象片对相对定向元素新公式的研究

本文研究并推导用解析法测定象片对相对定向元素的新公式,目的在于提高相对定向元素解算的精度,简化计算的表格,提高生产效率。全文分为理论的推导和实验工作两部分。第一部分,作者由现有的上下视差和相对定向元素的基本关系公式出发,对相对定向元素采用了一个新的系统,经过公式的推导,提出按主点定向时,上下视差与相对定向元素新的基本关系公式,并且制定了计算的表格。第二部分,在实验工作中,应用f=70毫米和f=100毫米的山区象片进行了测算,并与其他公式作了比较,结果说明了下面几个问题：（1）验证了所推导公式的正确性。（2）新公式解算的精度能达到各种精确解算公式所能达到的程度,生产效率可以提高,适宜于山区象片作业。     

独立法和连续法相对定向元素的直接转换方法

从独立法相对定向和连续法相对定向的数学模型出发,分析并得到在独立法相对定向和连续法相对定向中分别作为基准坐标系的基线坐标系与左方像空间坐标系间的转换关系,进而推导并给出独立法和连续法相对定向元素的直接转换的具体方法。仿真数据与真实数据实验结果表明:基于传统算法解算得到的独立(连续)法相对定向元素,可使用本文算法转换为连续(独立)法相对定向元素,且其相对定向精度指标与传统算法解算得到的连续(独立)法相对定向元素精度指标相当,满足实际生产精度要求。     

利用电子计算机解算空中三角测量的基本公式

由于数字电子计算机的逐渐推广应用,如何利用这种快速的计算工具解算航测空中三角测量问题,引起了广泛的研究。本文系就这个问题作出建议,初步认为采用所建议的运算方法,理论严密,且运算过程比较简单明显,可以大大地减少在电子计算机中程序的输入和运算的工作数量。本文的基本思想系模仿了在全能仪上连续象片衔接的情况下进行相对定向的过程,使得每个单独模型总是在统一的坐标系内进行运算。由任意一对同名射线和基线三根线共面的条件出发,推导出了当代人近似的相对定向原素值,以致这个条件不能满足时,其不符数值R与该点在空间模型中的上下视差Q间的关系。因此,就可以利用逐渐趋近方法逐次改正各相对定向元素的近似值。本文除去推论出必要的公式以外,并借一对“模型象片”,利用手摇计算机进行一部分试算,验证了这种计算方法的正确性。     

相对定向的机载惯性测量装置视准轴误差求解方法

利用航摄像片存在的相对几何位置关系,将机载IMU视准轴误差引入立体像对相对定向模型中,提出了一种基于相对定向的机载IMU视准轴误差求解新方法。详细推导了基于单个立体模型和连续立体模型求解IMU视准轴误差的数学模型,并用三组带有IMU设备获取的实际航空影像数据进行了试验验证。结果表明,所推导的机载IMU视准轴误差求解方法是正确、可行的,利用三张以上相邻像片构成的连续立体模型即可求解出IMU的视准轴误差,避免了野外布设检校场和其他地面控制条件带来的诸多问题,有利于带机载IMU的航空遥感快速对地目标定位。     

特殊地区的相对定向方案及其精度分析

光学机械法的相对定向在一般情况下,只要按一定的方法在所选择的五个标准点上把上下视差消除为零,即五对相应光线两两相交,我们便认为所建立的地面模型是正确的。但是也会遇到由于摄影地区的实际地形使得我们不可能选择出五个标准点,如象主点落水,半象对落水等情况。此时若仍按普通的定向方法,就不可能尽快地完成相对定向,同时也不可能获得精度尽可能高的相对定向结果。为此本文对几种特殊情况的相对定向过程及其精度作一些讨论和分析,以供参考。     

方位线定向确定相对定向元素公式的探讨

为了向生产单位推荐一种精度高,计算简便的公式,曾对国内外各种确定相对定向元素的公式进行了分析,得出以下几点看法：1．公式应在方位线定向基础上推导出来;2．为使公式精度高,解算时尽可能不做太多的简化;3．采用趋近计算方法;4．采用一种相对定向元素计算公式,按不同情况计算相应的项不必同时掌握几种公式;5．计算简单,和常用的格式相差不大,便于现有作业人员掌握,要求数值不大,便于计算尺计算。本着以上几点看法,文中推导了一种确定相对定向元素公式,制订了计算表格,提出了趋近计算解法,规定了不同情况下公式的应用界限。通过对模拟象片对计算结果的分析,认为该公式与文献[2]的实用公式和苏联瓦洛夫公式的精度相同,但解算上较前者精度高,较后者简便,计算格式与现有的二次项式相近,建议生产单位采用。     

相对定向中的临界配置分析

相对定向的解算需要利用足够数量的同名像点。针对同名像点对应的空间点分布处于临界配置时相对定向不能获得唯一解的问题,该文对摄影测量和计算机视觉领域内常用的相对定向算法进行了研究。分析了它们的联系和区别,利用物方形式的共面条件方程推导了临界配置中危险表面的通用方程,分析了直线和平面配置下相对定向的退化情况,并利用奇异值分解推导了不同相对定向算法的临界配置条件。     

相对定向元素二次项常用计算公式的探讨

本文对作业中常用的三个相对定向元素二次项计算公式,即汝科夫二次项实用式、按左主核线定向的二次项实用式和瓦洛夫公式,进行了分析。认为按方位线定向的二次项实用计算公式,不适用于地面高程差和象片倾斜角均在较大情况下求算相对定向元素,这时由于舍去的二次以上各项的影响较大,即使采用了趋近计算法也不能保证所得成果的应有精度。而按左主核线定向的相对定向元素二次项基本公式,由于公式本身比较精密,其应用范围应当超过按方位线定向的二次项公式。但是,常用的按左主核线定向的二次项实用式,由于处理不当,其计算结果的精度反而不如采用方位线定向的瓦洛夫公式,因此公式的应用范围受到了很大限制。同时,本文还对这些常用二次项公式在作业中规定的某些应用范围提出了一些意见,认为目前国内外某些书刊文献和参考资料上有关这方面的结论,不够十分妥善。在公式推导和分析的基础上,本文提出了按左主核线（近似）定向的新实用公式。新公式在近似垂直摄影条件下,具有普遍应用价值,一般均可获得较高精度的结果,并且计算工作简便。用于山区象片作业时,其成果的精度稍高于瓦洛夫公式,趋近计算的收敛也很快。文中还对新公式的应用做了一些说明。本文还探讨了象片定向误差对求算相对定向元     

基于多种同名特征的相对定向方法研究

为了解决低空摄影测量、建筑摄影测量等领域中缺乏明显特征点给相对定向带来的难题,基于广义点摄影测量原理,提出利用多种同名影像特征进行相对定向的方法.详细论述基于同名直线和圆曲线进行独立法相对定向和连续法相对定向的数学模型.大量实际数据的试验结果表明,该方法切实可行,能够获得稳定的相对定向结果.     

全能型测图仪安置元素定向

目前，电算加密中提供的相对定向元素和绝对定向元素，在测图时大都未被利用。其中相对定向元素，在电算加密采用反复迭代进行解算，对于定向点残余上下视差的限值规定不超过0.03mm（实际上大部分象对的残余上下视差不超过0.01mm），这也就是说，相对定向元素安置在仪器上之后，若不考虑仪器误     

变换光束测绘大比例尺地形图的几个问题

根据“变换光束测图适用范围的再认识”一文的论证和实际作业的经验，变换光束立体测图完全可以利用常规航摄象片进行作业，无需再对航摄象片倾角作额外的限制，但由于相对定向，绝对定向，平面定向的相关性，且象点坐标在作业中不可能完全在标准位置中，以及各种误差的累积，操作各步动作需相互结合，逐次趋近。     

反光立体镜在航测分工法中的应用

本文讨论了最简便的立体量测工具——反光立体镜和视差杆——在航测分工法中的应用,全文分四个部分：（一）量测视差——叙述在正立体和零立体效应情况下,象片对定向的方法和精度。（二）测定象片对的相对定向元素——对两条航线作了实验,并对结果进行了分析。（三）单独象对内加密特征点高程——仿CTД-2原理,但采用解析或图解法确定对左右视差较或高程的改正,从而求得加密点的高程,以供勾绘等高线之用。在这部分中阐述了方法的理论、分类及精度,并对实验工作进行了分析。（四）航线网高程加密——采用了本文附录中的oo定向及on定向的坐标关系公式,将无扭曲模型法加以发展,得出了新的δp公式。并在此基础上进行了实验和分析。所有实验均与由立体坐标仪或立体量测仪求出之相应成果进行了比较,得出结论如下：1．利用反光立体镜和视差杆能精确地量测象片对的左右视差和上下视差。2．用反光立体镜来测求相对定向元素,可以达到类似立体坐标仪的精度。3．用反光立体镜按图解法或解析法加密象对内特征点的高程,可以代替CTД-2用于生产中。4．用反光立体镜按大中oo定向或on定向公式,可进行航线网高程加密用于中小比例尺测图。     

非垂直摄影条件下相对方位元素解算方法研究

改进了传统近似垂直摄影条件下的立体像对相对定向算法,提出了一种基于倾斜摄影条件下的解算立体像对相对方位元素的新算法,并将其应用于不同视角倾斜影像组成的立体像对的相对定向。以单独像对相对定向系统为基础,重新推导了小倾斜情况下的共面条件方程形式,进一步分析了大倾斜情况下的解算工作,给出了重新确定相对方位元素初值和对倾斜像片像点坐标进行旋转变换这两种方案。为了验证本文方法的正确性,用Z/I DMC面阵数字相机拍摄的嵩山地区检校场的航空影像进行测试。实验结果表明:本文提出的方法能够解决倾斜摄影条件下非下视影像或旋角过大影像的相对定向问题,解算结果满足了相对方位元素精度要求。     

不同焦距的连续像对相对定向严密公式

针对现有解算相对定向元素的公式通常用于具有相同焦距的立体像对这一现状,为充分利用不同相机所拍摄的现有影像信息,以像点坐标作为观测量,给其加入改正数,借助计算机代数系统对共面方程进行严格的线性化,推导出了适用于解算不同焦距立体像对相对定向元素的严密公式;最后,通过算例验证了该方法的正确性,可在一定程度上丰富摄影测量理论。     

超大视场测月天文定向方法

利用超大视场相机测月成像实现了天文定向,推导了详细的计算公式。通过实测检验了定向方法的可靠性,跟踪拍摄15 min,内符合精度优于±7.5",外符合精度约为±20"。基于相机成像的天文定向方法改变了利用经纬仪人眼照准的传统模式,一定程度上降低了对作业员的技能要求,且超大视场相机能对月球进行连续跟踪拍摄,无须复杂的伺服控制装置。由于月球上也有重力场,月球上观测地球也有地相变化,后期如能实现定向装置的自动安平,本方法同样适用于月球车对地球成像实现天文定向。     

无人机航摄影像的RANSAC自动定向方法研究

针对无人机在区域范围拍摄的低空遥感影像数量多,且相邻影像间存在旋转、尺度变化大等导致的立体定向困难问题,本文提出一种适用于无人机影像自动相对定向及模型连接的流程。即利用SURF算法对区域无人机影像进行特征提取后,连续相对定向及模型连接过程使用结合相对定向模型的RANSAC算法去除错匹配点,并针对RANSAC算法选取样本匹配点对容易陷入局部最优问题进行改进,提高了结果精度。     

以射线角为根据的解析法空中三角测量

本文根据射线束的角度关系建立空中三角测量解析法的理论体系,和以不同条件为根据的多种平差计算方案。第一类方案是先做独立象对的相对定向,然后组成全航带的空中三角锁。独立象对的相对定向又分为三种情况．一是右线束里的角全部地或部分地按[pv~2]最小平差;二是左右两线束里的角全部地或部分地按[pv~2]最小平差;三是三个线束为一组同时做相对定向,对全部的角或部分的角进行平差。第二类方案是由航带一端开始,按象对定向方式逐渐加长扩大以形成全航带的空中三角锁;扩大加长的过程也是按不同条件平差计算的过程。在经过大地定向和模型扭曲改正之后,对于整航带的三角锁,几条平行重迭航带或几条纵横交叉航带的联合三角锁尚可做整体平差计算,在满足所有控制条件的同时要求所有射线角的残余误差共同满足[pv~2]最小的条件。除以电子计算机为主要计算工具外,所有资料的准备和最后成图均采用普通简单仪器,因此在计算站的配合下,一般测量队和生产单位完全有条件利用航摄象片,按自己需要绘制地形图。     

用于非量测相机的相对定向公式

在近景摄影测量中，用非量测相机获取的资料进行相对定向时将会遇到两个困难，一是如何计算相对定向元素的初始值；二是非量测相机设框标和严格的主距。本文提出了一种解决上述问题的算法。从共面条件出发，采用直接线性变换算法导出确定相对定向元素的公式；在相对定向方程中象主点坐标和主距的改正值均作为未知数。当答解上述方程时，为了削弱方程系数的相关性，必须根据若干象片组成的不同立体象对建立联立方程。该算法的实时计算程序已在C-100解析测图仪上研制成功，并且已取得满意的结果。     

球面全景影像相对定向与精度验证

对传统的5点法相对定向算法的共面误差计算方法进行改进,提出了一种适合球面全景成像特点的相对定向计算流程。与传统方法相同,该算法首先计算本质矩阵,然后对本质矩阵进行奇异值分解得到旋转矩阵和平移矢量的候选解,最后利用重建的物方三维点坐标排除错误解。本文的贡献在于推导了球面全景共面条件公式,并使用点到核线平面的球面距离作为球面全景共面条件的误差项。模拟数据试验显示:当图像特征点的随机噪声在[-0.5,0.5]像素范围内时,3个姿态角的中误差约为0.1°,由相对定向恢复的相对平移量与模拟值的夹角中误差约为1.5°。使用车载全景相机配合POS获取的数据进行试验的结果显示:横滚角和俯仰角的中误差可以达到0.2°以内,航向角的中误差可以达到0.4°以内,由相对定向恢复的相对平移量与POS平移量的夹角中误差可以达到2°以内。采用本文相对定向算法的结果生成球面全景核线影像,提取影像之间同名点坐标并计算其列方向误差,结果显示核线影像同名点列坐标差的中误差在1个像素以内。     

起伏地区航摄像片相对定向元素解算公式的研究

本文内容是研究并推导用解析法测求一对像片相对定向元素的公式,目的在提高相对定向元素解算的精度,使供用于解析法空中三角测量。本文所拟解决的问题是：1．推导相对定向元素的严密公式及实用公式;2．推论如何利用多余的观测以减少观测的误差。在进行实验的过程中曾发觉影响此项观测结果最主要的一种仪器的系统误差（立体坐标仪）,从而判断其源由并建议顾及此种误差的办法。本文分为第一部分理论的推导和第二部分实验工作。在理论部分内,由纵视差与相对定向元素的基本关采公式出发,推出完全考虑到地形起伏影响的严密公式,使可保证由于计算上近似性的影响不致减低相对方位元素解算的精度。此外从严密公式出发再简化为实用公式,可以使用在一般不特别要求高精度的计算中,也就是达到现有各种精确解算公式所能达到的程度,并制定了计算的表格。在研究如何利用多余的观测以减少观测误差方面,系采用了在像片对重叠面内均匀分布的九个标准点的观测方法,推导使用最小二乘法进行计算的公式。计算的公式并不特别复杂,但是这样做法理论上精度的提高是不很显著的,在航向倾角τ和τ′角方面均方误差的减小为0.9而在旁向倾角差方面均方误差的减小为0.8,因此只有在特别要求高精度的解算中才宜于考虑到这