利用数字地图计算像片方位元素和建筑物高度的方法

摘要

本发明提供了一种利用数字地图计算像片方位元素和建筑物高度的方法，该方法包括如下步骤：步骤S1：拍摄包括完整建筑物的数码像片，获取该建筑物区域的数字地图，数码像片设有像片二维坐标系，数字地图设有数字地图坐标系；步骤S2：数字地图上一点对应于数码像片中建筑物墙边上的多个点，根据建筑物的层状结构，给不同高度的墙角点假定一个高程数据，墙角点为像片控制点，获取像片控制点分别在像片二维坐标系中和数字地图坐标系中的坐标；获取像片像主点的在像片二维坐标系中的坐标，像片像主点为摄影物镜中心在像片上的垂足点。该方法外业工作量小，代价低，精度高。

主权项

1、一种利用数字地图计算像片方位元素和建筑物高度的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：拍摄包括完整建筑物的数码像片，获取该建筑物区域的数字地图，数码像片设有像片二维坐标系，数字地图设有数字地图坐标系；步骤2：数字地图上一点对应于数码像片中建筑物墙边上的多个点，根据建筑物的层状结构，给不同高度的墙角点假定一个高程数据，墙角点为像片控制点，获取像片控制点分别在像片二维坐标系中和数字地图坐标系中的坐标；获取像片像主点的在像片二维坐标系中的坐标，像片像主点为摄影物镜中心在像片上的垂足点；步骤3：建立摄影测量坐标系D-X_DY_DZ_D，该摄影测量坐标系以近似的摄影点位置为原点、实地东方向为X轴、垂直向上方向为Y轴、实地南方向为Z轴的右手三维空间坐标系，将像片控制点在数字地图坐标系中的坐标转换为摄影测量坐标系中的坐标，该转换过程分为平移、Y轴和Z轴互换以及平面旋转四个步骤，其中平移、Y轴和Z轴互换用方法为：式1平面旋转方法为：$\left\{\begin{array}{c}{X}_t=X_D\cos \left(\alpha \right)+Z_D\sin \left(\alpha \right)\\ Y_t=Y_D\\ Z_t=-X_D\sin \left(\alpha \right)+Z_D\cos \left(\alpha \right)\end{array}\right.$          式2式中；X_DY_DZ_D代表像片控制点的地图坐标平移至以D为原点的坐标；X_图Y_图Z_图代表像片控制点的数字地图坐标系的坐标；代表摄影测量坐标原点D的地图坐标；X_tY_tZ_t代表像片控制点的摄影测量坐标系中的坐标；α代表摄影时的摄影方向的地面方位角；步骤4：根据摄影测量中的共线方程计算像片的方位元素和建筑物高度；像片的方位元素包括摄影位置(X_S、Y_S、Z_S)，摄影的侧滚角摄影俯仰角ω和像片旋转角κ，f摄影物镜焦距，像片像主点的图像坐标(x₀、y₀)；摄影点位置(X_S、Y_S、Z_S)，以X_外直来表示；X_S、Y_S、Z_S分别表示摄影点在摄影测量坐标中的三维坐标；摄影的侧滚角摄影俯仰角ω和像片旋转角κ以X_外角来表示；f为摄影物镜焦距，x₀、y₀为像片像主点即物镜中心在像片上的垂足点的图像坐标，f、x₀、y₀，以X_内来表示；影像畸变系数κ₁，以X_畸变来表示；未知点空间坐标(X_D、Y_D、Z_D)，以X_未知点来表示；计算方程为：式中：V_x、V_y为误差方程式的改正数；按未知数分类用矩阵表示为：V＝AX_外直+BX_外角+CX_内+DX_畸变+EX_未知点-L            式4式中：V为误差方程式的改正数矩阵；      L为误差方程式常数项矩阵；      X_未知点中包含了建筑物高度的未知数；然后按最小二乘法原理可以计算各个未知数。