1、 模擬法立體測(cè)圖和解析法立體測(cè)圖模擬法立體測(cè)圖和解析法立體測(cè)圖立體測(cè)圖方法概述立體測(cè)圖方法概述v模擬法立體測(cè)圖模擬法立體測(cè)圖v解析法立體測(cè)圖解析法立體測(cè)圖v數(shù)字化測(cè)圖數(shù)字化測(cè)圖一、模擬法立體測(cè)圖一、模擬法立體測(cè)圖 這是一種經(jīng)典的攝影測(cè)量制圖方法。它是利用兩個(gè)投影器，將這是一種經(jīng)典的攝影測(cè)量制圖方法。它是利用兩個(gè)投影器，將航攝的透明底片，裝在投影器中，再用燈光照射，用與立體電航攝的透明底片，裝在投影器中，再用燈光照射，用與立體電影相似的原理，重建地面立體模型。在測(cè)繪承影面上，用一個(gè)影相似的原理，重建地面立體模型。在測(cè)繪承影面上，用一個(gè)量測(cè)用的測(cè)繪臺(tái)進(jìn)行測(cè)圖。這種方法曾經(jīng)是測(cè)圖的重要方法。量測(cè)用的

2、測(cè)繪臺(tái)進(jìn)行測(cè)圖。這種方法曾經(jīng)是測(cè)圖的重要方法。由于它是用立體型的航測(cè)儀器，模擬攝影過(guò)程的反轉(zhuǎn)，所以稱由于它是用立體型的航測(cè)儀器，模擬攝影過(guò)程的反轉(zhuǎn)，所以稱為模擬攝影測(cè)量。這種方法所用的儀器類型很多，為模擬攝影測(cè)量。這種方法所用的儀器類型很多，70年代后，年代后，由于電子技術(shù)的發(fā)展，這類儀器已被解析測(cè)圖儀代替。這種儀由于電子技術(shù)的發(fā)展，這類儀器已被解析測(cè)圖儀代替。這種儀器測(cè)繪的地形圖都是線劃產(chǎn)品，用于建立地理基礎(chǔ)信息庫(kù)時(shí)，器測(cè)繪的地形圖都是線劃產(chǎn)品，用于建立地理基礎(chǔ)信息庫(kù)時(shí)，還需將地圖進(jìn)行數(shù)字化，增加了工作量。因此，目前這類儀器還需將地圖進(jìn)行數(shù)字化，增加了工作量。因此，目前這類儀器都在進(jìn)行技術(shù)改

3、造，增加計(jì)算機(jī)與接口設(shè)備，甩計(jì)算機(jī)輸助測(cè)都在進(jìn)行技術(shù)改造，增加計(jì)算機(jī)與接口設(shè)備，甩計(jì)算機(jī)輸助測(cè)日，提高測(cè)囹效率，并使產(chǎn)品具有線劃與數(shù)字兩種形式。可直日，提高測(cè)囹效率，并使產(chǎn)品具有線劃與數(shù)字兩種形式。可直接進(jìn)入地理信息庫(kù)。接進(jìn)入地理信息庫(kù)。 1、模擬法立體測(cè)圖原理、模擬法立體測(cè)圖原理 地面點(diǎn)反射出的光線，通過(guò)攝影物鏡記錄在感光材料上，經(jīng)地面點(diǎn)反射出的光線，通過(guò)攝影物鏡記錄在感光材料上，經(jīng)攝影處理得到攝影底片。地面點(diǎn)攝影處理得到攝影底片。地面點(diǎn)A, M, C, D等發(fā)出的光線，通等發(fā)出的光線，通過(guò)相鄰兩攝影機(jī)物鏡過(guò)相鄰兩攝影機(jī)物鏡S1和和S2，分別構(gòu)像在左右像片上重疊范，分別構(gòu)像在左右像片上重疊范

4、圍內(nèi)，成為兩個(gè)攝影光束。兩攝影站圍內(nèi)，成為兩個(gè)攝影光束。兩攝影站S1和和S2的距離是空間攝的距離是空間攝影基線影基線B。光線。光線AS1和和AS2， CS1和和CS2等都是相應(yīng)的同名光等都是相應(yīng)的同名光線。且同名光線對(duì)對(duì)相交。根據(jù)攝影過(guò)程的可逆性，將底片線。且同名光線對(duì)對(duì)相交。根據(jù)攝影過(guò)程的可逆性，將底片P1與與P2裝回到與攝影機(jī)相同的兩個(gè)投影鏡箱內(nèi)，保持兩投影裝回到與攝影機(jī)相同的兩個(gè)投影鏡箱內(nèi)，保持兩投影機(jī)的方位與攝影時(shí)方位相同；但物鏡間的距離縮小；此時(shí)投機(jī)的方位與攝影時(shí)方位相同；但物鏡間的距離縮小；此時(shí)投影基線為影基線為SS2b。在投影器上，用聚光燈照明，則兩投影器。在投影器上，用聚光燈照

5、明，則兩投影器光束中所有同名光線仍對(duì)對(duì)相交，構(gòu)成空間的交點(diǎn)，所有這光束中所有同名光線仍對(duì)對(duì)相交，構(gòu)成空間的交點(diǎn)，所有這些交點(diǎn)的集合，構(gòu)成與地面相似的光學(xué)立體模型這個(gè)過(guò)程稱些交點(diǎn)的集合，構(gòu)成與地面相似的光學(xué)立體模型這個(gè)過(guò)程稱為攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)。這就是模擬法立體測(cè)圖的原理。為攝影過(guò)程的幾何反轉(zhuǎn)。這就是模擬法立體測(cè)圖的原理。2、模擬法立體測(cè)圖過(guò)程、模擬法立體測(cè)圖過(guò)程 模擬立體測(cè)圖仍是通過(guò)相對(duì)定向和絕對(duì)定向兩個(gè)步驟模擬立體測(cè)圖仍是通過(guò)相對(duì)定向和絕對(duì)定向兩個(gè)步驟來(lái)恢復(fù)投影光束的方位，恢復(fù)像片的內(nèi)方位元素之后，來(lái)恢復(fù)投影光束的方位，恢復(fù)像片的內(nèi)方位元素之后，利用投影器的運(yùn)動(dòng)使同名光線對(duì)對(duì)相交，完成相對(duì)定

6、利用投影器的運(yùn)動(dòng)使同名光線對(duì)對(duì)相交，完成相對(duì)定向，建立相對(duì)立體模型。然后仍借助機(jī)械螺旋的運(yùn)向，建立相對(duì)立體模型。然后仍借助機(jī)械螺旋的運(yùn)動(dòng)將相對(duì)立體模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放，納入到動(dòng)將相對(duì)立體模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放，納入到地面測(cè)量坐標(biāo)系中，并規(guī)劃為規(guī)定的比例尺，這就是地面測(cè)量坐標(biāo)系中，并規(guī)劃為規(guī)定的比例尺，這就是絕對(duì)定向。絕對(duì)定向。（1）相對(duì)定向）相對(duì)定向 兩相鄰像片任意放置在投影器上恢復(fù)內(nèi)方位元素以兩相鄰像片任意放置在投影器上恢復(fù)內(nèi)方位元素以后，光線經(jīng)投影物鏡投影到承影面上成像。這時(shí)，同后，光線經(jīng)投影物鏡投影到承影面上成像。這時(shí)，同名光線不相交，即與承影面的兩個(gè)交點(diǎn)不重合，這個(gè)名光線不相交，

7、即與承影面的兩個(gè)交點(diǎn)不重合，這個(gè)不重合其實(shí)就是存在左右視差和上下視差，當(dāng)升降測(cè)不重合其實(shí)就是存在左右視差和上下視差，當(dāng)升降測(cè)繪臺(tái)時(shí)，左右視差可以消除，只存在上下視差，因此，繪臺(tái)時(shí)，左右視差可以消除，只存在上下視差，因此，上下視差是衡量同名光線是否相交的標(biāo)志，或者上下視差是衡量同名光線是否相交的標(biāo)志，或者說(shuō)若同名像點(diǎn)上存在上下視差，就說(shuō)明沒(méi)有恢復(fù)兩說(shuō)若同名像點(diǎn)上存在上下視差，就說(shuō)明沒(méi)有恢復(fù)兩張像片的相對(duì)關(guān)系，即沒(méi)有完成相對(duì)定向，根據(jù)這一張像片的相對(duì)關(guān)系，即沒(méi)有完成相對(duì)定向，根據(jù)這一原則，我們可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)投影器，消除同名點(diǎn)上的上原則，我們可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)投影器，消除同名點(diǎn)上的上下視差，達(dá)到相對(duì)定向的目

8、的。下視差，達(dá)到相對(duì)定向的目的。（2）絕對(duì)定向）絕對(duì)定向絕對(duì)定向的目的在于解求七個(gè)參數(shù)。絕對(duì)定向的目的在于解求七個(gè)參數(shù)。1）將控制點(diǎn)根據(jù)其平面坐標(biāo)按圖比例尺展繪在圖紙上，制成圖）將控制點(diǎn)根據(jù)其平面坐標(biāo)按圖比例尺展繪在圖紙上，制成圖底。底。2）利用圖紙的平移、旋轉(zhuǎn)使其中一個(gè)控制點(diǎn)在承影面上的投影）利用圖紙的平移、旋轉(zhuǎn)使其中一個(gè)控制點(diǎn)在承影面上的投影與圖紙上的同名控制點(diǎn)重合，并使高程讀數(shù)與其實(shí)際高程值與圖紙上的同名控制點(diǎn)重合，并使高程讀數(shù)與其實(shí)際高程值相等，這就相當(dāng)于解求了三個(gè)偏移參數(shù)。相等，這就相當(dāng)于解求了三個(gè)偏移參數(shù)。3）以該點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)圖底，使其與另一控制點(diǎn)的連線與圖紙上）以該點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)圖

9、底，使其與另一控制點(diǎn)的連線與圖紙上同名連線相重合，這就意味著解求了一個(gè)旋轉(zhuǎn)角參數(shù)。同名連線相重合，這就意味著解求了一個(gè)旋轉(zhuǎn)角參數(shù)。4）比較圖底上兩控制點(diǎn)間的長(zhǎng)度與相應(yīng)模型點(diǎn)投影間的長(zhǎng)度，）比較圖底上兩控制點(diǎn)間的長(zhǎng)度與相應(yīng)模型點(diǎn)投影間的長(zhǎng)度，兩者若不相等，則沿投影基線方向移動(dòng)其中一個(gè)投影器改變兩者若不相等，則沿投影基線方向移動(dòng)其中一個(gè)投影器改變投影基線的長(zhǎng)度，直到兩模型點(diǎn)的投影正好與圖底上相應(yīng)控投影基線的長(zhǎng)度，直到兩模型點(diǎn)的投影正好與圖底上相應(yīng)控制點(diǎn)重合。這一操作相當(dāng)于解求比例尺因子。制點(diǎn)重合。這一操作相當(dāng)于解求比例尺因子。5）最后將模型置平，這就解求了另外兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角參數(shù)。）最后將模型置平，這就

10、解求了另外兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角參數(shù)。二、解析法立體測(cè)圖二、解析法立體測(cè)圖解析測(cè)圖儀是由一臺(tái)精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀、一臺(tái)電子計(jì)解析測(cè)圖儀是由一臺(tái)精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀、一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)、數(shù)控繪圖桌、相應(yīng)的接口設(shè)備以及軟件系統(tǒng)組算機(jī)、數(shù)控繪圖桌、相應(yīng)的接口設(shè)備以及軟件系統(tǒng)組成的測(cè)圖系統(tǒng)。其基本組成部分如圖成的測(cè)圖系統(tǒng)。其基本組成部分如圖1所示。接口設(shè)所示。接口設(shè)備有編碼器和伺服系統(tǒng)。備有編碼器和伺服系統(tǒng)。1、解析法立體測(cè)圖的幾個(gè)主要步驟、解析法立體測(cè)圖的幾個(gè)主要步驟（1）內(nèi)定向）內(nèi)定向 在解析測(cè)圖儀上像片是任意安放在像片架上的。像片在解析測(cè)圖儀上像片是任意安放在像片架上的。像片坐標(biāo)與像片架坐標(biāo)間的關(guān)系依靠?jī)?nèi)定向軟件來(lái)

11、建立，坐標(biāo)與像片架坐標(biāo)間的關(guān)系依靠?jī)?nèi)定向軟件來(lái)建立，通過(guò)量測(cè)四個(gè)（或通過(guò)量測(cè)四個(gè)（或8個(gè)）框標(biāo)點(diǎn)的像片架坐標(biāo)，其像個(gè)）框標(biāo)點(diǎn)的像片架坐標(biāo)，其像片坐標(biāo)認(rèn)為是理論值。用最小二乘法解算就可求出內(nèi)片坐標(biāo)認(rèn)為是理論值。用最小二乘法解算就可求出內(nèi)定向元素。定向元素。（2）相對(duì)定向）相對(duì)定向 解析法立體測(cè)圖系統(tǒng)能自動(dòng)依次驅(qū)動(dòng)車(chē)架到達(dá)通常解析法立體測(cè)圖系統(tǒng)能自動(dòng)依次驅(qū)動(dòng)車(chē)架到達(dá)通常的六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位，作業(yè)員每次只需消除觀察點(diǎn)處的上的六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位，作業(yè)員每次只需消除觀察點(diǎn)處的上下視差，用按鈕將它們記入計(jì)算機(jī)。全部點(diǎn)位觀測(cè)完下視差，用按鈕將它們記入計(jì)算機(jī)。全部點(diǎn)位觀測(cè)完畢后，計(jì)算機(jī)就用最小二乘法解算定向方程，并顯示畢

12、后，計(jì)算機(jī)就用最小二乘法解算定向方程，并顯示出定向參數(shù)和點(diǎn)位的余差，由作業(yè)員判定是否需要重出定向參數(shù)和點(diǎn)位的余差，由作業(yè)員判定是否需要重測(cè)。測(cè)。 （3）絕對(duì)定向）絕對(duì)定向 用戶預(yù)先輸入地面控制點(diǎn)坐標(biāo)值。操作過(guò)程中立體用戶預(yù)先輸入地面控制點(diǎn)坐標(biāo)值。操作過(guò)程中立體切準(zhǔn)控制點(diǎn)，記入控制點(diǎn)觀測(cè)的模型坐標(biāo)，然后按最切準(zhǔn)控制點(diǎn)，記入控制點(diǎn)觀測(cè)的模型坐標(biāo)，然后按最小二乘法解算定向方程，輸出定向參數(shù)和余差。小二乘法解算定向方程，輸出定向參數(shù)和余差。4）模型存貯與恢復(fù)）模型存貯與恢復(fù)可將每個(gè)所確定的立體模型的各個(gè)參數(shù)以及有關(guān)數(shù)據(jù)存可將每個(gè)所確定的立體模型的各個(gè)參數(shù)以及有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，以后需要時(shí)，可再精確恢復(fù)原

13、來(lái)的模型，對(duì)儲(chǔ)起來(lái)，以后需要時(shí)，可再精確恢復(fù)原來(lái)的模型，對(duì)于解析空中三角測(cè)量而言，這個(gè)可以省去再一次相對(duì)于解析空中三角測(cè)量而言，這個(gè)可以省去再一次相對(duì)定向和絕對(duì)定向的操作。定向和絕對(duì)定向的操作。5）模型點(diǎn)觀察）模型點(diǎn)觀察 在輸入了像片坐標(biāo)或者地面坐標(biāo)后，能自動(dòng)驅(qū)動(dòng)到指在輸入了像片坐標(biāo)或者地面坐標(biāo)后，能自動(dòng)驅(qū)動(dòng)到指定的觀察點(diǎn)位。定的觀察點(diǎn)位。6）數(shù)字地面模型（）數(shù)字地面模型（DTM）7）空中三角測(cè)量）空中三角測(cè)量1、解析測(cè)圖儀的結(jié)構(gòu)、解析測(cè)圖儀的結(jié)構(gòu) 解析測(cè)圖儀是由精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀（帶伺服系統(tǒng)）、計(jì)算機(jī)、數(shù)控繪圖儀、接口設(shè)備及相應(yīng)軟件組成的立體測(cè)圖系統(tǒng)。2.解析測(cè)圖儀的優(yōu)點(diǎn)解析測(cè)圖儀的優(yōu)點(diǎn)（與

14、模擬測(cè)圖儀相比較） （1 1）、精度高）、精度高光機(jī)部分簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；改正系統(tǒng)誤差、平差偶然誤差；像點(diǎn)量測(cè)精度達(dá)13m （2 2）、功能強(qiáng)）、功能強(qiáng)作業(yè)不受攝影方式及儀器活動(dòng)范圍限制；可處理各類航片或衛(wèi)片資料；可完成多種測(cè)繪工作；取得多種測(cè)繪成果 （3 3）、效率高）、效率高 三、解析測(cè)圖儀三、解析測(cè)圖儀立體坐標(biāo)量測(cè)儀作業(yè)員計(jì)算機(jī)數(shù)控繪圖儀解析定向；機(jī)助測(cè)圖（4）、可產(chǎn)生數(shù)）、可產(chǎn)生數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品，便于字測(cè)繪產(chǎn)品，便于成果進(jìn)入成果進(jìn)入GIS管理管理應(yīng)用應(yīng)用3、解析測(cè)圖儀工作原理、解析測(cè)圖儀工作原理數(shù)控?cái)?shù)控繪圖桌繪圖桌計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)立立 體體 坐坐 標(biāo)標(biāo) 量量 測(cè)測(cè) 儀儀MXMYYZX2y2x1y

15、1x（1 1）、定向過(guò)程中）、定向過(guò)程中 在儀器上，經(jīng)像對(duì)定向（包括解析內(nèi)定向、解析相對(duì)定向、解析絕對(duì)定向）后，建立起物像對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2 2）、測(cè)繪過(guò)程中）、測(cè)繪過(guò)程中 從手輪、腳盤(pán)讀出模型的地面攝測(cè)坐標(biāo)（X,Y,Z) 輸入計(jì)算機(jī)算得相應(yīng)的像平面坐標(biāo) 由伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)測(cè)標(biāo)運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)像點(diǎn)位置 作業(yè)員觀察到測(cè)標(biāo)在立體模型上的位置 以上步驟由實(shí)時(shí)程序控制，以高頻率自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行， 作業(yè)員即可觀測(cè)到連續(xù)、完整的立體模型。),(yx),(yx4、解析測(cè)圖儀的發(fā)展、解析測(cè)圖儀的發(fā)展 1957年 Halava 提出設(shè)計(jì)思想 1976年 13屆ISP大會(huì)展出七家公司的儀器，標(biāo)志解析儀轉(zhuǎn)入民用（其時(shí)，內(nèi)存只 12

16、32k） 八十年代開(kāi)始逐步取代模擬測(cè)圖儀，成為生產(chǎn)的主流儀器。本身也由機(jī)助測(cè)圖儀發(fā)展成為數(shù)據(jù)庫(kù) 管理系統(tǒng)控制下的空間數(shù)據(jù)采集工作站。 90年代中后期，逐漸被數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)所取代。5、硬件、硬件 （1）、精密立體坐標(biāo)量測(cè)儀 實(shí)現(xiàn)對(duì)像片及立體模型的觀測(cè) （2）、計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)處理、管理 （3）、數(shù)控繪圖儀 模擬成果輸出 （4）、接口設(shè)備 編碼器：A/D 轉(zhuǎn)換 伺服系統(tǒng)：D/A轉(zhuǎn)換6、軟件、軟件 （1）、操作系統(tǒng)）、操作系統(tǒng) 管理、支持整個(gè)儀器系統(tǒng)工作管理、支持整個(gè)儀器系統(tǒng)工作 （2）、攝影測(cè)量系統(tǒng)軟件）、攝影測(cè)量系統(tǒng)軟件 完成攝影測(cè)量任務(wù)完成攝影測(cè)量任務(wù) 1） 實(shí)時(shí)程序?qū)崟r(shí)程序 起數(shù)字導(dǎo)桿作用起數(shù)

17、字導(dǎo)桿作用 2) 應(yīng)用程序應(yīng)用程序 實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)具體量測(cè)功能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)具體量測(cè)功能解析立體測(cè)圖儀解析立體測(cè)圖儀( (WILD AC1)WILD AC1)002121bayxbbaayx儀儀a、解析內(nèi)定向、解析內(nèi)定向 量測(cè)框標(biāo)建立起像點(diǎn)的儀器坐標(biāo)到像平面坐標(biāo)的變換關(guān)系，將量測(cè)框標(biāo)建立起像點(diǎn)的儀器坐標(biāo)到像平面坐標(biāo)的變換關(guān)系，將像點(diǎn)的儀器坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為像平面坐標(biāo)。像點(diǎn)的儀器坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為像平面坐標(biāo)。 一般采用仿射變換一般采用仿射變換b 、解析相對(duì)定向、解析相對(duì)定向 量測(cè)同名像點(diǎn)，解得相對(duì)定向元素建立起自由立體模型。量測(cè)同名像點(diǎn)，解得相對(duì)定向元素建立起自由立體模型。c、解析絕對(duì)定向、解析絕對(duì)定向 量測(cè)像控點(diǎn)，解得絕對(duì)定向元素將模型納入測(cè)圖坐標(biāo)系統(tǒng)。d、數(shù)字測(cè)圖、數(shù)字測(cè)圖 機(jī)助立體測(cè)繪 數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)點(diǎn)采集 空中三角測(cè)量 地形分析 在線影像自動(dòng)匹配解析立體測(cè)圖解析立體測(cè)圖返回