планововысотных и одной высотной опорной точки. Задачу можно также решить, если иметь две плановые и три высотные опорные точки.
опорная точка (X,Y) позволяет составить два первых уравнения из выражен (4.32), а каждая высотная опорная точка (Z) – третье уравнение из выражения (4.32).
110