Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПЕЧАТАТЬ.doc
Скачиваний:
20
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
441 Кб
Скачать
☆

1.2.2. Решение строгого уравнения взаимного снимков в вариантной системе

Исходным уравнением для определения элементов взаимного ориентирования является условие компланарности соответственных лучей (1.5). Это уравнение является нелинейным по отношению к неизвестным

1' ,1’, 1’, ,  . Для определения неизвестных используется итерационный метод.

Представим уравнение (1.5) в виде

φ( 1' , 1’, 1’, ,  )= cos cos ( Y1’Z2’ – Z1’Y2’) - cos sin ( X1’Z2’ – Z1’X2’) +

+

(1.12)

sin ( X1’Y2’ – Y1’X2’) = 0 ;

З

(1.13)

ададим приближенные значения ЭВзО, поскольку на практике как правило при аэрофотосъемке получают плановые снимки, углы наклона которых меньше 30, то можно задать приближенные значения ЭВзО снимков равными нулю:

1'0 = 1’0=1’0= 0 = 0=0 .

Разложим функцию (1.12) в ряд Тейлора, ограничиваясь величинами первого порядка малости для того, чтобы уравнение (1.5) стало линейным.

Запишем в общем виде разложение функции (1.12) в ряд Тейлора:

φ( 1' ,1’, 1’, ,  )= φ(1'0, 1’0, 1’0, 0, 0) + δ1' +

+ δ1’+ δ2’+ δ +

+

(1.14)

δ .

В формуле (1.14): φ( 1' ,1’, 1’, ,  )-истинное значение функции (1.12),

φ(1'0, 1’0, 1’0, 0, 0)- значение функции, вычисленное через приближенные значения элементов взаимного ориентирования 1'0, 1’0, 1’0, 0, 0,

, ,,,-первые производные от функции (1.12) по элементам взаимного ориентирования .

δ1',δ1’, δ1’, δ, δ- поправки к приближенным значениям элементов взаимного ориентирования, являются неизвестными в уравнение (1.14)

Найдем первую производную от функции (1.12) по 1' :

(1.15)

=- cos cos (Y2’X1’)+ cos sin (Z1’Z2’+ X2’X1’)-

-sin(Y2’Z1’) ;

Найдем первую производную от функции (1.12) по 1’:

= cos cos Z2’ b2’(x1-x0)-b1’(y1-y0) -

- Y2’ c2’(x1-x0)-c1’(y1-y0) - cos sin Z2’ a2’(x1-x0)+ a1’(y1-y0) -

-X2’ c2’(x1-x0)-c1’(y1-y0) + sin Y2’ a2’(x1-x0) + a1’(y1-y0) -

(1.16)

- X2’ b2’ (x1-x0) – b1’ ( y1-y0) ;

Найдем первую производную от функции (1.12) по1’ :

σ1’= cos cos Z 2’ b3’ sin1’ ( x1-x0)+ b3’cos1’ (y1-y0) + + cos1’ f - Y2’ c3’ sin1’ (x1-x0)- f - c3’ cos1’ (y1-y0) – b3’ cosα1’ f -

-cos sin Z 2’ a3’ sin1’ (x1-x0) + a3’ cos1’ (y1-y0)+ b3’ sin α1’f -

-X2’ c3’ sin1’(x1-x0)- c3’ cos1’(y1-y0) - cosα1’ f +

+

(1.17)

sin Y2’ a3’sin1’(x1-x0) + a3’cos1’ ( y1-y0) + b3’ sin α1’ f -

- X2’ b3’ sin1’(x1-x0) + b3’cos1’(y1-y0) + cos1’ f

Найдем первую производную от функции (1.12) по  :

(1.18)

= - cos sin ( Y1’Z2’ – Z1’Y2’)+ sin sin( X1’Z2’+Z1’X2’) +

+ cos( X1’Y2’ – Y1’X2’) ;

Н

(1.19)

айдем первую производную от функции (1.12) по : = -cos sin ( Y1’Z2’-Z1’Y2’) - cos cos(X1’Z2’-Z1’X2’);

Обозначим в (1.14) первые производные в виде коэффициентов:

= a

(1.20)

:

=b

= c

= d

= e

Перенесем φ( 1' ,1’, 1’, ,  ) в правую часть выражения (1.14):

φ

(1.21)

(1'0, 1’0, 1’0, 0, 0) - φ( 1' ,1’, 1’, ,  ) = l ,

где l- свободный член.

У

(1.22)

равнение (1.14) с учетом обозначений (1.20) и (1.21) будет иметь вид:

aδ1' + bδ1’ + cδ2’ + dδ + eδ + l = 0 ,

Уравнение (1.22) будет линейным по отношению к неизвестным δ1',δ1’, δ1’, δ, δ.

Если число уравнений больше пяти , то возникает задача уравнивания и вместо уравнений вида (1.22) будет иметь место система уравнений поправок:

a1δ1'+b1δ1’+c1δ1’+d1δ+e1δ=V1

(1.23)

,

a2δ1'+b2δ1’+c2δ1’+d2δ+e2δ=V2

. . . . . . . . . . . . . . . . .

anδ1'+bnδ1’+cnδ1’+dnδ+enδ=Vn

n-число уравнений поправок, равное числу точек стереопары, учавствующих в определении ЭВзО снимков, для которых измерены x1,,y1,,p,q либо x1,y1,x2,y2.

n-5- число избыточных уравнений.

Задачу уравнивания решают по методу наименьших квадратов(МНК) под условием [PVV]=min

З

(1.24)

апишем уравнения поправок (1.23) в матричном виде:

An5X51+Ln1=Vn1 ;

An5-матрица коэффициентов уравнений поправок:

a1 b1 c1 d1 e1

(1.25)

An5= a2 b2 c2 d2 e2 ;

. . . . . . . . . . . .

. an bn cn dn en

Ln1- вектор свободных членов:

l1

(1.26)

Ln1= l2 ,

ln

X51- вектор неизвестных :

δ1'

X51 =

δ1’

(1.27)

δ2’ ,

δ

δ

Vn1 – вектор невязок :

(1.28)

V1

Vn1=

V2

. . . .

Vn

П

(1.29)

ри вычислении ЭВзО будут получены An5 и Ln1. Затем переходим к нормальным уравнениям:

B55X51+C51=0 ,

г

(1.30)

деB55- матрица коэффициентов нормальных уравнений:

B55=A5nAn5 ;

C

(1.31)

51- вектор свободных членов нормальных уравнений:

C51=A51Ln1 .

В уравнение (1.29) входят 5 уравнений, число нормальных уравнений равно числу неизвестных.

(1.32)

X51=B55-1C51 ,

δ1'

X51=

δ1’

(1.33)

δ2’ .

δ

δ

Затем вычисляются исправленные значения ЭВзО в первой итерации:

1'I = 1'0 + δ1'I

(1.34)

1’I = 1’0 + δ1’I

1’I = 1’0 + δ1’I .

I = 0 + δI

I = 0 + δI

Для того, чтобы перейти к другой итерации, нужно проверить условие:

δ1'k - δ1' k-1 < ε

(1.35)

δ1’k- δ1’ k-1 <ε

δ1’k - δ1’ k-1 <ε ,

δk - δk-1 < ε

δk - δk-1 < ε

где к и к-1 – номера последующей и предыдущей итерации ;

-допустимая величина, которая зависит от цели решаемой задачи, если условие (1.35) не выполняется, то вычисление ЭВзО производится в новой итерации.

Д

(1.36)

ополнительно к условию (1.35) используется условие:

N=Nзаданное ,

где N-выполненное число итераций , а Nзаданное- заданное число итераций.

Апостериорная оценка точности определения ЭВзО выполняется по следующим величинам:

– проверяется точность выполнения условия компланарности соотвественных лучей, проверяется качество выполнения условия (1.5). Подставим в условие (1.5) вычисленные значения ЭВзО в последней итерации. Запишем условие (1.5) через трансформированные координаты точек левого и правого снимков:

(1.37)

.

X1’= x10; Y1’=y10; Z1’= -f

X2’=x20 ; Y2’=y20; Z2’= -f

Подставим формулы (1.37) в уравнение (1.15) :

c

(1.38)

os cos(-y10f+y20f) - cos sin(-x10f+x20f) + sin(x10y20-y10x20)=0 ,

р

(1.39)

азделим на «-f» :

cos cos ( y10-y20) - cos sin p0 + sin( - x10y20/ f + y10x20)= 0 .

В формуле (1.39) x10,x20,y10,y20- трансформированные координаты соответсвенных точек левого и правого снимков, вычисленные через элементы взаимного ориентирования снимков, полученные в последней итерации. Они вычисляются по формулам:

x 10=- f

y10= -f .

(1.40)

.

x20=- f

y20=-f

Теоретически cos cos ( y10-y20) - cos sin p0 + sin( - x10y20/ f + y10x20/f)=0, однако практически cos cos ( y10-y20) - cos sin p0 + sin( - x10y20/ f + +y10x20/f)≠0, эта величина – остаточный поперечный параллакас.

Ф

(1.41)

ормула остаточного поперечного параллакса в вариантной системе:

δq= cos cos ( y10-y20) - cos sin p0 + sin( - x10y20/ f + y10x20/f).

Величина δq характеризует точность определения ЭВзО снимков:

  1. Средне квадратическая ошибка δq:

(1.42)

mδq=.

  1. (1.43)

    Средняя квадратическая ошибка единицы веса:

μ = ,

где k- число неизвестных, в данном случае оно равно 5, тогда

(1.44)

μ= .

3. Средние квадратические ошибки ЭВзО снимков:

m1' = μ

(1.45)

m1’= μ

m2’ = μ .

mυ = μ

mτ = μ

На следующем этапе выполняется контроль качества результатов определения элементов взаимного ориентирования, для этого вычисленные величины δq,mσq,μ, m1', m1’. m2’, mυ, mτ сравнивают с допусками[Инструкция по фотограмметрическим работам при создание йифровых карт и планов. М.,2002,100с.], в качестве допустимой величины приведена mqдоп.=10 мкм = 0,01мм.Если допуски выполняются, то решение задачи взаимного ориентирования считается законченным. Если допуски не выполняются, то производится анализ результатов, с целью выявления ошибок, тогда либо измеряют δq заново, либо данная точка исключается из процесса взаимного ориентирования снимков, после чего элементы взаимного ориентирования вычисляются заново.