3-м параметрам, задающим ориентацию системы координат модели (в нашем случае 1 , 1 , 1 ) и приближенным значениям элементов взаимного ориентирования.
Свободный член ℓ вычисляется по формуле (4.21) таким же образом.
Полученную систему уравнений поправок решают методом приближений, а в случае, если измерено более 5 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
|
|
|
f |
1 |
bY |
bZ |
|
|
|
q |
X1 |
Y1 |
Z1 ; |
|
(4.25) |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
bZ1Z |
2 X2 |
Y2 |
Z2 |
|
|
где b 1 b2 b2 |
. Величина q представляет собой разность ординат |
|||||||
y |
z |
|
|
|
|
|
|
|
измеренных точек на стереопаре снимков, приведенных к идеальному |
||||||||
случаю съемки, то есть |
|
|
|
|
|
|||
q = y1 - y2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Необходимо отметить, что при отсут- |
|
|
||||||
ствии ошибок построения снимка и ошибок |
|
|
||||||
измерений величина q должна быть равна 0. |
|
|
||||||
При определении элементов взаимного |
|
|
||||||
ориентирования |
оптимальным |
вариантом |
|
|
||||
считается измерение 12 18 точек на стерео- |
Р1 |
|
||||||
паре снимков, |
расположенных парами или |
Р2 |
||||||
тройками в 6-ти стандартных зонах (рис. |
|
|||||||
|
|
|||||||
4.3). |
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.3 |
Стандартные |
главная точка снимка; |
|
зоны |
||||||
|
|
|||||||
стандартно расположенная зона. |
|
|
||||||
В этом случае получается наиболее точное и надежное опреде- |
||||||||
ление элементов взаимного ориентирования и появляется возмож- |
||||||||
ность локализации грубых измерений. |
|
|
||||||
110
4.6. Построение фотограмметрической модели
Построение фотограмметрической модели заключается в определении координат точек объекта по измеренным на стереопаре снимков координатам их изображений в системе координат модели
ОМХМYMZM.
Определение координат точек модели производится по формулам (4.4) прямой фотограмметрической засечки (см. раздел 1).
При этом координаты центра проекции S принимаются произвольными (обычно XS1 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 8-ми параметрам by, bz, 1 , 1 , 1 , 2 , 2 , 2 , 5 из которых являются элементами взаимного ориентирования, а 3 определяют ориентацию системы координат модели.
При этом
ВY BX |
by |
1 1 |
|
2 2 |
|
BZ BX |
by |
1 1 |
|
2 2 . |
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
1 |
2 |
2 |
Например, если были определены элементы взаимного ориентирования 1 , 1 , 2 , 2 , 2 и при этом величины параметров by, bz,1 были приняты равными нулю (by = bz = 1’ = 0), то BY = BZ = 0,
1 = 0, 1 = 1 , 1 = 1 , 2 = 2 , 2 = 2 , 2 = 2 .
Если были определены элементы взаимного ориентирования by, bz, 2 , 2 , 2 , а величины параметров 1 , 1 , 1 были приняты равными нулю ( 1 = 1 = 1 = 0), то
BY |
BX |
by |
1 0 |
2 2 |
|
BZ |
BX |
bz |
1 0 |
|
2 2 . |
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
2 2 |
||
111
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 координат модели ОМХМYMZM и точки А местности относительно начала системы координат объекта OXYZ.
Из рис. 4.4 следует, что
RA R0 R . |
|
(4.26) |
Векторы RM и Rколлинеарны, поэтому |
|
|
R RM t , |
|
(4.27) |
где t – знаменатель масштаба модели. |
|
|
С учетом 4.27) выражение (4.26) имеет вид |
|
|
RA R0 RM t |
. |
(4.28) |
В координатной форме вы- |
|
|
ражение (4.28) имеет вид |
|
|
X |
|
X0 |
|
A |
XM |
|||||||
Y |
|
|
Y |
|
|
|
Y |
|
t (4.29) |
|||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
M |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
Z0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
|
|
|
ZM |
|||||
или
X X0 a11 XM a12YM a13ZM t Y Y0 a21 XM a22YM a23ZM t Z Z0 a31 XM a32YM a33ZM t
(4.30)
В выражениях (4.29) и (4.30) X, Y, Z – координаты точки объекта в системе координат
объекта; ХМ, YM, ZM - координаты соответствующей точки модели в системе координат фотограмметрической модели;
112
АМ – матрица преобразования координат, элементы aij которой являются функциями углов М, М, М, определяющих ориентацию системы координат модели относительно системы координат объекта;
t – знаменатель масштаба модели.
7 параметров: X0 ,Y0 ,Z0 , M , M , M ,t называют элементами внешнего ориентирования модели.
4.8. Определение элементов внешнего ориентирования модели по опорным точкам
Для определения элементов внешнего ориентирования модели по опорным точкам в качестве исходных используют уравнения (4.30), которые представим в виде
X0 a11 XM a12YM a13ZM t X 0 |
|
|
Y0 a21 XM a22YM a23ZM t Y 0 |
. |
(4.31) |
Z0 a31 XM a32YM a33ZM t Z 0 |
|
|
|
|
|
Каждая планово-высотная опорная точка (X,Y,Z) позволяет составить 3 уравнения (4.31), в которых неизвестными являются 7 элементов внешнего ориентирования модели. Каждая плановая опорная точка (X,Y) позволяет составить два первых уравнения из выражения (4.31), а каждая высотная опорная точка (Z) – третье уравнение из выражения (4.31).
Для определения элементов внешнего ориентирования модели необходимо составить систему не менее чем из 7-ми уравнений. Очевидно, 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.
|
|
Так как уравнения (4.31) не линейны, их приводят к линейному |
||||||||||||||||||||
виду |
|
|
и |
переходят |
|
|
к |
|
уравнениям |
|
|
|
поправок: |
|||||||||
a1 X0 a2 Y0 a3 Z0 a4 M a5 M a6 M a7 t X vX |
||||||||||||||||||||||
b1 X0 |
b2 |
Y0 |
b3 Z0 |
b4 |
M |
b5 M |
b6 M |
b7 t Y |
vY |
.(4.32) |
||||||||||||
c X |
0 |
c |
2 |
Y |
0 |
c Z |
0 |
c |
|
M |
c |
|
M |
c |
|
M |
c |
t |
Z |
v |
Z |
|
1 |
|
|
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
|
|
|||||||||
В уравнении поправок:
ai, bi, ci – частные производные от уравнений (4.31) по соответствующим переменным;
ℓX, ℓY, ℓZ – свободные члены.
113
Значения коэффициентов уравнений поправок ai, bi, ci вычисляют по известным значениям координат ХМ, YM, ZM и X, Y, Z и приближенным значениям неизвестных. Значения свободных членов ℓX, ℓY, ℓZ вычисляют таким же образом по формулам (4.31).
Полученную таким образом систему уравнений поправок решают методом последовательных приближений. Если количество уравнений поправок в системе больше семи, то ее решают по методу наименьших квадратов (под условием VTPV=min).
4.9. Точность определения координат точек объекта по стереопаре снимков
Для предрасчета точности определения координат точек местности по стереопаре аэрофотоснимков, учитывая, что углы наклона снимков не превышают 1°– 3°, а базис фотографирования практически горизонтален, воспользуемся формулами связи координат точек местности и координат их изображений на стереопаре снимков идеального случая съемки (4.18):
X |
|
Z |
x |
|
||
|
|
|
|
|||
|
f |
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
Z |
|
|
||
Y |
|
y |
. |
|||
|
|
|||||
|
|
|
f |
|
|
|
Z |
B |
f |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
p |
|||||
|
|
|
|
|
||
Сначала получим среднюю квадратическую ошибку определения высоты точки Z местности. Для этого продифференцируем третью формулу выражения (4.18) по аргументу р.
Z Bf Z .
p p2 p
Заменим величину р на b – базис в масштабе снимка.
На рис. 4.5 О1 и О2 – главные точки снимка.
В результате получим
Z |
|
Z |
. |
p |
|
||
|
b |
||
.
b
.
О1 О2
Рис. 4.5. Базис
фотографирования
114