Krystian Pyka. Aerotriangulacja wykłady w ramach przedmiotu Fotogrametria cyfrowa 2007/2008

Transkrypt

1 Kstian Pka Aeotiangulacja wkła w amach pzemiotu Fotogametia cfowa 27/28 aganienia Definicja aeotiangulacji ozaje meto Tiangulacja aialna. Aeotiangulacja na autogafach. Aeotiangulacja z niezaleŝnch moeli. snowa fotogametczna. Aeotiangulacja z niezaleŝnch wiązek. Etap aeotiangulacji. Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS. Ctowanie źóeł niepełne KP 27

2 Aeotiangulacja uzgonienie najaziej pawopoonch paametów lu współcznników moelu opisującego związek współzęnch teenowch i współzęnch oazowch punktów homologicznch lu wznaczenie ziou punktów homologicznch na oze połączeniu zjęć/oazów/moeli w jenolitą sieć pzestzenną Niewiaommi w aeo są E i wsp. punktów wznaczanch Cel aeotiangulacji la zjęć lotniczch awniej takie zagęszczenie osnow a kaŝ moel miał min. 4 fotopunkt kamealne zagęszczenie osnow ziś okeślenie elementów oientacji zewnętznej zjęć Aeotiangulacja ma miejsce g licza zjęć > 2 Dla 1 zjęcia- fotogametczne wcięcie wstecz Dla 2 zjęć oientacja moelu KP 27

3 ozaje aeotiangulacji AETIANGULACJA analogowa analitczna cfowa fototiangulacja płaska pzestzenna na autogafach metoa niezaleŝnch moeli metoa niezaleŝnch wiązek KP 27

4 Tiangulacja aialna Polega na kamealnm wznaczeniu płaskich współzęnch punktów la potze pzetwazania zjęć lotniczch fotomap Wkozstuje właściwości kątów miezonch na zjęciu w pkt. chaaktestcznch kąt o wiezchołkach w punktach naiowch są wolne o wpłwu eniwelacji teenowch kąt o wiezchołkach w punktach izocentcznch są wolne o wpłwu nachlenia zjęcia pomięz pkt. naiowm a izocentcznm leŝ punkt najkozstniejsz miezone z niego kąt są liskie kątom miezonm z naiowego i izocentcznego są mało waŝliwe na nachlenie i eniwelacje w paktce jako wiezchołki wiea się szczegół teenowe leŝące wewnątz okęgu zakeślonego z pkt. głównego pomieniem f/4 tzw. p-kt pzśokowe KP 27

5 Tiangulacja aialna 2 1 a 4 3 c a sin sin 4 c sin 2 sin sin sin2 4sin 7sin6 8 sin1 1 sin 2sin5 7 sin 8sin1 3 Etap tiangulacji aialnej: pomia kątów o wiezchołku lisko pkt. głównego wównanie sieci tiangulacjnej tj. wznaczenie popawek o katów 12. I otzmanie najaziej pawopoonch ich watości oliczenie współzęnch pkt. o któch miezono kąt oliczenie w ukłazie szeegu w skali zjeć wpasowanie ukłau szeegu w ukła teenow skęcenie i skala na postawie min. 2 fotopunktów Siatka fototiangulacjna łańcuch ozet KP 27

6 Tiangulacja aialna Punkt i linie chaaktestczne zjęcia lotniczego N ν I LNS N I główna pozioma zjęcia KP 27

7 Aeotiangulacja na autogafach Polega na kamealnm twozeniu moeli steeoskopowch na oze ołączania kolejnego moelu o popzeniego chaakte kokow Dotcz szeegów zaziej loków gólna zasaa uposzczona pokazana la autogafu szeegowego multiple Piewsz moel ma 4 fotopunkt moŝna go zestoić ezwzglęnie ostawiam w autogafie ugie zjęcie piewszego moelu i ostajam o niego tzecie zjęcie oientując go w stosunku o nieuchomego ugiego it. W ten sposó pzenosim z popzeniego moelu na następn oientację pzestzenną i skalę Dochozim o ostatniego moelu któ teŝ ma 4 fotopunkt i owiaujem się jakie są ozieŝności wsp. z moelu foto i wsp. geoezjnch Na postawie ochłek oliczam popawki o połoŝenia pzestzennego nachlenie i skala i ozzucam je popocjonalnie wzłuŝ szeegu wstecz KP 27

8 Aeotiangulacja na autogafach moel 1-2 jest zoientowan wzajemnie i ezwzglęnie moel 2-3 ołączon o moelu 1-2 aam ochłki na ostatnim moelu

9 Aeotiangulacja na autogafach Naastanie łęów w aeotiangulacji szeegowej paaola jako moel łęów koekta wsp. szeegu o popawkę okeśloną z ównania paaoli KP 27

10 Aeotiangulacja analitczna metoa niezaleŝnch moeli Dwa główne etap pzgotowawcz Polega na niezaleŝnm utwozeniu moeli z sąsienich zjęć w szeegu Moele mogą ć twozone na autogafach: analogowch analitcznch cfowch Na autogafie wkonuje się oientację wzajemną kaŝego moelu analogowo lu analitcznie keśla się współzęne pzestzenne w ukłazie lokalnm kaŝego moelu: fotopunktów punktów wiąŝącch po 4 na moel śoków zutów la a. analogowego pomia tch pkt na moelu; la analitcznego pomia wsp. tłowch i oliczenie wsp. moelu z waunku komplananości właściwa aeotiangulacja liczenie paamentów tansfomacji pzestzennej pzesunięcie skala oót pzestzenn 7 niewiaomch na moel tak a: pzetansfomowane wsp. fotopunktów ł ówne wsp. geoezjnm pzetansfomowane wsp. pkt. wiąŝącch la sąsienich moeli ł wzajemnie ówne wsp. wspólnch śoków zutów po tansfomacji powinn się soie ównać KP 27

11 waunek komplananości wektoów p p ϕ ϕ ϕ z watość pzjmuje się jako ówną teoetcznej azie połuŝnej łą wpłwa tlko na skalę moelu la kaŝej pa punktów homologicznch o pomiezonch współzęnch ozpisuje się waunek komplananości powstaje ównanie osewacjne a wznaczć 5 niewiaomch musim pomiezć 5 pa punktów homologicznch z z z p p ' ' ' ' z ' z' z ' ' ' z z z niewiaome Analitczna oientacja wzajemna KP 27

12 a wznaczć 5 niewiaomch musim pomiezć 5 pa punktów homologicznch miez się 6 - w ejonach Guea po wznaczeniu EW następuje uowanie moelu ' λ λ i spawzenie paalaks popzecznej p p ' ' ' ' z ' z' z ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' z z z z m m m λ '' '' '' z z z z m m m λ ' m m ' m z m z ' m m p Analitczna oientacja wzajemna Analitczna oientacja wzajemna KP 27

13 Pkt. pzejściow wiąŝąc m m m m z λ metoa niezaleŝnch moeli - wównanie ównoczesne loku

14 Tansfomacja moeli w ukła teenow z ' z' ' ' z ' ' λ m z m m m m Ω Φ Κ KP 27

15 Aeotiangulacja analitczna metoa niezaleŝnch moeli Dwa główne etap pzgotowawcz Polega na niezaleŝnm utwozeniu moeli z sąsienich zjęć w szeegu wkonuje się oientację wzajemną kaŝego moelu keśla się współzęne pzestzenne w ukłazie lokalnm kaŝego moelu: fotopunktów punktów wiąŝącch po 4 na moel śoków zutów właściwa aeotiangulacja liczenie paamentów tansfomacji pzestzennej pzesunięcie skala oót pzestzenn 7 niewiaomch na moel tak a: pzetansfomowane wsp. fotopunktów ł ówne wsp. geoezjnm pzetansfomowane wsp. pkt. wiąŝącch la sąsienich moeli ł wzajemnie ówne wsp. wspólnch śoków zutów po tansfomacji powinn się soie ównać KP 27

16 okłaność wsokościowa jest słasza o stuacjnej latego co 4-6 az połuŝnch lokalizuje się fotopunkt wsokościowe

17 snowa fotogametczna snowa foto. skłaa się z wszstkich punktów ioącch uział w aeotiangulacji zieli się na polową i kamealną. Polowa osnowa fotogametczna fotopunkt to zió punktów któe mają okeślone współzęne z opowienią okłanością i są jenoznacznie ientfikowane w teenie i na zjęciach. Kamealna osnowa to zió punktów któe są ientfikowane na zjęciach a ich współzęne teenowe są wznaczone poczas aeotiangulacji. snowę kamealną twozą punkt wiąŝące steeogam i szeegi lu punkt wznaczane la innch celów Poział fotopunktów 1. Sgnalizowane sztucznie oaz tzw. natualne szczegół teenowe 2. wg licz okeślonch współzęnch pełne F-punkt znane płaskie P-punkt znane wsokościowe -punkt znane 3. Wg funkcji w aeotiangulacji postawowe właściwe ioące uział w wównaniu kontolne pzeznaczone o spawzenia okłaności wównania aeotiangulacji KP 27

18 snowa fotogametczna asa wou f-pktów natualnch i punktów wiąŝącch naleŝ wieać punkt wznaczone z pzecięcia elementów liniowch kształt pzpominając L T V lu oze ofotogafowane pozwalające na jenoznaczną ientfikację punkt centalne elementów pokcia teenowego w kształcie egulanej figu geometcznej koło elipsa wielokąt foemn o wmiaach kilka az większch o teenowego wmiau piksela. Punkt powinn leŝeć na poziomej lu tlko lekko nachlonej powiezchni teenu najliŝsze sąsieztwo. Pzkła elementów liniowch któch wzajemne pzecięcia są omi punktami: wąskie ow kawęzie óg pojazów o gospoastw kawęzie pakingów pzepustów pzczółków mostów linie na oiskach pakingach ląowiskach znaki poziome malowane na ogach wjątkowo same końcówki linii Śoki geometczne szczegółów o smetcznm kształcie jak: stunie właz o kanałów niewielkie głaz one niewsokie kopce sztuczne lu natualne klom. małe kzaczki. W ugiej kolejności: postaw słupów enegetcznch i telekomunikacjnch niskie ogozenia niewielkie kzaki. NaleŜ unikać pkt. na elementach wstającch na teen w tm naoŝników achów KP 27

19 Fotopunkt sgnalizowane M z /6 < D[cm] < M z /3 D śenica sgnału M z - mianownik skali zjęcia KP 27

20 3 5 B p 4 6 B p Polowa osnowa - pzpaek klasczn snowa fotogametczna KP 27

21 4 B p 6 B p 12 B p Polowa osnowa - pzpaek współczesn uŝe loki wszstkie fotopunkt snowa fotogametczna KP 27

22 Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek

23 Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek Dwa zasanicze etap pomiaow pomia wkonuje się na autogafie cfowm lu analitcznm wkonuje się oientację wewnętzną la kaŝego zjęcia miez się współzęne tłowe fotopunktów i punktów wiąŝącch oliczeniow liczenie elementów oientacji zewnętznej kaŝego zjęcia znalezienie takiego połoŝenia pzestzennego zjęć a: pomienie pochozące o tch samch punktów teenowch pzecinał się pomienie pochozące o tch samch fotopunktów pzecinał się i pzechoził pzez ten punkt w teenie PowŜsze waunki zapisane la wszstkich osewowanch punktów twozą ukła ównań ozwiązwan metoą najmniejszch kwaatów KP 27

24 ω φ 1 c T µ µ µ P P c µ ω ϕ Punktem wjścia jest ównanie kolineaności: z P P Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek KP 27

25 KaŜ pomiezon punkt na zjęciu pozwala ułoŝć wa ównania osewacjne c c 1 c T µ Niewiaome? Fotopunkt 6 Pkt wiąŝąc 9 ϕ ϕ f v ϕ f v ϕ Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek KP 27

26 Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek Pzkła loku 8 zjęć: 2 szeegi kaŝ po 4 zjęcia 6 moeli 2 punktów wiąŝącch fotopunktów A-F. Źóło s. FEG ongwei Sheng KP 27

27 Licza ównań osewacjnch ównania kolineaności : punkt wiąŝące: fotopunkt: azem: 152 Licza niewiaomch: Element oientacji zewnętznej: ; Współzęne pkt. wiąŝącch: azem 18 Licza osewacji naliczowch: Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek Teminologia: Tie points punkt wiąŝące szeegi pomięz soą Pass points punkt wiąŝące zjęcia w szeegach KP 27

28 φ ω φ ω ω φ ω φ ω ω φ ω ω φ ω φ φ φ φ ω cos cos cos sin sin sin cos sin sin cos sin cos cos sin cos cos sin sin sin sin cos cos sin sin sin sin cos cos cos 1 c T µ c µ ω ϕ ϕ ϕ Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek KP 27

29 c c jeśli znam watości pzliŝone niewiaomch to ównania kolineaności moŝna pzestawić w postaci szeegu Taloa: ϕ f f ϕ f f ϕ f v ϕ f v ϕ... f v ϕ ϕ... f v ϕ ϕ Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek KP 27

30 konieczne jest poanie watości pzliŝonch ozwiązanie jest iteacjne kaŝ punkt i pomiezon na zjęciu j - paa ównań osewacjnch: i j j ij ij ij f v i j j ij ij ij f v kaŝ fotopunkt oatkowe tz ównania osewacjne v v v... f v ϕ ϕ... f v ϕ ϕ ϕ Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek KP 27

31 Licza ównań osewacjnch ównania kolineaności: punkt wiąŝące: fotopunkt: oatkowe ównania la fotopunktów fotopunkt: azem: Licza niewiaomch: element oientacji zewnętznej: ; współzęne pkt. wiąŝącch: wównane wsp. fotopunktów: azem Licza osewacji naliczowch: Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek Teminologia: Tie points punkt wiąŝące szeegi pomięz soą Pass points punkt wiąŝące zjęcia w szeegach KP 27

32 M L c c M L c c L M M c L M M c Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek KP 27

33 Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek 1. Pojekt osnow fotogametcznej Etap aeotiangulacji pełn poces 2. Bezpośeni pomia współzęnch fotopunktów 3. Inicjacja pojektu na stacji fotogametcznej: zakes oszaow pokcie połuŝne/popzeczne licza szeegów ścieŝki ostępu o zjęć wpowazenie anch z metki kame eklaacja okłaności fotopunktów i pomiau na zjęciach 4. Pomia znaczków tłowch i pkt. osnow fotogametcznej na zjęciach 5. liczenie współzęnch tłowch pomiezonch punktów oientacja wewnętzna 6. kontolne oliczenie elementów oientacji wzajemnej 7. Wównanie aeotiangulacji KP 27

34 Aeotiangulacja metoą niezaleŝnch wiązek Pojekt aeo element ktczne stategia lokalizacji fotopunktów pojektowanie 2 popozcji głównej i ezewowej la kaŝego ejonu zasaa wou pkt. wiąŝącch min 3 w pasie potójnego pokcia często powójne p-kt w pasie pokcia szeegów moŝliwość pomiau pkt wiąŝącch na wszstkich zjęciach na któch się owzoował pomocn poglą o sześciu zjęć naaz gęstość i lokalizacja pkt kontolnch połowa licz fotopunktów zasaa nazwania zjęć plików np.. _ ; gzie n szeegu - kolejne zjęcie w szeegu zasaa numeacji pkt. osnow fotogametcznej wzajemne wóŝnienie fotopunktów i wiąŝącch Pomia znaczki tłowe fotopunkt punkt wiąŝące punkt kontolne punkt wznaczane np. osnowa III klas pkt- upzenio sgnalizowane KP 27

35 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS KP 27

36 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS INS/IMU skłaa się z 3 laseowch Ŝoskopów i 3 pzspieszeniomiez. śoskop są wzajemnie otogonalne wznaczają tz kieunki. Pzspieszeniomieze okeślają zmian pękości w tch kieunkach na postawie czego wznaczane są pzemieszczenia kątowe. KP 27

37 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS Ekscent pomięz kameą GPS INS MK-Top C3 KP 27

38 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS µ µ P P - maciez tansfomacji z ukłau kame o ukłau teenowego - wekto współzęnch w ukłazie teenowm postokątnm ukłazie wsp. płaskich oaz H ENH z P H / N / P µ P P µ e n n c E / c n e n - maciez tansfomacji z ukłau kame c o ukłau pokłaowego samolotu -o - maciez tansfomacji z ukłau pokłaowego o ukłau nawigacjnego n - maciez tansfomacji z ukłau nawigacjnego n o ukłau geocentcznego e wekto współzęnch w ukłazie geocentcznm ECEF KP 27

39 c Ukła: pokłaow i kame c z z c α α α α α α Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS g oś tłowa jest pawie ównoległa o osi ukłau pokłaowego KP 27

40 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS Pokłaowe pomia kątów oientującch są onoszone o ukłau nawigacjnego Inetial otations AINC 75 n H P aw / Heaing Pitch oll n n n n n ukła nawigacjn { H P } { ϕ M. Bäumke an F.J. Heimes

41 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS µ P P µ e n n c e n φ λ n n n - ukła nawigacjn topocentczn e e e - ukła światow geocentczn ECEF KP 27

42 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS µ µ P P wekto współzęnch w ukłazie teenowm postokątnm ukłazie wsp. płaskich oaz H Jest to ukła zefomowan owzoowanie wpowaza zniekształcenia TAK JEST µ P P µ wekto współzęnch w ukłazie geocentcznm ECEF zeczwista pzestzeń 3D nie ma potze usuwania wpłwu kzwizn iemi e n n c TAK BĘDIE p T e µ µ T P P wekto współzęnch w ukłazie teenowm postokątnm ukłazie wsp. T p e p e T φ λ efinicje _ wsp. p._ wsp. H e n n c płaskich plus H Pzejściowo TAK JEST tansfomacja z ukłau geocentcznego o ukłau wsp. postokątnch płaskich i wsp. wsokościowch { H P } { ϕ KP 27

43 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS { H P } { ϕ

44 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS Koekcja łęów sstematcznch GPS i INS Moel łęów: cznnik stał pzesunięcie shift cznnik zaleŝn o czasu znos - ift ~ o o o t to shift o ift ~ o o o t to shift o ift ~ o o o t to shift shift o ift ~ t to θ ~ ϕ ϕ ϕ t to ϕ shift ~ t to shift ift ift ift ~ p p p t t o koekcja oll Pitch Hea t Doatkowe ównania pseuo-osewacjne w pocesie aeotiangulacji G GPS i INS po sześć la kaŝego pofilu Pofil szeeg ługie szeegi zielone na kótsze pofile KP 27

45 Licza ównań osewacjnch Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS ównania kolineaności: punkt wiąŝące: fotopunkt: oatkowe ównania fotopunkt: śoki zutów kąt HP: azem: Licza niewiaomch: element oientacji zewnętznej: ; współzęne pkt. wiąŝącch: wównane wsp. fotopunktów: koekcja łęów sstematcznch śoków zutów: koekcja łęów sstematcznch katów HP: azem Licza osewacji naliczowch: Doatkowe kozści: znane oe watości pzliŝone wsp. śoków zutów znane oe watości pzliŝone kątowch el. oientacji zewnętznej moŝliwe większe wchlenie kame o pionu loki zjęć nie muszą ć egulane mniejsza licza iteacji KP 27

46 Aeotiangulacja z osewacjami GPS i INS aleta INS : pomia niezaleŝn o GPS okeśla pozcję i nachlenie wsoka częstotliwość Waa INS: Stata okłaności z upłwem czasu ift aleta GPS: Wsoka okłaność ezwzglęna Waa GPS: niska częstotliwość polem nieoznaczoności KP 27