Материал: 2423

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

3-м параметрам, задающим ориентацию системы координат модели (в нашем случае 1 , 1 , 1 ) и приближенным значениям элементов взаимного ориентирования.

Свободный член 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;

X, 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 X, 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