近景摄影测量的控制课件

§5.1近景控制的一般概念一、近景摄影测量中实施控制的目的

1）是把所构建的近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系里。

2）是通过多余的控制(包括控制点或相对控制)加强摄影测量网的强度。

3）是通过多余的控制点或相对控制检查摄影测量的精度和可靠性。1东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.1近景控制的一般概念一、近景摄影测量中实施控制的目二、控制点与相对控制

控制点与相对控制是近景摄影测量使用的两类控制。

控制点通常是在被测目标上或其周围测定的己知坐标的标志点。控制点有三维控制点(X，Y，Z)、二维控制点(如X，Y)和一维控制点(如X)之分。控制点是近景摄影测量中最常用的控制手段。

相对控制是指摄影测量处理中一些未知点间某种己知的几何关系。2东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、控制点与相对控制控制点与相对控制是近景摄影测量使

三、物方空间坐标系的定义方法将近景摄影测量网纳入到给定物方空间坐标系有不同方法。之所以存在多种方法，原因是近景摄影测量所测成果一般仅用于描述目标的形状大小，而不注意它的“绝对位置”。1、按控制点定义的物方空间坐标系2、按物方距离定义的物方空间坐标系3、按摄站到物方点距离定义的物方空间坐标系3东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室三、物方空间坐标系的定义方法将近景摄影测量网纳入到给定物方4东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室4东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室四、控制点的测定精度要求设待定点的坐标中误差m由控制点坐标中误差m控和摄影测量中误差m摄两部分组成，即：

m2=m控2+m摄2为了使控制点坐标中误差m控对待定点坐标中误差m不构成影响，常取m控<1/3m摄的原则，来规定控制点的测定精度要求。面对某项任务，近景摄影测量中误差m摄可预先得到估算，所以控制点的测定精度也能得以预先设计。5东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室四、控制点的测定精度要求设待定点的坐标中误差m由控制点坐标中§5.2控制点的一般测量方法与精度分析近景摄影测量实测中所得控制点的坐标(X,Y,Z)。常常使用普通测量的方法测算。作业步骤是：

(1)以普通测量的前方交会解算其平面坐标(X，Y)；

(2)按“间接高程”的方法再解求其高程(Z)。需要指出，这里讨论的测量方法、适用于要求亚毫米精度的大多数近景摄影测量目标。那些精度要求较低者，可参照这里叙述的测量方法以及常规测量方法稍加变通地实施。6东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.2控制点的一般测量方法与精度分析近景摄影测量实测中一、测量原理7东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室一、测量原理7东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室自测站A和B前方交会解求P点平面坐标为：8东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室自测站A和B前方交会解求P点平面坐标为：8东若取物方空间坐标系原点与A重合(XA=YA=0),且取Y轴与AB的水平投影重合(YB=S,XB=0),则有:9东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室若取物方空间坐标系原点与A重合(XA=YA=0),9东南大P点的高程:10东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室P点的高程:10东南大学交通学院摄影测量与遥感教研二、精度分析1、平面精度分析注:m—内角A或B的测角中误差；mA、mB—测站点A与B的点位中误差。11东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、精度分析1、平面精度分析注:m—内角A或B的测角中误差；注：上式未考虑仪器高i和目标高v的影响。2、高程精度分析12东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室注：上式未考虑仪器高i和目标高v的影响。2、高程精度分析12三、作业方法1、作业方法(1)近似量取两测站(A、B)间的距离S’，读至cm就可以满足要求；(2)在物方空间适宜部位布置已知长度的距离MN，如3M长一级因瓦水准标尺、1m长的日内瓦尺，并且使MN处于水平状态；(3)自测站A与B按前述普通测量前方交会法，测定M、N以及各控制点的平面坐标(X’，Y’)；13东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室三、作业方法1、作业方法13东南大学交通学院摄影测(4)求解比例尺归化系数λ：

此时还可以计算两测站A与B间水平投影的实长S：14东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(4)求解比例尺归化系数λ：14东南大学交通学院(5)按下式计算各控制点的平面坐标：

（6）按间接高程方法解求各控制点的高程。15东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(5)按下式计算各控制点的平面坐标：15东南大§5.4室内三维控制场室内控制场，又称室内试验场，是室内建立的三维控制系统，系统内按一定规律布设有一群己知空间坐标的控制标志。控制标志既可当控制点使用，多个控制标志之间又可设定为某种相对控制。室内控制场是近景摄影测量工作的一项基本建设，对科研与教学工作均很重要。16东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.4室内三维控制场室内控制场，又称室内一、建立室内三维控制场的目的1）用于近景摄影测量的有关研究，包括对新理论、新仪器和新方法的检验、摄影(摄像)方式的优化设计以及检验控制点数量、质量和分布对精度的影响等。17东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室一、建立室内三维控制场的目的1）用于近景摄影(2)实测目标形状以及其运动状态将被测静态目标置放于控制场内，可以使用普通测量的前方交会法或近景摄影测量法测定其大小与外形。动态运动目标(或模型)的运动状态，可借助摄像头或高速摄影机予以测定。18东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(2)实测目标形状以及其运动状态18东南大学交通学院(3)检定摄影机及摄像机摄影机或摄像机内方位元素及光学畸变的检定是近景摄影测量的一个重要工作方面，因为它们涉及到摄影瞬间光束形状的恢复。19东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(3)检定摄影机及摄像机19东南大学交通学院摄影测二、室内三维控制场的布设1、两种室内三维控制场20东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、室内三维控制场的布设1、两种室内三维控制场20东南大学交21东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室21东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室2．三维室内控制场的一般布设原则

布设三维室内控制场至少应满足以下条件：

(1)应布设足够数量(一般有数十个或更多)的三维控制点标志；

(2)控制点一般是均匀分布的，并且在三个坐标方向的分布上，均有足够的延伸

(3)为摄影机留有足够的拍摄活动空间；

(4)最好安置两个(或以上)稳定的测墩、以测定并定期复查控制点坐标。22东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室2．三维室内控制场的一般布设原则22东南大学交通学院23东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室23东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室24东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室24东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.5活动控制系统

均匀分布有一定数量的二维或三维控制标志的可携带的轻型金属构架，称之为活动控制系统。

当同时对目标物及此活动控制系统摄影后，被测物自然即纳入它的坐标系内。25东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.5活动控制系统均匀分布有一定数量的二活动控制系统，常用于下列场合：(1)被测目标较小，为数众多、且目标处在不同位置；(2)不宜使用常规测量方法在现场施测控制；(3)用于长途运输后摄影机的检校。活动控制系统自身，应具有坚固、不变形、携带方便等特点。26东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室活动控制系统，常用于下列场合：26东南大学交通学院二、活动控制系统控制标志的三维测量方法活动控制系统上各控制标志的三维坐标测量方法，一般有下列三种：(1)使用室内控制系统的测墩，以普通工程测量的前方交会法测定。(2)使用三维坐标量测仪，用接触法的触针测定。在一些大型企业(如大型汽车制造厂)，有不同种类的三维坐标量测仪可以使用。(3)使用“景深法”测定（见教材）。27东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、活动控制系统控制标志的三维测量方法27东南大学交通学院28东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室28东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室29东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室29东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室30东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室30东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.7相对控制的应用相对控制的定义：摄影测量处理中未知点间的已知几何关系。有别于航空摄影测量，近景摄影测量可更方便地布置或选用相对控制。相对控制的引用，使控制手段多样化，对简化和减少控制工作和提高近景摄影测量工作质量有明显的作用。31东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.7相对控制的应用31东南大学交通学院摄影相对控制的两种方式：把相对控制认作观测值此时将相对控制所建立的误差方程式，与像点坐标误差方程式一并解算，从而引进控制并加强所建模型的内部强度。把相对控制认作真值

当把相对控制认作真值时，则提供了某种制约条件，并按带有制约条件的间接观测平差处理，从而引进控制并加强所建模型的内部强度。32东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室相对控制的两种方式：32东南大学交通学院摄影测量与一、距离相对控制

1、已知两摄站点间的距离将L作为观测值，存在条件方程式：经线性化后列出误差方程：

将上式与像点坐标误差方程式联立进行整体平差,此处将实地测定的长度作为观测值参加整体平差,属于第一种相对控制。33东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室一、距离相对控制

1、已知两摄站点间的距离经线性化后列出误差若将L作为真值，则可建立一条件方程式：

将上式作为制约条件,与像点坐标误差方程式一起,按附有制约条件的间接观测平差模型进行处理,相当于以第二种方式使用此距离相对控制。34东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室若将L作为真值，则可建立一条件方程式：将上式作二、平面相对控制

1、竖直平面相对控制因竖直面VP的方程与Z值无关，则有：35东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、平面相对控制

1、竖直平面相对控制35东南大学交通学院将（5-7-15）式按泰勒级数展开

将(5-7-18)作为制约条件与像点坐标误差方程式一并求解。36东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室将（5-7-15）式按泰勒级数展开将(5-7-12、水平平面相对控制位于同一水平平面上的一群点的高程总是相等的，故有条件方程式：

将(5-7-21)作为制约条件与像点坐标误差方程式一并求解。37东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室2、水平平面相对控制将(5-7-21)作为制约条3、任意平面相对控制

将(5-7-24)作为制约条件与像点坐标误差方程式一并求解。38东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室3、任意平面相对控制将(5-7-24)作为制约条三、直线相对控制位于一直线上的一群未知点可用作直线相对控制。1、铅垂线相对控制39东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室三、直线相对控制位于一直线上的一群未知点可用作直线相对控制。2、任意方向直线相对控制40东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室2、任意方向直线相对控制40东南大学交通学院摄影测3、水平直线相对控制41东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室3、水平直线相对控制41东南大学交通学院摄影测量与四、角度相对控制42东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室四、角度相对控制42东南大学交通学院摄影测量与遥感说明：引用相对控制的方法，可以分作两种类型。一类是将具体量测数据(如距离、角度)看作观测值，这时首先要建立条件方程式，然后把它们转化为误差方程式（必要时需线性化)，使此误差方程式中所含的未知数仅包括外方位元素改正数t及目标点的物空间坐标改正值X，从而形成与像点坐标误差方程式相似的形式。相对控制所形成的误差方程式中的未知数，就是像点坐标误差方程式中的未知数，故未知数的数量并未增加。另外一类，则仅是建立制约条件，按附有制约条件的间接平差法计算。43东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室说明：引用相对控制的方法，可以分作两种类型。4§5.1近景控制的一般概念一、近景摄影测量中实施控制的目的

1）是把所构建的近景摄影测量网纳入到给定的物方空间坐标系里。

2）是通过多余的控制(包括控制点或相对控制)加强摄影测量网的强度。

3）是通过多余的控制点或相对控制检查摄影测量的精度和可靠性。44东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.1近景控制的一般概念一、近景摄影测量中实施控制的目二、控制点与相对控制

控制点与相对控制是近景摄影测量使用的两类控制。

控制点通常是在被测目标上或其周围测定的己知坐标的标志点。控制点有三维控制点(X，Y，Z)、二维控制点(如X，Y)和一维控制点(如X)之分。控制点是近景摄影测量中最常用的控制手段。

相对控制是指摄影测量处理中一些未知点间某种己知的几何关系。45东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、控制点与相对控制控制点与相对控制是近景摄影测量使

三、物方空间坐标系的定义方法将近景摄影测量网纳入到给定物方空间坐标系有不同方法。之所以存在多种方法，原因是近景摄影测量所测成果一般仅用于描述目标的形状大小，而不注意它的“绝对位置”。1、按控制点定义的物方空间坐标系2、按物方距离定义的物方空间坐标系3、按摄站到物方点距离定义的物方空间坐标系46东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室三、物方空间坐标系的定义方法将近景摄影测量网纳入到给定物方47东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室4东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室四、控制点的测定精度要求设待定点的坐标中误差m由控制点坐标中误差m控和摄影测量中误差m摄两部分组成，即：

m2=m控2+m摄2为了使控制点坐标中误差m控对待定点坐标中误差m不构成影响，常取m控<1/3m摄的原则，来规定控制点的测定精度要求。面对某项任务，近景摄影测量中误差m摄可预先得到估算，所以控制点的测定精度也能得以预先设计。48东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室四、控制点的测定精度要求设待定点的坐标中误差m由控制点坐标中§5.2控制点的一般测量方法与精度分析近景摄影测量实测中所得控制点的坐标(X,Y,Z)。常常使用普通测量的方法测算。作业步骤是：

(1)以普通测量的前方交会解算其平面坐标(X，Y)；

(2)按“间接高程”的方法再解求其高程(Z)。需要指出，这里讨论的测量方法、适用于要求亚毫米精度的大多数近景摄影测量目标。那些精度要求较低者，可参照这里叙述的测量方法以及常规测量方法稍加变通地实施。49东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.2控制点的一般测量方法与精度分析近景摄影测量实测中一、测量原理50东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室一、测量原理7东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室自测站A和B前方交会解求P点平面坐标为：51东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室自测站A和B前方交会解求P点平面坐标为：8东若取物方空间坐标系原点与A重合(XA=YA=0),且取Y轴与AB的水平投影重合(YB=S,XB=0),则有:52东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室若取物方空间坐标系原点与A重合(XA=YA=0),9东南大P点的高程:53东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室P点的高程:10东南大学交通学院摄影测量与遥感教研二、精度分析1、平面精度分析注:m—内角A或B的测角中误差；mA、mB—测站点A与B的点位中误差。54东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、精度分析1、平面精度分析注:m—内角A或B的测角中误差；注：上式未考虑仪器高i和目标高v的影响。2、高程精度分析55东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室注：上式未考虑仪器高i和目标高v的影响。2、高程精度分析12三、作业方法1、作业方法(1)近似量取两测站(A、B)间的距离S’，读至cm就可以满足要求；(2)在物方空间适宜部位布置已知长度的距离MN，如3M长一级因瓦水准标尺、1m长的日内瓦尺，并且使MN处于水平状态；(3)自测站A与B按前述普通测量前方交会法，测定M、N以及各控制点的平面坐标(X’，Y’)；56东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室三、作业方法1、作业方法13东南大学交通学院摄影测(4)求解比例尺归化系数λ：

此时还可以计算两测站A与B间水平投影的实长S：57东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(4)求解比例尺归化系数λ：14东南大学交通学院(5)按下式计算各控制点的平面坐标：

（6）按间接高程方法解求各控制点的高程。58东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(5)按下式计算各控制点的平面坐标：15东南大§5.4室内三维控制场室内控制场，又称室内试验场，是室内建立的三维控制系统，系统内按一定规律布设有一群己知空间坐标的控制标志。控制标志既可当控制点使用，多个控制标志之间又可设定为某种相对控制。室内控制场是近景摄影测量工作的一项基本建设，对科研与教学工作均很重要。59东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.4室内三维控制场室内控制场，又称室内一、建立室内三维控制场的目的1）用于近景摄影测量的有关研究，包括对新理论、新仪器和新方法的检验、摄影(摄像)方式的优化设计以及检验控制点数量、质量和分布对精度的影响等。60东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室一、建立室内三维控制场的目的1）用于近景摄影(2)实测目标形状以及其运动状态将被测静态目标置放于控制场内，可以使用普通测量的前方交会法或近景摄影测量法测定其大小与外形。动态运动目标(或模型)的运动状态，可借助摄像头或高速摄影机予以测定。61东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(2)实测目标形状以及其运动状态18东南大学交通学院(3)检定摄影机及摄像机摄影机或摄像机内方位元素及光学畸变的检定是近景摄影测量的一个重要工作方面，因为它们涉及到摄影瞬间光束形状的恢复。62东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室(3)检定摄影机及摄像机19东南大学交通学院摄影测二、室内三维控制场的布设1、两种室内三维控制场63东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、室内三维控制场的布设1、两种室内三维控制场20东南大学交64东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室21东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室2．三维室内控制场的一般布设原则

布设三维室内控制场至少应满足以下条件：

(1)应布设足够数量(一般有数十个或更多)的三维控制点标志；

(2)控制点一般是均匀分布的，并且在三个坐标方向的分布上，均有足够的延伸

(3)为摄影机留有足够的拍摄活动空间；

(4)最好安置两个(或以上)稳定的测墩、以测定并定期复查控制点坐标。65东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室2．三维室内控制场的一般布设原则22东南大学交通学院66东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室23东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室67东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室24东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.5活动控制系统

均匀分布有一定数量的二维或三维控制标志的可携带的轻型金属构架，称之为活动控制系统。

当同时对目标物及此活动控制系统摄影后，被测物自然即纳入它的坐标系内。68东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.5活动控制系统均匀分布有一定数量的二活动控制系统，常用于下列场合：(1)被测目标较小，为数众多、且目标处在不同位置；(2)不宜使用常规测量方法在现场施测控制；(3)用于长途运输后摄影机的检校。活动控制系统自身，应具有坚固、不变形、携带方便等特点。69东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室活动控制系统，常用于下列场合：26东南大学交通学院二、活动控制系统控制标志的三维测量方法活动控制系统上各控制标志的三维坐标测量方法，一般有下列三种：(1)使用室内控制系统的测墩，以普通工程测量的前方交会法测定。(2)使用三维坐标量测仪，用接触法的触针测定。在一些大型企业(如大型汽车制造厂)，有不同种类的三维坐标量测仪可以使用。(3)使用“景深法”测定（见教材）。70东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室二、活动控制系统控制标志的三维测量方法27东南大学交通学院71东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室28东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室72东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室29东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室73东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室30东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.7相对控制的应用相对控制的定义：摄影测量处理中未知点间的已知几何关系。有别于航空摄影测量，近景摄影测量可更方便地布置或选用相对控制。相对控制的引用，使控制手段多样化，对简化和减少控制工作和提高近景摄影测量工作质量有明显的作用。74东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室§5.7相对控制的应用31东南大学交通学院摄影相对控制的两种方式：把相对控制认作观测值此时将相对控制所建立的误差方程式，与像点坐标误差方程式一并解算，从而引进控制并加强所建模型的内部强度。把相对控制认作真值

当把相对控制认作真值时，则提供了某种制约条件，并按带有制约条件的间接观测平差处理，从而引进控制并加强所建模型的内部强度。75东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室相对控制的两种方式：32东南大学交通学院摄影测量与一、距离相对控制

1、已知两摄站点间的距离将L作为观测值，存在条件方程式：经线性化后列出误差方程：

将上式与像点坐标误差方程式联立进行整体平差,此处将实地测定的长度作为观测值参加整体平差,属于第一种相对控制。76东南大学交通学院摄影测量与遥感教研室一、距离相对控制

1、已知两摄站点间的距离经线性化后列出误差若将L作为真值，则可建立一条件方程式：