GPS與RS的集成

1、遙感（Remote Sensing）在不直接接觸的情況下，利用遙感器對(duì)目標(biāo)或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離探測(cè)和感知的一種技術(shù)，它根據(jù)不同物體對(duì)波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，識(shí)別地面上各類(lèi)地物。全球定位系統(tǒng)（GPS, Global Position System）利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量的定位、導(dǎo)航技術(shù)，英文也稱(chēng)為 Navigation Satellite Timing and Ranging導(dǎo)航衛(wèi)星測(cè)時(shí)和測(cè)距，由美國(guó)軍方組織研制建立，從 1973 年開(kāi)始實(shí)施，到九十年代初完成。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位遙感中的目標(biāo)定位一直都依賴于地面控制點(diǎn)，如果要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無(wú)地面控制的遙感目標(biāo)定位

2、，則需要通過(guò)GPS記錄遙感影像瞬間的方位元素。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量GPS與RS的集成技術(shù)主要是利用GPS的精確定位功能為RS影像提供實(shí)時(shí)處理與快速編碼，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地測(cè)量坐標(biāo)。目前GPS動(dòng)態(tài)相位差分已用于航空/航天攝影測(cè)量進(jìn)行無(wú)地面空中三角測(cè)量，并用于生產(chǎn)，從而大大提高工作效率和精度。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量航空攝影測(cè)量：也稱(chēng)為空中三角測(cè)量，利用像片內(nèi)在的幾何特性，在室內(nèi)加密控制點(diǎn)的方法。即利用連續(xù)攝取的具有一定重疊的航攝像片，依據(jù)少量野外控制點(diǎn)，以攝影測(cè)量方法建立同實(shí)地相應(yīng)的航線模型或區(qū)域網(wǎng)模型，從而獲取加密點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。主要用于測(cè)地形圖

3、。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量工作可分為兩大主要部分：第一部分是數(shù)據(jù)采集，包括轉(zhuǎn)點(diǎn)、像點(diǎn)坐標(biāo)或模型點(diǎn)坐標(biāo)量測(cè)、坐標(biāo)規(guī)化和預(yù)改正。第二部分是數(shù)據(jù)處理，一般為區(qū)域網(wǎng)平差，平差過(guò)程中要引入非攝影測(cè)量信息，主要是地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，使空中三角測(cè)量網(wǎng)納入規(guī)定的坐標(biāo)系，同時(shí)對(duì)像片系統(tǒng)誤差進(jìn)行有效地改正。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量空中三角測(cè)量分為利用光學(xué)機(jī)械實(shí)現(xiàn)的模擬法和利用電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的解析法兩類(lèi)。模擬法依靠人工選點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)和在航測(cè)儀器上人工量測(cè)獲得像點(diǎn)像片坐標(biāo)或模型坐標(biāo)；解析法則根據(jù)像片上的像點(diǎn)坐標(biāo)同地面點(diǎn)坐標(biāo)的解析關(guān)系構(gòu)成攝影測(cè)量網(wǎng)的空中三角測(cè)量。建立攝影測(cè)量網(wǎng)和平差

4、計(jì)算等工作都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量人工因素正是阻礙攝影測(cè)量向數(shù)字化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化發(fā)展的難點(diǎn)之一。隨著GPS輔助空中三角測(cè)量和自動(dòng)空中三角測(cè)量的成功研制，加上自動(dòng)粗差探測(cè)技術(shù)，我們已在解析空中三角測(cè)量走向全自動(dòng)化方面奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量另一方面，通過(guò)GPS輔助空中三角測(cè)量和全數(shù)字化自動(dòng)攝影測(cè)量的集成，已可使外業(yè)控制到內(nèi)業(yè)加密、快速獲取地面DEM、數(shù)字正射影像與數(shù)字線劃圖的過(guò)程更加高效。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量GPS輔助空中三角測(cè)量：5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量是指利用機(jī)載G

5、PS接收機(jī)與地面基準(zhǔn)點(diǎn)的GPS接收機(jī)同時(shí)、快速、連續(xù)地記錄相同的GPS衛(wèi)星信號(hào)，通過(guò)相對(duì)定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理獲取攝影機(jī)曝光時(shí)刻攝站的高精度三維坐標(biāo)，將其作為區(qū)域網(wǎng)平差中的附加非攝影測(cè)量觀測(cè)值，以空中控制取代或減少地面控制，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型和算法，整體確定點(diǎn)位并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的理論、技術(shù)和方法。采用多片影像匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)技術(shù)取代常規(guī)航測(cè)中像點(diǎn)坐標(biāo)的人工量測(cè)，由GPS動(dòng)態(tài)差分技術(shù)獲取GPS攝站坐標(biāo)，以空中控制取代或減少地面控制，即可使解析空中三角測(cè)量實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量GPS輔助的全自動(dòng)空中三角測(cè)量作業(yè)流程為：（1）利用機(jī)載GPS接收機(jī)與地面參考點(diǎn)的

6、GPS接收機(jī)同時(shí)、快速、連續(xù)地記錄相同的GPS衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)在機(jī)載GPS接收機(jī)記錄數(shù)據(jù)中加入攝影瞬間的時(shí)標(biāo)信號(hào)。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量（2）利用后處理軟件進(jìn)行離線數(shù)據(jù)后處理，內(nèi)插獲得攝影瞬間GPS天線相位中心的三維坐標(biāo)。（3）利用自動(dòng)空中三角測(cè)量中的多片影像匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)技術(shù)，對(duì)數(shù)字化后的影像進(jìn)行整體影像匹配，獲得較常規(guī)數(shù)量多、精度高、可靠性好的模型連接點(diǎn)的像片坐標(biāo)。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量（4）由上所得的GPS攝站坐標(biāo)、連接點(diǎn)像片坐標(biāo)，外加攝影機(jī)數(shù)據(jù)，必要時(shí)加入少量地面控制，進(jìn)行攝影測(cè)量與非攝影測(cè)量觀測(cè)值的聯(lián)合平差，求解加密點(diǎn)坐標(biāo)(物方坐標(biāo)系)或像

7、片定向參數(shù)。5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量輔助空中三角測(cè)量常規(guī)空中三角測(cè)量與GPS輔助全自動(dòng)空中三角測(cè)量5.1 GPS輔助空中三角測(cè)量5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位GPS在遙感調(diào)查中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面：在遙感圖像上識(shí)別出橋梁、河流匯合處以及村莊這些能作為地面控制點(diǎn)的地物，然后到實(shí)地，利用GPS確定每一控制點(diǎn)的實(shí)際位置（經(jīng)緯度等），進(jìn)而對(duì)圖像進(jìn)行幾何糾正和投影變換；5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位GPS在遙感調(diào)查中的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面：對(duì)圖像上的樣本像元，根據(jù)它們的空間坐標(biāo)，利用GPS進(jìn)行實(shí)地定位，確定樣本像元對(duì)應(yīng)的地面類(lèi)型，并用于分類(lèi)。5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位GP

8、S用于樣本像元地面定位：美國(guó)曾利用SPOT數(shù)據(jù)與GPS相結(jié)合方法進(jìn)行佛 羅 里 達(dá) 州 南 部 濕 地 的 土 地 覆 蓋 調(diào) 查（1994）。5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位調(diào)查首先是利用ERDAS軟件對(duì)SPOT數(shù)據(jù)進(jìn)行非監(jiān)督分類(lèi)，聚類(lèi)數(shù)的確定是基于分類(lèi)結(jié)果圖上每一聚類(lèi)都能找出同質(zhì)區(qū)域，以便利用GPS進(jìn)行野外驗(yàn)證，通過(guò)試驗(yàn)，最后確定的分類(lèi)數(shù)為30。5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位利用20個(gè)均勻分布的地面控制點(diǎn)把圖像糾正到UTM地圖投影。首先是在圖像上找到對(duì)應(yīng)地面控制點(diǎn)的像元，利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)圖像像元的位置數(shù)據(jù)計(jì)算變換矩陣，產(chǎn)生一個(gè)系數(shù)文件，利用一階變換計(jì)算出每

9、個(gè)像元變化后坐標(biāo)（均方根誤差為0.4個(gè)像元），利用最近鄰再采樣法進(jìn)行像元值內(nèi)插。5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位為獲得像元點(diǎn)地面實(shí)況，在經(jīng)過(guò)糾正的圖像上選擇驗(yàn)證點(diǎn)，30個(gè)非監(jiān)督分類(lèi)類(lèi)型盡可能每一個(gè)選擇5個(gè)點(diǎn)，每一個(gè)點(diǎn)必須位于至少33像元的同質(zhì)圖斑中心，這樣做是考慮到圖像像元的位置本身存在著誤差（均方根誤差為0.4個(gè)像元）以及GPS定位誤差，最后從圖像上選擇了 129個(gè)點(diǎn)。5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)圖像上選擇的每一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行野外驗(yàn)證，野外驗(yàn)證利用GPS定位，通過(guò)目視方法估算大約2020m2范圍內(nèi)每一土地覆蓋類(lèi)型的比例。5.2 對(duì)地觀測(cè)的直接定位對(duì)地觀測(cè)的直接定位通過(guò)對(duì)驗(yàn)證點(diǎn)的實(shí)地狀況分析，最后歸納出19個(gè)土地覆蓋類(lèi)型。129個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)被歸類(lèi)到這19種土地覆