单像空间摄影测量后方交会程序代码(vc++).doc

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单像空间后方交会程序
西南交通大学 土木工程学院 测绘工程 张慧鑫 学号：20030593
输入文件形式如下：

C++源程序如下：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cmath>
#include <string>
#include <iomanip>
using namespace std;
const int n=6;
void inverse (double c[n][n]);
template<typename T1,typename T2>void transpose (T1*mat1,T2*mat2,int a,int b);
template<typename T1,typename T2>void multi(T1*mat1,T2 * mat2,T2 * result,int a,int b,int c);
template<typename T>void input (T*mat,int a,int b);
template<typename T>void output(T*mat,char*s,int a,int b);
int main()
{
ofstream outFile;
cout.precision(5);
double x0=0.0, y0=0.0; double fk=0.15324; //内方位元素
double m=39689; //估算比例尺
double B[4][5]={0.0},R[3][3],XG[6][1],AT[6][8],ATA[6][6],ATL[6][1];
input (B,4,5); //从文件中读取控制点的影像坐标和地面坐标，存入数组B
double Xs=0.0, Ys=0.0, Zs=0.0,Q=0.0,W=0.0,K=0.0;
double X,Y,Z,L[8][1],A[8][6];
//确定未知数的出始值
for(int i=0;i<4;i++)
{Xs=Xs+B[i][2];
Ys=Ys+B[i][3];
Zs=Zs+B[i][4];
}
Xs=Xs/4; Ys=Ys/4; Zs=Zs/4+m*fk;
int f=0;
do//迭代计算
{f++;
//组成旋转矩阵
R[0][0]=cos(Q)*cos(K)-sin(Q)*sin(W)*sin(K);
R[0][1]=-cos(Q)*sin(K)-sin(Q)*sin(W)*cos(K);
R[0][2]=-sin(Q)*cos(W);
R[1][0]=cos(W)*sin(K);
R[1][1]=cos(W)*cos(K);
R[1][2]=-sin(W);
R[2][0]=sin(Q)*cos(K)+cos(Q)*sin(W)*sin(K);
R[2][1]=-sin(Q)*sin(K)+cos(Q)*sin(W)*cos(K);
R[2][2]=cos(Q)*cos(W);
//计算系数阵和常数项
for(int i=0,k=0,j=0;i<=3;i++,k++,j++)
{
X=R[0][0]*(B[i][2]-Xs)+R[1][0]*(B[i][3]-Ys)+R[2][0]*(B[i][4]-Zs);
Y=R[0][1]*(B[i][2]-Xs)+R[1][1]*(B[i][3]-Ys)+R[2][1]*(B[i][4]-Zs);
Z=R[0][2]*(B[i][2]-Xs)+R[1][2]*(B[i][3]-Ys)+R[2][2]*(B[i][4]-Zs);
L[j][0]=B[i][0]-(x0-fk*X/Z);
L[j+1][0]=B[i][1]-(y0-fk*Y/Z);
j++;
A[k][0]=(R[0][0]*fk+R[0][2]*(B[i][0]-x0))/Z;
A[k][1]=(R[1][0]*fk+R[1][2]*(B[i][0]-x0))/Z;
A[k][2]=(R[2][0]*fk+R[2][2]*(B[i][0]-x0))/Z;
A[k][3]=(B[i][1]-y0)*sin(W)-((B[i][0]-x0)*((B[i][0]-x0)*cos(K)-(B[i][1]-y0)*sin(K))/fk+fk*cos(K))*cos(W);
A[k][4]=-fk*sin(K)-(B[i][0]-x0)*((B[i][0]-x0)*sin(K)+(B[i][1]-y0)*cos(K))/fk;
A[k][5]=B[i][1]-y0;
A[k+1][0]=(R[0][1]*fk+R[0][2]*(B[i][1]-y0))/Z;
A[k+1][1]=(R[1][1]*fk+R[1][2]*(B[i][1]-y0))/Z;
A[k+1][2]=(R[2][1]*fk+R[2][2]*(B[i][1]-y0))/Z;
A[k+1][3]=-(B[i][0]-x0)*sin(W)-((B[i][1]-y0)*((B[i][0]-x0)*cos(K)-(B[i][1]-y0)*sin(K))/fk-fk*sin(K))*cos(W);
A[k+1][4]=-fk*cos(K)-(B[i][1]-y0)*((B[i][0]-x0)*sin(K)+(B[i][1]-y0)*cos(K))/fk;
A[k+1][5]=-(B[i][0]-x0);
k++;
}
transpose(A,AT,6,8);
multi(AT,A,ATA,6,8,6);
inverse(ATA);
multi(AT,L,ATL,6,8,1);
multi(ATA,ATL,XG,6,6,1);
Xs=Xs+XG[0][0]; Ys=Ys+XG[1][0]; Zs=Zs+XG[2][0];
Q=Q+XG[3][0]; W=W+XG[4][0]; K=K+XG[5][0];
}while(XG[3][0]>=6.0/206265.0||XG[4][0]>=6.0/206265.0||XG[5][0]>=6.0/206265.0);
cout<<"迭代次数为："<<f<<endl;
//精度评定
double AXG[8][1],V[8][1],VT[1][8],VTV[1][1],m0,D[6][6];
multi(A,XG,AXG,8,6,1);
for( i=0;i<8;i++) //计算改正数
V[i][0]=AXG[i][0]-L[i][0];
transpose (V,VT,1,8);
multi(VT,V,VTV,1,8,1);
m0=VTV[0][0]/2;
for(i=0;i<6;i++)
for(int j=0;j<6;j++)
D[i][j]=m0*ATA[i][j];
//屏幕输出误差方程系数阵、常数项、改正数
output(A,"误差方程系数阵A为：",8,6);
output(L,"常数项L为：",8,1);
output(XG,"改正数为：",6,1);
outFile.open("aim.txt",ios::app); //打开并添加aim.txt文件
outFile.precision(10);
//以文件的形式输出像片外方位元素、旋转矩阵、方差阵
outFile<<"一、像片的外方位元素为："<<endl<<endl;
outFile<<setw(10)<<"Xs="<<Xs<<setw(10)<<"Ys="<<Ys<<setw(10)<<"Zs="
<<Zs<<endl;
outFile<<setw(20)<<"航向倾角为："<<Q<<setw(10)<<
"旁向倾角为："<<W<<setw(10)<<"像片旋角为："<<K<<endl;
outFile<<endl<<"二、旋转矩阵R为:"<<endl<<endl;
for( i=0;i<3;i++)
{for(int j=0;j<3;j++)
outFile<<setw(25)<<R[i][j]<<setw(25);
outFile<<endl;
}
outFile<<endl;
outFile<<setw(0)<<"三、精度评定结果为："<<endl;
outFile.precision(5);
for(i=0;i<6;i++)
{for(int j=0;j<6;j++)
outFile<<setw(14)<<D[i][j]<<setw(14);
outFile<<endl;
}
outFile.close();
return 0;
}

template<typename T1,typename T2>void transpose(T1*mat1,T2*mat2,int a,int b)
{ int i,j;
for(i=0;i<b;i++)
for(j=0;j<a;j++)
mat2[j][i]=mat1[i][j];
return;
}
template<typename T1,typename T2>void multi(T1*mat1,T2 * mat2,T2 * result,int a,int b,int c)
{ int i,j,k;
for(i=0;i<a;i++)
{for(j=0;j<c;j++)
{result[i][j]=0;
for(k=0;k<b;k++)
result[i][j]+=mat1[i][k]*mat2[k][j];
}
}
return;
}
template <typename T>void input (T*mat,int a,int b)
{ ifstream inFile;
inFile.open("控制点坐标.txt");
while(!inFile.eof())
{for (int i=0;i<a;i++)
for(int j=0;j<b;j++)
inFile>>mat[i][j];
}
inFile.close();
return;
}
template<typename T>void output(T*mat,char*s,int a,int b)
{ cout<<setw(15)<<s<<endl;
for(int i=0;i<a;i++)
{for(int j=0;j<b;j++)
cout<<setw(13)<<mat[i][j];
cout<<endl;
}
return;
}
void inverse(double c[n][n])
{ int i,j,h,k;
double p;
double q[n][12];
for(i=0;i<n;i++)//构造高斯矩阵
for(j=0;j<n;j++)
q[i][j]=c[i][j];
for(i=0;i<n;i++)
for(j=n;j<12;j++)
{if(i+6==j)
q[i][j]=1;
else
q[i][j]=0;}
for(h=k=0;k<n-1;k++,h++)//消去对角线以下的数据
for(i=k+1;i<n;i++)
{if(q[i][h]==0)
continue;
p=q[k][h]/q[i][h];
for(j=0;j<12;j++)
{ q[i][j]*=p;
q[i][j]-=q[k][j];
}
}
for(h=k=n-1;k>0;k--,h--) // 消去对角线以上的数据
for(i=k-1;i>=0;i--)
{if(q[i][h]==0)
continue;
p=q[k][h]/q[i][h];
for(j=0;j<12;j++)
{q[i][j]*=p;
q[i][j]-=q[k][j];}}
for(i=0;i<n;i++)//将对角线上数据化为1
{ p=1.0/q[i][i];
for(j=0;j<12;j++)
q[i][j]*=p;}
for(i=0;i<n;i++) //提取逆矩阵
for(j=0;j<n;j++)
c[i][j]=q[i][j+6];
}

程序的结果输出如下：（包括文本输出结果和荧屏输出中间数据）

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