前面提到通过两台经纬仪互瞄和测量一参考尺度,再通过空间解析计算求得两经纬仪的相互位置关系。实际上这就是确定R和T的过程。它是通过调水平后互瞄使得R=E,Tz=0,即两经纬仪之间只存在纯平移关系,该过程是人为调整的过程;再对一已知精确长度值的基准标尺进行测量反算出Tx=b,Ty=h,这时T=(bh 0)T。只要将此R、T值代入式(8),并将像面坐标值改为角度值就可得到传统的空间前方交会模型。因此,我们可认为传统的数学模型是所建立的新模型的特例。下面讨论一般过程的R和T值的确定。
从式(8)中我们得到
(Tx-XbTz)[Yb(r7Xa+r8Ya+r9)-(r4Xa+r5Ya+r6)]
=(Ty-YbTz)[Xb(r7Xa+r8Ya+r9)-(r1Xa+r2Ya+r3)] (9)
式(9)是一个含有12个未知数Tx、Ty、Tz及r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9的非线性方程。对Tx、Ty、Tz而言它是齐次的。所以,我们只能求得含有比例因子的T。在求得T(含有比例因子)和R以后,可利用式(8)对每个观测点求得带有比例因子的zwi。
设T′=αT,根据坐标系的选择法可知Tx≠0,我们选择α=1/Tx。于是有
T′=(1 Ty′ Tz′)T (10)
这样,式(10)可认为是一个含有11个未知数Ty′、Tz′及r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9的非线性方程,用函数f(x)=0来描述,其中
x=(Ty′,Tz′,r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9)
另外,r1~r9构成的旋转矩阵R是正交的,因而具有六个正交约束条件并由此可构造如下罚函数
其中,M1~M6为罚因子,从而得到无约束最优目标函数为(www.daowen.com)
由式(8)不难求出
或
对于Pi点的空间位置分别为(xwi,ywi,zwi)、(xbi,ybi,zbi),对应的像面坐标分别为(Xai,Yai)、(Xbi,Ybi),其间的关系已描述过。因此,根据透视投影特点,我们可将空间点Pi、Pj间的距离Dij表示为
(zwiXai-zwjXaj)2+(zwiYai-zwjYaj)2+(zwi-zwj)2=D2ij (13)前面提到,我们只能先求得带有比例因子的zw,即zw′=αzw。则式(13)可改写为
(z′wiXai-z′wjXaj)2+(z′wiYai-z′wjYaj)2+(z′wi-z′wj)2=α2D2ij (14)
一旦x已知,根据任两点间的已知距离值Dij就可由下式求得比例因子α,即
比例因子符号α由坐标选择法决定。这样平移矢量T可由下式确定
至此我们确定出旋转矩阵R和平移矢量T。
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