摄影测量实验报告(前方交汇后方交汇) - 范文中心

摄影测量实验报告(前方交汇后方交汇)

03/27

摄影测量学 实验报告

学院： 地信院

班级： 测绘0904班 老师： 邹峥嵘 姓名： 张文佳 学号： 0405090921

2011年11 月11 日

空间后方交会——空间前方交会

程序编程实验

一． 实验目的

1、要求掌握运用摄影测量中空间后方交会-空间前方交会求解地面点的空间位置的方法和原理。

2、学会运用空间后方交会的原理，根据所给控制点的地面摄影测量坐标系坐标以及相应的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计算，完成所给像对中两张像片各自的六个外方位元素的求解和精度评定。 3、根据空间后方交会所得的两张像片的内外方位元素，利用同名像点在左右像片上的坐标，利用计算机编程语言前方交会编程，求解其对应的地面点在摄影测量坐标系中的坐标，从而达到通过摄影测量量测地面地理数据的目的。

二． 实验仪器

1、计算机

2、MATLAB计算机编程软件

三、实验数据

实验数据实验数据包含四个地面控制点（GCP）的地面摄影测量坐标及在左右像片中的像平面坐标。此四对坐标运用最小二乘法求解左右像片的外方位元素， 即完成了空间后方的过程。另外还 给出了 5 对地面点在左右像片中的像平面坐标和左右像片的内方位元素。实验数据如下：

四、程序设计流程图

1、后方交会

此过程完成空间后方交会求解像片的外方位元素，其中改正数小于限差（长度改

正数小于0.01m,角度改正数小于0.0003，相当于1’的角度值）为止。在这个过程中采用迭代计算的方法，是外方位元素逐渐收敛于理论值，每次迭代所得的改正数都应加到上一次的初始值之中。

2、前方交会

七、实验原理公式

1、后方交会中运用的共线方程数学模型

xx0fyy0f

a1(XXs)b1(YYs)c1(ZZs)f

a3(XXs)b3(YYs)c3(ZZs)a2(XXs)b2(YYs)c2(ZZs)f

a3(XXs)b3(YYs)c3(ZZs)

3、前方交会与后方交会中均用到旋转矩阵进行的坐标转换

a1a2a3

b1b2b3

c1XXsXXsYYR1YY c2ss

c3ZZsZZs

4、精度评定中均采用最小二乘准则进行平差计算

vxvy

xxxxxxXsYsZsx0xXsYsZsyyyyyyXsYsZsy0yXsYsZs

vxa11Xsa12Ysa13Zsa14a15a16x0xvya21Xsa22Ysa23Zsa24a25a26yy

Xs

Ys

vxx0xZsV,x,ly0yvy

a

A11

a21

a12a22

a13a23

a14a24

T

1

a15a25

T

a16a26

VTV

VAxl x(AA)(Al) 0 Qxx(ATA)1 mi0Qiixx

2n65.前方交会的转换

基线分量：

BXXS2XS1,BYYS2YS1,BZZS2ZS1像空间辅助坐标：

X1x1X2x2YRy,YRy

112221

Z1fZ2f地面坐标（摄影测量坐标）：XXS1NX1XS2BXN'X2YYS1NY1YS2BYN'Y2ZZS1NZ1ZS2BZN'Z2

N1

BXZ1BZX1

N2

X1Z2X2Z1

BXZ2BZX2X1Z2X2Z1

八．实验源程序

1.空间后方交会（以左片为例）

%已知地面摄影测量坐标

Xg=[5083.205,5780.02,5210.879,5909.264]; Yg=[5852.099,5906.365,4258.466,4314.283]; Zg=[527.925,571.549,461.81,455.484]; %对应地面坐标的左片像点坐标

x=[0.016012,0.08856,0.013362,0.08224]; y=[0.079963,0.081134,-0.07937,-0.080027]; %设置初始值 c=0;w=0;k=0; f=0.15;

Dg=sqrt((Xg(1)-Xg(2))^2+(Yg(1)-Yg(2))^2); Ds=sqrt((x(1)-x(2))^2+(y(1)-y(2))^2); p=Dg/Ds;

Xs0=1/4*(Xg(1)+Xg(2)+Xg(3)+Xg(4)); Ys0=1/4*(Yg(1)+Yg(2)+Yg(3)+Yg(4)); Zs0=p*f+(Zg(1)+Zg(2)+Zg(3)+Zg(4))/4;

W=0 %统计迭代计算次数

%完成迭代计算，检验改正是是否符合要求 while 1

%计算旋转矩阵系数

a1=cos(c)*cos(k)-sin(c)*sin(w)*sin(k); a2=-cos(c)*sin(k)-sin(c)*sin(w)*cos(k); a3=-sin(c)*cos(w); b1=cos(w)*sin(k); b2=cos(w)*cos(k); b3=-sin(w);

c1=sin(c)*cos(k)+cos(c)*sin(w)*sin(k); c2=-sin(c)*cos(k)+cos(c)*sin(w)*cos(k); c3=cos(c)*cos(w);

R=[a1,a2,a3;b1,b2,b3;c1,c2,c3]

for n=1:1:4

X(n)=a1*(Xg(n)-Xs0)+b1*(Yg(n)-Ys0)+c1*(Zg(n)-Zs0); Y(n)=a2*(Xg(n)-Xs0)+b2*(Yg(n)-Ys0)+c2*(Zg(n)-Zs0); Z(n)=a3*(Xg(n)-Xs0)+b3*(Yg(n)-Ys0)+c3*(Zg(n)-Zs0); xj(n)=-f*X(n)/Z(n); %计算近似点坐标 yj(n)=-f*Y(n)/Z(n);

a11(n)=1/Z(n)*(a1*f+a3*x(n)); %矩阵系数 a12(n)=1/Z(n)*(b1*f+b3*x(n)); a13(n)=1/Z(n)*(c1*f+c3*x(n));

a21(n)=1/Z(n)*(a2*f+a3*y(n)); a22(n)=1/Z(n)*(b2*f+b3*y(n)); a23(n)=1/Z(n)*(c2*f+c3*y(n));

a14(n)=y(n)*sin(w)-(x(n)/f*(x(n)*cos(k)-y(n)*sin(k))+f*cos(k))*cos(w);

a15(n)=-f*sin(k)-x(n)/f*(x(n)*sin(k)+y(n)*cos(k)); a16(n)=y(n);

a24(n)=-x(n)*sin(w)-(y(n)/f*(x(n)*cos(k)-y(n)*sin(k))-f*sin(k))*cos(w);

a25(n)=-f*cos(k)-y(n)/f*(x(n)*sin(k)+y(n)*cos(k)); a26(n)=-x(n); end

A=[a11(1),a12(1),a13(1),a14(1),a15(1),a16(1); a21(1),a22(1),a23(1),a24(1),a25(1),a26(1); a11(2),a12(2),a13(2),a14(2),a15(2),a16(2); a21(2),a22(2),a23(2),a24(2),a25(2),a26(2); a11(3),a12(3),a13(3),a14(3),a15(3),a16(3); a21(3),a22(3),a23(3),a24(3),a25(3),a26(3); a11(4),a12(4),a13(4),a14(4),a15(4),a16(4); a21(4),a22(4),a23(4),a24(4),a25(4),a26(4)];

L=[x(1)-xj(1);y(1)-yj(1);x(2)-xj(2);y(2)-yj(2);x(3)-xj(3);y(3)-yj(3);x(4)-xj(4);y(4)-yj(4)]; Xp=inv((A')*A)*(A')*L V=A*Xp-L

Xs0=Xs0+Xp(1,1) Ys0=Ys0+Xp(2,1) Zs0=Zs0+Xp(3,1)

c=c+Xp(4,1); w=w+Xp(5,1); k=k+Xp(6,1); W=W+1

%判断收敛条件

if((abs(Xp(1,1))

Qxx=inv((A')*A) %外方元素协因素阵 mo=sqrt(((V)'*V)/(2*8-6)) %单位权中误差 mi=mo*sqrt(Qxx) %外方元素改正数中误差

2.前方交会

%后方交会中计算出的改正后外方元素

Xs1=4999.7;Ys1=5000.1;Zs1=2000.0; Xs2=5896.3;Ys2=5087.9;Zs2=2029.9;

%量测像点左右片坐标

xa=[0.051758,0.014618,0.04988,0.08614,0.048035]; ya=[0.080555,-0.000231,-0.000782,-0.001346,-0.079962]; xb=[-0.039953,-0.076006,-0.042201,-0.007706,-0.044438]; yb=[0.078463,0.000036,-0.001022,-0.002112,-0.079736];

%由外方位线元素计算基线分量 Bx, By, Bz

Bx=Xs2-Xs1; By=Ys2-Ys1; Bz=Zs2-Zs1;

%由外方位角元素计算像空间辅助坐标 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2

R1=[0.9955,-0.0951,-0.0002;0.0951,0.9950,-0.0291;0.0030,0.0287,0.9996];

R2=[0.9938,-0.1108,-0.0134;0.1101,0.9929,-0.0461;0.0184,0.0325,0.9988];

Fa=R1*[xa(1),xa(2),xa(3),xa(4),xa(5);ya(1),ya(2),ya(3),ya(4),ya(5);-0.015,-0.015,-0.015,-0.015,-0.015]

Fb=R2*[xb(1),xb(2),xb(3),xb(4),xb(5);yb(1),yb(2),yb(3),yb(4),yb(5);-0.015,-0.015,-0.015,-0.015,-0.015]

Xa=[Fa(1,1),Fa(1,2),Fa(1,3),Fa(1,4),Fa(1,5)]; Ya=[Fa(2,1),Fa(2,2),Fa(2,3),Fa(2,4),Fa(2,5)]; Za=[Fa(3,1),Fa(3,2),Fa(3,3),Fa(3,4),Fa(3,5)]; Xb=[Fb(1,1),Fb(1,2),Fb(1,3),Fb(1,4),Fb(1,5)]; Yb=[Fb(2,1),Fb(2,2),Fb(2,3),Fb(2,4),Fb(2,5)]; Zb=[Fb(3,1),Fb(3,2),Fb(3,3),Fb(3,4),Fb(3,5)];

%计算点投影系数 N1 , N2

for n=1:1:5

Na(n)=(Bx*Zb(1,(n))-Bz*Xb(1,(n)))/(Xa(1,(n))*Zb(1,(n))-Xb(1,(n))*Za(1,(n)));

Nb(n)=(Bx*Zb(1,(n))-Bz*Xb(1,(n)))/(Xa(1,(n))*Zb(1,(n))-Xb(1,(n))*Za(1,(n)));

%计算地面坐标 XA, YA, ZA

Xg(n)=Na(n)*Xa(n)+Xs1; Zg(n)=Na(n)*Za(n)+Zs1;

Yg(n)=1/2*((Ys1+Na(n)*Ya(n))+(Ys2+Nb(n)*Yb(n))); End

X=[Xg(1),Xg(2),Xg(3),Xg(4),Xg(5)] Y=[Yg(1),Yg(2),Yg(3),Yg(4),Yg(5)] Z=[Zg(1),Zg(2),Zg(3),Zg(4),Zg(5)]

九、计算结果，精度评定

1.左片计算结果 （1）旋转矩阵

R = 0.9955 -0.0951 -0.0002 0.0951 0.9950 -0.0291

0.0030 0.0287 0.9996 （2）左片外方元素改正数 Xp =

1.0e-003 *

0.0277，-0.4099，0.0058，0.0000，0.0000，0.0000 （3）左片像点坐标改正数 V =

1.0e-005 *

-0.2514，0.3595，-0.0704，-0.2227，0.5448，0.3856，-0.2179，-0.5205 （4）左片外方元素改正结果 Xs0 = 4.9997e+003 Ys0 = 5.0001e+003 Zs0 = 2.0000e+003 （5）左片迭代次数 W = 5

（6）左片外方元素协因素阵 Qxx =

1.0e+009 *

1.3812 0.0062 0.4778 -0.0009 -0.0000 0.0001 0.0062 2.3416 0.1160 -0.0000 -0.0011 -0.0003 0.4778 0.1160 0.2659 -0.0003 -0.0001 0.0000 -0.0009 -0.0000 -0.0003 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0011 -0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 -0.0003 0.0000 -0.0000 0.0000 0.0000 （7）左片单位权中误差 mo =3.1794e-006

（8）左片外方元素改正数中误差

2.右片计算结果 （1）旋转矩阵

R = 0.9938 -0.1108 -0.0134 0.1101 0.9929 -0.0461 0.0184 0.0325 0.9988

（2）右片外方元素改正数 Xp =

-0.0002，0.0072，-0.0003，0.0000，0.0000，0.0000

（3）右片像点坐标改正数 V =

1.0e-004 *

-0.0639，-0.0103，0.0157，-0.0482，-0.0735，0.1193，0.1226，-0.0607

（4）右片外方元素改正结果 Xs0 = 5.8963e+003 Ys0 = 5.0879e+003 Zs0 = 2.0299e+003

（5）右片迭代次数 W = 6

（6）右片外方元素协因素阵 Qxx =

1.0e+009 *

1.5207 0.1224 -0.4192 -0.0009 -0.0001 0.0001 0.1224 2.6049 -0.0578 -0.0001 -0.0013 0.0003 -0.4192 -0.0578 0.2084 0.0003 0.0000 -0.0000 -0.0009 -0.0001 0.0003 0.0000 0.0000 -0.0000 -0.0001 -0.0013 0.0000 0.0000 0.0000 -0.0000 0.0001 0.0003 -0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000

（7）右片单位权中误差 mo = 6.7173e-006

（8）右片改正数中误差

3.前方交会

反算的地面摄影测量坐标

X =

1.0e+003 *

5.3846 5.1324 5.4571 5.8154 5.5274

Y =

1.0e+003 *

5.7446 5.0165 5.0414 5.0679 4.2922

Z =

1.0e+003 *

1.8901 1.8638 1.8633 1.8597 1.8368

十、实验心得体会

经过几个星期的努力，这个当初看似不可能完成的任务终于完成了，我感到很欣慰很有成就感。通过这次编程实验，加强了我对空间后方交会求解外方元素以及应用空间前方交会求解物点在摄影测量做坐标系中的三维坐标，同时让我认识到将理论联系实际的重要性。

在本次试验中，我都遇到了很多困难，但都被我逐级突破。在这之前我并没有系统性的学习过MATLAB,甚至可以说是根本没用过，虽然通过了计算机二级，但如果仅凭自己的能力，用C编写这个程序，还是觉得毫无头绪。后来听同学说MATLAB简单易学，容易掌握，而且处理矩阵运算有强大的优势，所以我毅然选择了MATLAB作为本次实验编程的软件。花了几天的时间学习了MATLAB的编绘语言以及运算法则。

刚开始编写时毫无头绪，而且觉得变量多得错综复杂，搞得我两眼发晕。后来我没有急着去编写，而是回归到课本，将空间后方交会和前方交会有关的理论知识系统认真的看了几遍，了解了整个计算过程后，弄清变量之间的转换关系后，再将整个计算过程绘制成流程图，

再进行编程。

完成了有关代码的基本编写后，就开始了程序的调试了，这是让我最为痛苦的一个环节，看似简单，而我却花了很长时间，语法错误比较容易发现，根据软件提示是很容易找出来的，其中很容易出现的错误是错误的拼写，矩阵维数不一致等问题。就在没有语法错误的时候我满怀希望的再次运行，却得到的了无限循环，让我很吃惊，强制退出程序后，重新检查了很多遍源程序，把书上的公式和自己的进行了详细比对，最后才发现因为马虎导致有的公式漏打括号，变量输错等原因，进行改正后得到了正确结果。

在整个过程中，因为时间等原因，我没有对MATLAB进行深入学习，没有运用到程序函数功能，用了两个m文件进行了左片右片的程序编写，导致了很多重复步骤，效率低下，也没有注意到程序运行结果的美观和清晰明了程度。在下次进行运用时会多加注意。

总之，整个实验算是完成了，我不仅对后方交会和前方交会的实用原理更加明了，初步学习了MATLAB,通过本次实验也增强了我分析问题和处理问题的能力，也给了我一个机会把理论知识运用到实际计算中去的机会。


相关内容

  • 人教版初二物理光学测试题
    初二物理光学试题 一.选择题 ( 将答案填写在番号前 36分) 1.下图中描述的现象属于光的折射的是 2．用焦距是50毫米的照相机拍摄书中画面时,镜头到书的距离应 A．小于50毫米 B．等于50毫米 C．等于100毫米 D．大于100毫米. ...
  • 钻探地质编录(word)
    钻探地质编录 钻探工程是地质普查.详查.勘探的主要手段,钻探地质编录内容包括:1.钻孔施工前.钻孔施工后.终孔的地质技术管理工作:2.钻孔岩矿心地质编录:3.岩矿心管理和处理工作. 一. 钻孔施工前.钻孔施工后.终孔的地质技术管理工作 (一 ...
  • 40.立体视觉
    5. 立体视觉 一．概述: 立体视觉是人眼最高一级视功能,是对三维空间.景深.运动物体的速度及方位等的视觉感觉.在一定程度上改变双眼的注视角度仍有良好的立体视觉.立体视觉必须建立在双眼视机能正常的基础上,单眼通过视觉学习只具有层次感,并不具 ...
  • 驻波管中隔声量的四传感器测量法_曲波
    2002年12月 噪 声 与 振 动 控 制 第6期 文章编号:1006-1355(2002) 06-0044-03 驻波管中隔声量的四传感器测量法 曲 波, 朱蓓丽 (上海交通大学振动.冲击.噪声国家重点实验室, 上海200030) 摘 ...
  • 大学物理演示实验报告
    实验一 锥体上滚 [实验目的]: 1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象,使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心,趋于稳定的运动规律. 2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明物体势能和动能的相互转换. [ ...
  • 美术鉴赏论文-[拾穗者]赏析
    美术鉴赏 -<拾穗者>作品赏析 (生科院10级生科班 张敏 100811040) <拾穗者>是法国著名的现实主义画家让·弗朗索瓦·米勒于1857年创作的一幅作品,是最能代表米勒风格的一件作品.米勒在此画中精湛的绘画技 ...
  • 观察洋葱鳞片叶内(外)表皮细胞
    实验一:观察洋葱鳞片叶内(外)表皮细胞 拿到实验报告后填写学校.班级.姓名.听到开考信号后才开始实验,切记不要乱动实验仪器. 一:临时玻片标本的制作 第一步:擦:取载玻片,一手拿着载玻片的两侧,另一手用纱布擦拭,不能用手直接拿镜面来擦拭.擦 ...
  • 实验室检验管理制度
    实 验 室 管 理 制 度 一. 适用范围: 1. 实验室含品管办公室,感官实验室,.理化实验室,无菌室,保温室等. 2. 实验室内工作台. 工器具. 测量仪器. 仪表. 数据文件. 办公文具等使用. 清洁. 维护及人员出入均依本规定管理. ...
  • 医学影像和放射治疗专业人员模拟卷子2
    1. 肥厚型心肌病与高血压心肌肥厚的MRI 鉴别要点是 ( ) 答题解析 正确答案:E 答案解析:肥厚型心肌病的MRI 诊断标准:1. 室间隔和(或)室壁肌局限性或普遍性肥厚,收缩末期厚度在15.0mm 以上,与其同层面左心室后壁或正常心肌 ...

热门内容