单应性几何下的后方交会直接解法

传统的后方交会最小二乘解法需要良好的外方位元素初值。在无初值或者初值不够精确的情况下,最小二乘迭代不容易收敛。在近景摄影测量或者计算机视觉等领域,往往不提供良好的初值,无法适用传统的后方交会解法。针对上述情况,本文提出了一种基于单应性矩阵的后方交会直接解法,在不需要初值的情况下,获取外方位元素的直接解。该方法根据单应性矩阵所描述的平面几何关系,利用单应性矩阵内在的约束条件,将后方交会问题转换为一个二元二次方程组的求解问题。该方法受舍入误差影响小,在无偶然误差的情况下,解算精度能达到10–9量级,能够避免传统直接解法计算复杂的问题,为传统的平差迭代解法提供良好的初值。此外,在多个控制点共面的情况下,该方法能够直接获得外方位元素的精确解。实验结果表明:在各种不同倾角拍摄的情况下,该方法均能够获得稳定的外方位元素,为后续的后方交会最小二乘算法提供良好的初值。采用本文方法计算的初值参与平差,能够达到与人工给定初值平差一致的精度,且迭代收敛速度是人工给定初值平差的2倍以上。在控制点共面的情况下,该方法的反投影精度能够达到亚像素级,且精度优于大部分主流的直接解法。     

大角度立体像对相对定向的混合共轭梯度算法

无初值依赖的快速收敛是大角度相对定向解算的关键所在。为此,本文提出一种混合共轭梯度算法,具体过程是:①采用随机爬山算法对给定的相对定向元素初值进行随机扰动,产生保证优化方向的初值;②局部优化中以超线性收敛的共轭梯度法取代相对定向中的最速下降法,以提高其收敛速度;③全局收敛条件为计算误差小于规定的限差。对比试验表明,混合共轭梯度算法无初值依赖性,具有较高的解算精度和较少的迭代次数。     

空间测边交会的直接解法、精度及应用条件

给出空间测边交会的一种无需初值、迭代和多值判断的直接解法 ,证明了现有两个精度估算公式的一致性。提出的空间测边交会取得最优构形的两个必要条件及对其应用条件研究所得的结论对实际工作应用有重要指导意义     

三边网坐标概算的电算算法研究与实现

根据测边交会计算公式的特点,本文详细论述了一种方便、高效、自动化程度较高的三边网坐标概算的电算算法。这种算法既不需要输入辅助计算的多余数据,也不需要逐点判断解算的坐标正确与否。在只有两个已知点的情况下,这种算法只需一次人工干预就能正确地概算出控制点坐标。在有多于两个已知点的情况下,此算法不需要任何人工干预就能正确地解算出控制点坐标。     

一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法

结合四元数在摄影测量中的良好应用,提出一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法。该算法利用四元数描述影像姿态,采用绝对定向和正交投影两种变换来代替中心投影的共线条件方程,再利用非线性方程直接迭代的方法进行求解,从而无需进行线性化,最后从理论上对算法的全局收敛性进行了证明。试验结果表明该算法正确可靠,对外方位元素初值没有要求,真正做到无初值依赖空间后方交会,具有很好的稳定性和适应性。     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

基于单位四元数的无初值依赖空间后方交会

为解决基于欧拉角的传统空间后方交会算法对初值强烈依赖的问题,提出一种利用四元数描述姿态的解算方法。本算法采用单位四元数描述旋转矩阵,然后对严格的共线条件方程进行线性化,并按照带有约束条件的间接平差进行迭代解算。试验表明本算法的可靠性和稳定性不依赖于像片位置和姿态的初值,并具有迭代次数少和解算时间短等优点。     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

基于LM方法的大姿态角影像空间后方交会

针对低空遥感影像存在大姿态角度的特点,提出采用Levenberg-Marquardt(LM)方法实现影像空间后方交会模型的收敛解算。基于仿真数据对该方法进行了验证,并与基于单位四元数的无初值依赖算法比较。结果表明,LM方法具有与单位四元数法相当的可靠性;通过选择合适的阻尼因子,LM法迭代效率更高。     

有界不确定性平差模型的迭代算法

针对现有的有界不确定性平差模型算法较为复杂且没有顾及权重的问题,该文提出了一种无需奇异值分解的迭代算法及其一种加权方法。直接采用了迭代算法求解有界不确定性平差模型的min-max准则,推导出了未知参数估值,算法概念简单,易于实现,收敛速度更快。基于该文提出的迭代算法,当系数矩阵和观测向量各自均不等权时,采用了一种加权方法,并推导了其解算过程。算例结果表明:该文提出的迭代算法是可行的,并且解算效率更高;加权后的迭代算法是有效的。     

近景摄影测量中大角度问题的探讨

应用摄影测量中的解析算法,研究倾斜摄影和交向摄影中大角度摄影情况下的解算方法对经典解析算法的影响,推导大角度摄影情况下从相对定向至绝对定向这一解析过程的算法,通过算例证明在大倾角摄影条件下利用该算法能够准确计算出地面点坐标以及反算出像片的外方位元素,从而验证本算法在大倾角近景摄影测量中的适用性。     

基于同伦算法的非线性坐标转换模型研究

阐述坐标转换的常用模型,分析线性化坐标转换模型的模型误差,给出这种误差对旋转参数限制的最大旋转角度。首次将同伦算法应用于坐标转换模型中,提出基于同伦算法的非线性坐标转换模型,避免线性化所带来的模型误差,解决在大角度旋转情况下线性化模型不能使用的问题。数据计算表明,文中提出的非线性坐标转换模型同伦方法是削弱坐标转换误差,高精度求解坐标转换参数的有效方法。     

子午线弧长的计算方法及精度分析

计算子午线弧长除了采用经典的级数展开算法之外,还可通过数值积分与常微分方程数值解法进行求解。为评价各种算法的精度,本文选取大地纬度自0°-90°、间隔距离为1°、1'、1″的3组样本数据,分别基于传统算法、数值积分算法和常微分方程数值算法3大类11种算法计算得到各组样本所对应的子午线弧长结果,并从算法精度和运算速度两个方面对各种数值算法进行了分析与评价。实例表明三阶、四阶Runge-Kutta算法不仅精度高,而且运算效率是其他算法的2倍多,研究结果为计算子午线弧长的提供了有效的算法模型。     

利用三颗导航卫星进行二维定位的解算模型及其仿真解算

给出了用户接收机只收到三颗导航卫星信号时的二维定位解算模型及其解算方法，重点介绍了解算方法中接收机概略坐标的求法及利用得到的概略坐标求解接收机位置和钟差，并做了仿真解算。从卫星和接收机不同位置的很多次仿真解算结果表明，接收机位置和钟差能够极收收敛，通常迭代两次就能得到非常好的结果，完全适合工程应用。     

计算子午线弧长与底点纬度的常微分方程数值解法

计算子午线弧长与底点纬度本质上是解算标准的一阶常微分方程。为了研究利用常微分方程数值解法进行子午线弧长与底点纬度计算的可行性与可靠性,选取大地纬度自0°起以步长1″依次增大至90°,共计324 001个样本数据,分别基于求解常微分方程的Euler算法、改进的Euler算法以及二阶、三阶、四阶Runge-Kutta算法对其进行了数值计算。并与传统算法结果进行比较,从数值算法结果的精度、运算速度、自洽程度等方面对数值算法质量进行评价。计算结果表明:利用常微分方程数值解法求解子午线弧长与底点纬度的方法,能够得到与传统算法精度一致的结果;且数值算法运算速度大约是传统算法的2倍,其中四阶Runge-Kutta算法的精度与自洽程度最高。这表明,常微分方程数值解法比传统算法更适用于子午线弧长和底点纬度的大数据计算。     

Solving Molodensky’s series by fast Fourier transform techniques

The use of the fast Fourier transform algorithm in the evaluation of the Molodensky series terms is demonstrated in this paper. The solution by analytical continuation to point level has been reformulated to obtain convolution integrals in planar approximation which can be efficiently evaluated in the frequency domain. Preliminary results show that the solution by Faye anomalies is not sufficient for highly accurate deflections of the vertical and height anomalies. The Molodensky solution up to at least the second-order term must be carried out. Part of the unrecovered deflection and height anomaly signal appears to be due to density variations, verifying the essential role of density modelling. A remove-restore technique for the terrain effects can improve the convergence of the series and minimize the interpolation errors. Paper presented at theI Hotine-Marussi Symposium on Mathematical Geodesy, Rome, June 3–6, 1985.     

Investigation of image fusion between high-resolution image and multi-spectral image

On the basis of a thorough understanding of the physical characteristics of remote sensing image, this paper employs the theories of wavelet transform and signal sampling to develop a new image fusion algorithm. The algorithm has been successfully applied to the image fusion of SPOT PAN and TM of Guangdong province, China. The experimental results show that a perfect image fusion can be built up by using the image analytical solution and re-construction in the image frequency domain based on the physical characteristics of the image formation. The method has demonstrated that the results of the image fusion do not change spectral characteristics of the original image.     

Investigation of Image Fusion Between High—Resolution Image and Multi—Spectral Image

On the basis of a thorough understanding of the physical characteristics of remote sensing image,this paper employs the theories of wavelet transform and signal sampling to develop a new image fusion algorithm.The algorithm has been successfully applied to the image fusion of SPOT PAN and TM of Guangdong province, China The experimental results show that a perfect image fusion can be built up by using the image analytical solution and reconstruction in the image frequency domain based on the physical characteristics of the image formation.The method has demonstrated that the results of the image fusion do not change spectral characteristics of the original image.     

基于线阵水下定位的解析求解算法

当信号接收器位于同一直线时,DGPS水下立体定位系统的解析算法并不能解算出目标空间立体坐标。提出一种新方法,利用它们的几何关系,计算出它们所在平面的相对位置。得到平面位置可以作为求解立体坐标的一部分,还可以应用于平面内水下目标定位的测试。解算中四个信号接收器的数据可以解算出唯一解,当信号接收器数目大于四个时,利用最小二乘理论获最优解。该方法采用解析法直接求解,不存在定位结果的发散问题。     

基于角锥体原理的空间后方交会改进算法

在摄影测量中,空间后方交会是一个很重要的概念,通过空间后方交会可以确定像片的外方位元素,从而确定像片在物方空间坐标系中的位置和姿态。本文在文献[1][2]的基础上,对其中部分复杂公式进行改进,得到了表达形式简单,且易于理解和解算的实用公式,并通过实例证明改进算法的正确性。