攝影測量實習(xí)報告
一、 實習(xí)任務(wù)利用自己所熟悉的一種編程語言，實現(xiàn)單像空間后方交會，解求此張像片的6個外方位元素 ， ， ， ，ω，κ 。
二、 實習(xí)目的
1、 深刻理解單張像片空間后方交會的原理與意義；
2、 在存在多余觀測值時，利用最小二乘平差方法，經(jīng)過迭代，求的外方位元素的最佳值；
3、 熟悉VC編程方法，利用編程實現(xiàn)計算。
三、 實習(xí)原理
以單幅影像為基礎(chǔ)，從該影像所覆蓋地面范圍內(nèi)若干控制點的已知地面坐標(biāo)和相應(yīng)點的`像坐標(biāo)量測值出發(fā)，根據(jù)共線條件方程，求解該影象在航空攝影時刻的像片外方位元素 ， ， ， ，ω，κ共線條件方程如下：
x-x0=-f*[a1(X-Xs)+b1(Y-Ys)+c1(Z-Zs)]/[a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)]
y-y0=-f*[a2(X-Xs)+b2(Y-Ys)+c2(Z-Zs)]/[a3(X-Xs)+b3(Y-Ys)+c3(Z-Zs)]
其中：
x,y為像點的像平面坐標(biāo)； x0,y0,f為影像的外方位元素；
， ，為攝站點的物方空間坐標(biāo)；X,Y,Z為物方點的物方空間坐標(biāo)；
旋轉(zhuǎn)矩陣R為 ;
由于此共線條件方程是非線性方程，先對其進(jìn)行線性化，利用泰勒展開得：
=(x)-x++++++++
=(y)-y++++++++
像點觀測值一般視為等權(quán)，即P=I；
矩陣形式：V=AX-L，P=I；
通過間接平差，為提高精度，增加多余觀測方程，根據(jù)最小二乘平差原理，可計算出外方位元素的改正數(shù)。經(jīng)過迭代計算，每次迭代用未知數(shù)的近似值與上次迭代計算的改正數(shù)之和作為新的近似值，重復(fù)計算，求出新的改正數(shù)，這樣反復(fù)趨近，直到改正數(shù)小于某個限值為止。
四、 程序框圖
輸入原始數(shù)據(jù)
歸算像點坐標(biāo)x，y
計算并確定初值 ， ， ， ，
組成旋轉(zhuǎn)矩陣R
計算（x）（y）和
逐點組成誤差方程式并法化
所有點完否？
解法方程，求未知數(shù)改正數(shù)
計算改正后的外方位元素
未知數(shù)改正數(shù)<限差否？
整理并輸出計算結(jié)果
正常結(jié)束
非正常結(jié)束
輸出中間結(jié)果和出錯信息
迭代次數(shù)是否小于限差否？
否
否
否
是
五、計算結(jié)果
1、像點坐標(biāo)，地面坐標(biāo)
點數(shù)
像點編號 x y X Y Z
2像片內(nèi)方位元素：f = 153.840 x0=y0=0
攝影比例尺：1：2500
運算結(jié)果:
六、 數(shù)據(jù)分析
選取第六張像片進(jìn)行計算，迭代次數(shù)為2次。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，計算出的6個外方位元素與所給參考值相比，相差很小，計算結(jié)果符合要求：線元素誤差小于0.5米；角元素誤差30秒。
計算其精度，可以通過法方程式中未知數(shù)的系數(shù)矩陣的逆陣（A）-1來求解，此時，視像點坐標(biāo)為等精度不相關(guān)觀測值。因為逆陣中第i個主對角線上元素Qii就是法方程式中第i個未知數(shù)的權(quán)倒數(shù)，若單位權(quán)中誤差為m0，則第i個未知數(shù)的中誤差為：
mi=
當(dāng)參加空間后方交會的控制點有n個時，則單位權(quán)中誤差可按下式計算：
m0=
要求：線元素精度mx等，高于0.05米；角元素精度高于0.00003弧度。計算結(jié)果都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
在此次計算中，我運用了所給的全部控制點，而空間后方交會所運用的控制點，應(yīng)該避免位于一個圓柱面上，否則會出現(xiàn)解不唯一的情況。選點時，還需要避免選擇的點過于聚集在一起，或位于一條直線上，所選控制點最好分布在像片的四角和中央。并且數(shù)量充足，這樣有利于提高解算精度。
迭代時，所選擇控制條件不同，迭代次數(shù)略有不同，所以最后結(jié)果也會略有不同。一般設(shè)置為線元素改正數(shù)小于0.01m，角元素改正數(shù)小于0.1’。
所提供X Y Z為地面測量坐標(biāo)，帶入共線方程時，需要轉(zhuǎn)換為地面攝影測量坐標(biāo)，最簡單的方法為互換XY的數(shù)值，即可達(dá)到轉(zhuǎn)換坐標(biāo)目的。并且其單位為米，而像點坐標(biāo)的單位為厘米，需要統(tǒng)一坐標(biāo)單位。
這次實習(xí)持續(xù)時間很長，經(jīng)歷了幾次數(shù)據(jù)的更改，所以程序也幾經(jīng)修改，由最初的直接輸入數(shù)據(jù)到后來可以自行讀入數(shù)據(jù)，并且可以選擇計算的像片，功能有所完善，我也在實踐的過程中，對空間后方交會有了更深的理解。深刻理解了共線條件方程的運用，各個量的意義，受益匪淺。
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