Блочная фототриангуляция по методу независимых маршрутов

Рис.1.2.5

так как каждая опорная точка позволяет составить 3 уравнения с 15 неизвестными коэффициентами полиномов Ai, Bi, Ci:

В уравнениях (1.2.4.2) Xи, Yи, Zи – геодезические координаты опорной точки в системе координат объекта.

В результате решения полученной системы уравнений (1.2.5) находят значения Ai,Bi,Ci. Если опорных точек больше 5, то решение производят по методу наименьших квадратов.

По координатам точек сети X,Y,Z и значениям коэффициентов Ai,Bi,Ci находят по формулам (1.2.4), исправленные за систематические искажения координаты точек сети Xи,Yи,Zи.

Следует отметить, что в случае если направление оси Xм системы координат модели маршрута не совпадает с осью X системы координат объекта (рис. 1.2.6), перед выполнением процесса исключения систематических ошибок необходимо предварительно перевычислить координаты X, Y, Z опорных и определенных в результате внешнего ориентирования модели

Y^*

X^*

Рис. 1.2.6

маршрута точек во вспомогательную систему координат объекта OX^*Y^*Z^*, ось X^* которой параллельна оси Xм системы координат модели в системе координат объекта (рис. 1.2.6).

Затем производят устранение систематических искажений координат точек сети по методике описанной ранее в этом разделе, и перевычисляют

исправленные значения координат точек сети в систему координат объекта по формулам:

В формулах (1.2.6) и (1.2.7) матрицы преобразования координат и имеют вид:

в которых:- угол разворота системы координат модели.

Блочная фототриангуляция по методу независимых маршрутов выполняется следующим образом. Сначала строят модели маршрутов по методике, изложенной в разделе 1.2, а затем объединяют их в блочную сеть по связующим точкам, расположенным в межмаршрутном перекрытии, с одновременным их внешним ориентированием по опорным точкам (рис.1.3.1):

Рис. 1.3.1

- связующая точка,

- опорная точка.

Для объединения моделей маршрута в блочную модель с одновременным ее внешним ориентированием, для каждой связующей точки составляют уравнения:

в которых:

Xi,Yi,Zi и Xj,Yj,Zj – координаты связующей точки в системе координат объекта, определенные соответственно по i-ой и j-ой моделям.

Значения Xi,Yi,Zi и Xj,Yj,Zj определяются по формулам:

Для каждой опорной точки (планово-высотной), измеренной в маршруте, составляют уравнения:

В уравнении (1.3.2) – i-номер модели, а X,Y,Z – координаты опорной точки в системе координат объекта.

Уравнения поправок соответствующие уравнениям (1.3.1) и (1.3.2) имеют вид:

Для плановой опорной точки (X,Y) составляются только два первых уравнения поправок (1.3.4), а для высотной опорной точки (Z) только третье уравнение.

В результате совместного решения системы уравнений поправок (1.3.3) и (1.3.4) по методу наименьших квадратов находят значения элементов внешнего ориентирования всех моделей маршрутов в системе координат объекта.

Затем вычисляют координаты точек блочной сети в системе координат объекта в каждом маршруте:

Координаты межмаршрутных связующих точек в этом случае вычисляются дважды. За окончательное значение берется среднее из них.

Общее количество неизвестных определяемых в результате решения системы уравнений поправок в этом методе блочной фототриангуляции определяется по формуле:

где n – количество маршрутов.

Общее количество уравнений поправок определяется по формуле:

где: m - количество межмаршрутных связующих точек;

k - количество планово-высотных опорных точек измеренных в маршрутах;

i - количество плановых опорных точек измеренных в маршрутах;

l – количество высотных опорных точек измеренных в маршрутах.

Для сети изображенной на рис.1.3.1 N=7*3=21, а М=3*14+3*8=42+24=68, так m=14 (две опорные точки расположенные в межмаршрутном перекрытии используются как связующие), а k=8 (две опорные точки измерены в двух соседних маршрутах).

1.4. Построение и уравнивание маршрутной и блочной фототриангуляции по методу независимых моделей

В этом методе маршрутная и блочная фототриангуляция строится следующим образом. Сначала по всем смежным (соседним) снимкам в каждом маршруте строятся фотограмметрические модели. Затем определяют элементы внешнего ориентирования каждой модели в системе координат объекта и определяют координаты точек сети в системе координат объекта.

Определение элементов внешнего ориентирования фотограмметрических моделей в системе координат объекта производят следующим образом.

Для каждой связующей точки (находящейся в зоне тройного перекрытия снимков или в межмаршрутном перекрытии) измеренной в двух моделях составляют уравнения:

в которых:

а Xi,Yi, Zi и Xj, Yj, Zj – координаты связующей точки в системе координат объекта в i и j моделях.

Для каждой опорной точки измеренной на модели составляются уравнения:

Если при аэрофотосъемке с помощью системы GPS определялись координаты центров проекций снимков Xsk,Ysk,Zsk в системе координат объекта, то для каждого центра проекции составляются уравнения:

В уравнениях Xskмi,Yskмi,Zskмi – координаты центра проекции k-го снимка в системе координат i-ой модели.

Уравнения поправок соответствующие уравнениям (1.4.1) имеют вид аналогичный уравнениям поправок (1.3.3), а уравнения поправок соответствующие уравнениям (1.4.2) и (1.4.3) имеют вид аналогичный уравнениям поправок (1.3.4) (см. раздел 1.3).

В результате решения полученной системы уравнений поправок по методу наименьших квадратов находят уравненные значения элементов внешнего ориентирования всех моделей в системе координат объекта.

Необходимо отметить, что если при аэрофотосъемке были определены с помощью системы GPS координаты центров проекций снимков, то можно построить и уравнять блочную сеть без использования опорных точек на земной поверхности. При построении и уравнивании маршрутной сети необходима, по крайней мере, одна опорная точка.

Это связано с тем, что центры проекции, являющиеся в данном случае опорными точками расположены практически на одной прямой.

По определенным значениям элементов внешнего ориентирования моделей определяют координаты точек сети в системе координат объекта:

Для точек сети и центров проекций снимков, координаты которых были определены по нескольким моделям, в качестве окончательного значения берутся средние значения этих координат.

Значения элементов внешнего ориентирования снимков, определяются следующим образом.

Координаты центров проекции вычисляют по формулам:

(1.4.5)

Угловые элементы внешнего ориентирования снимков определяют в два этапа.

Сначала находят матрицу преобразования координат снимка по формуле:

(1.4.6)

где – матрица поворота, определяющая угловую ориентацию системы координат снимка Sxyz относительно системы координат модели O_MY_MX_MZ_M; А_М – матрица поворота, определяющая угловую ориентацию системы координат модели O_MY_MX_MZ_M относительно системы координат объекта OYXZ.

В формуле1.4.6:

- матрица преобразования координат, элементы которой являются функцией угловых элементов взаимного ориентирования - го снимка.

- матрица преобразования координат, элементы которой являются функцией угловых элементов внешнего ориентирования модели ;

По значениям элементов матрицы А вычисляют значения угловых элементов внешнего ориентирования снимка:

. (1.4.7)

Элементы внешнего ориентирования снимков можно определить и из решения обратных засечек по координатам точек сети, определенным в системе координат объекта, и координатам их изображений, измеренных на снимке.

В случае если координаты центров проекций были определены с помощью системы GPS, то определяют только угловые элементы внешнего ориентирования снимков

. При этом уравнения поправок для обратной засечки примут вид:

Общее количество неизвестных, определяемых при построении сети можно определить по формуле:

где n – количество независимых моделей.

Общее количество уравнений поправок можно определить по формуле:

где m – количество связующих точек на смежных стереопарах;

k - количество планово-высотных опорных точек измеренных на моделях;

i - количество плановых опорных точек измеренных на моделях;

l – количество высотных опорных точек измеренных на моделях;

j – количество уравнений поправок составленных для центров проекций, определенных с помощью системы GPS.(j = 6n, где n – количество независимых моделей.)

Для сети изображенной на рис. 1.4.1 состоящей из двух маршрутов, в каждом из которых 4 снимка (3 стереопары):