### 单像空间摄影测量后方交会程序代码(VC++)
#### 概述
本文将详细介绍一份关于单像空间摄影测量后方交会的程序代码,该代码使用C++编写,并在西南交通大学土木工程学院测绘工程专业进行研究与实践。单像空间后方交会在摄影测量领域具有重要的应用价值,它可以通过分析单个图像来确定相机的位置和姿态,以及场景中的某些三维点坐标。本程序主要处理了以下关键步骤:
1. **输入数据**:包括控制点的影像坐标和地面坐标。
2. **迭代计算**:利用初始估计值逐步优化相机位置、姿态参数等。
3. **旋转矩阵构建**:根据迭代得到的角度参数构建旋转矩阵。
4. **系数阵和常数项计算**:用于求解未知数的线性方程组。
#### 输入数据格式
输入文件包含控制点的影像坐标(像素坐标)和相应的地面坐标。具体格式如下所示:
```
[pic]
```
这里`[pic]`代表具体的数值对,每一对由影像坐标和对应的地面坐标组成,例如:
```
xi yi Xg Yg Zg
...
```
其中`xi`和`yi`表示第i个控制点的影像坐标;`Xg`, `Yg`, 和`Zg`表示其地面坐标。
#### C++源程序解析
本程序采用模板编程技术来提高代码复用性与灵活性,并且运用了一些基本的数学库函数,如`cmath`来进行必要的数学运算。
1. **变量定义**
- 内方位元素`x0`, `y0`, 和焦距`fk`。
- 估算的比例尺`m`。
- 控制点信息矩阵`B`。
- 旋转矩阵`R`。
- 未知数矩阵`XG`。
- 临时矩阵`AT`、`ATA`、`ATL`。
2. **读取控制点数据**
通过`input()`函数从文件中读取控制点的影像坐标和地面坐标,并存储在数组`B`中。
3. **确定未知数的初始值**
- 计算所有地面坐标的平均值`Xs`, `Ys`, `Zs`作为初始估计值的一部分。
- 根据这些平均值及其它已知参数(如焦距`fk`),设定初始的相机位置和姿态参数。
4. **迭代计算**
- 使用`do...while`循环进行迭代计算,直到满足终止条件为止。
- 在每次迭代过程中,首先构建新的旋转矩阵`R`。
- 然后根据当前的旋转矩阵计算系数矩阵`A`和常数项向量`L`。
5. **系数矩阵和常数项计算**
- 对于每个控制点,根据旋转矩阵和相机模型计算相应的系数矩阵`A`和常数项向量`L`。
- 这些系数和常数项用于后续的线性方程组求解,从而进一步更新相机位置和姿态参数的估计值。
#### 总结
这份C++程序提供了完整的单像空间摄影测量后方交会的实现方法,包括了数据读取、初始值设定、迭代计算过程以及最终结果的输出。通过对程序的逐行解析,我们可以清楚地了解到整个计算流程及其背后的数学原理。这种技术在测绘、遥感等领域有着广泛的应用前景,尤其是在需要从单一图像中恢复三维信息的情况下尤为有用。
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