单向后方交会实验报告C.docx

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单向后方交会实验报告C

单向后方交会实验报告C++

实验报告

班级：

测绘一班

学号:

日期：

2016.5.5

目录

一、计算原理.........................................3

二、算法流程.........................................4

三、源程序...........................................5

四、计算结果........................................13

五、结果分析........................................13

六、心得体会........................................13

一、计算原理

已知条件

摄影机主距f=153.24mm，x0=0.01mm，y0=0.02mm,像片比例尺为1:

40000，有四对点的像点坐标与相应的地面坐标如下表。

以单像空间后方交会方法，求解该像片的外方位元素。

二、算法流程

（1）获取已知数据。

从航摄资料中差取平均航高与摄影机主距；获取控制点的地面测量坐标并转换为地面摄影坐标。

（2）量测控制点的像点坐标并作系统误差改正。

（3）确定未知数的初始值。

在竖直摄影且地面控制点大体对称分布的情况下，按如下方法确定初始值，即

X0SX?

，Yn0SY?

，Zn0

S?

mf?

1?

Zn

?

0?

?

0?

?

0?

0

（4）用三个角元素的初始值按下式，计算各个方向余弦值，组成旋转矩阵R

a1?

cos?

cos?

?

sin?

sin?

sin?

a2?

?

cos?

sin?

?

sin?

sin?

cos?

a3?

?

sin?

cos?

b1?

cos?

sin?

b2?

cos?

cos?

b3?

?

sin?

c1?

sin?

cos?

?

cos?

sin?

sin?

c2?

?

sin?

sin?

?

cos?

sin?

cos?

c3?

cos?

cos?

（5）逐点计算像点坐标的近似值。

利用未知数的近似值和控制点的地面坐标；带入共线方程式，逐点近似像点坐标的近似值（x）、（y）。

（6）逐点计算误差方程式的系数和常数项，组成误差方程式。

（7）计算法方程的系数矩阵ATA和常数项ALL，组成法方程式。

（8）解法方程，求得外方位元素的改正数dXS、dYS、dZS、d?

、d?

、d?

。

（9）用前次迭代取得的近似值，加本次迭代的改正数，计算外方位元素的新值。

KK?

1KKK?

1K

XS?

XS?

dXS,YSK?

YSK?

1?

dYSK,ZS?

ZS?

dZS

?

K?

?

K?

1?

d?

K,?

K?

?

K?

1?

d?

K,?

K?

?

K?

1?

d?

K

（10）将求得的外方位元素改正数与规定的限差比较，若小于限差，则迭代结束。

负责用新的近似值重复（4）-（9），直到满足要求为止。

用共线方程进行空间后方交会的程序框如图所示。

否

二．源程序

//2014113214徐福辉

#include<iostream>

#include<fstream>

#include<iomanip>

usingnamespacestd;

constintn=6;

voidinverse（doublec[n][n]）;

template<typenameT1,typenameT2>voidtranspose（T1*mat1,T2*mat2,inta,intb）;template<typenameT1,typenameT2>voidmulti（T1*mat1,T2*mat2,T2*result,inta,intb,intc）;

intmain（）

{

doublex[4][2]={-0.08616,-0.06897,-0.05341,0.08223,-0.01479,-0.07661,0.01045,0.06445};

doubleX[4][3]={36589.41,25273.32,2195.17,37631.08,31324.51,728.69,39100.97,24934.98,2386.50,40426.54,30319.81,757.31};

inti,j,m=1;//n为迭代次数

doubleX0[6]={0};//设定未知数（XS,YS,ZS,ψ，ω，κ）初始值

doublef=0.15324;//摄影机主距f=153.24mm

doublea=1/40000.0;//像片比例尺为1:

40000

doubleR[3][3]={0};//初始化旋转矩阵R

doubledayue_x[8]={0};//用于存放像点估计值

doubleA[8][6]={0};//系数阵doubleAT[6][8]={0};//A的转置矩阵doubleL[8]={0};//存放常数项constdoublepi=3.1415926535897932;doubleAsum[6][6]={0};doublejieguo2[6]={0};doublejieguo1[6][8]={0};doublesumXYZ[3]={0};cout.precision（5）;cout<<"已知像点坐标为：

\n";for（i=0;i<4;i++）for（j=0;j<2;j++）{cout<<fixed;if（j==0）{cout<<"x"<<i+1<<"="<<setw（10）<<x[i][j]<<"";}else{cout<<"y"<<i+1<<"="<<setw（10）<<x[i][j]<<endl;}}cout<<"已知地面四个点的坐标为：

\n";for（i=0;i<4;i++）for（j=0;j<3;j++）{if（j==0）{cout<<"X"<<i+1<<"="<<X[i][j]<<"";}elseif（j==1）{cout<<"Y"<<i+1<<"="<<X[i][j]<<"";}else{cout<<"Z"<<i+1;cout<<"=";cout<<X[i][j]<<endl;}}cout<<endl;for（j=0;j<3;j++）

for（i=0;i<4;i++）

sumXYZ[j]+=X[i][j];

for（i=0;i<2;i++）

X0[i]=sumXYZ[i]/4;//X0,Y0初始化

X0[i]=1/a*f+sumXYZ[2]/4.0;//Z0初始化

do{

R[0][0]=cos（X0[3]）*cos（X0[5]）-sin（X0[3]）*sin（X0[4]）*sin（X0[5]）;R[0][1]=-cos（X0[3]）*sin（X0[5]）-sin（X0[3]）*sin（X0[4]）*cos（X0[5]）;R[0][2]=-sin（X0[3]）*cos（X0[4]）;

R[1][0]=cos（X0[4]）*sin（X0[5]）;

R[1][1]=cos（X0[4]）*cos（X0[5]）;

R[1][2]=-sin（X0[4]）;

R[2][0]=sin（X0[3]）*cos（X0[5]）+cos（X0[3]）*sin（X0[4]）*sin（X0[5]）;R[2][1]=-sin（X0[3]）*sin（X0[5]）+cos（X0[3]）*sin（X0[4]）*cos（X0[5]）;R[2][2]=cos（X0[3]）*cos（X0[4]）;

//第一个像点的估计值，其坐标位于X[0][0],X[0][1],X[0][2]

dayue_x[0]=-f*（R[0][0]*（X[0][0]-X0[0]）+R[1][0]*（X[0][1]-X0[1]）+R[2][0]*（X[0][2]-X0[2]））/（R[0][2]*（X[0][0]-X0[0]）+R[1][2]*（X[0][1]-X0[1]）+R[2][2]*（X[0][2]-X0[2]））;

dayue_x[1]=-f*（R[0][1]*（X[0][0]-X0[0]）+R[1][1]*（X[0][1]-X0[1]）+R[2][1]*（X[0][2]-X0[2]））/（R[0][2]*（X[0][0]-X0[0]）+R[1][2]*（X[0][1]-X0[1]）+R[2][2]*（X[0][2]-X0[2]））;

//第二个像点的估计值,其坐标位于X[1][0],X[1][1],X[1][2]

dayue_x[2]=-f*（R[0][0]*（X[1][0]-X0[0]）+R[1][0]*（X[1][1]-X0[1]）+R[2][0]*（X[1][2]-X0[2]））/（R[0][2]*（X[1][0]-X0[0]）+R[1][2]*（X[1][1]-X0[1]）+R[2][2]*（X[1][2]-X0[2]））;

dayue_x[3]=-f*（R[0][1]*（X[1][0]-X0[0]）+R[1][1]*（X[1][1]-X0[1]）+R[2][1]*（X[1][2]-X0[2]））/（R[0][2]*（X[1][0]-X0[0]）+R[1][2]*（X[1][1]-X0[1]）+R[2][2]*（X[1][2]-X0[2]））;

//第三个像点的估计值,其坐标位于X[2][0],X[2][1],X[2][2]

dayue_x[4]=-f*（R[0][0]*（X[2][0]-X0[0]）+R[1][0]*（X[2][1]-X0[1]）+R[2][0]*（X[2][2]-X0[2]））/（R[0][2]*（X[2][0]-X0[0]）+R[1][2]*（X[2][1]-X0[1]）+R[2][2]*（X[2][2]-X0[2]））;

dayue_x[5]=-f*（R[0][1]*（X[2][0]-X0[0]）+R[1][1]*（X[2][1]-X0[1]）+R[2][1]*（X[2][2]-X0[2]））/（R[0][2