GPS與RS的集成

1、遙感（Remote Sensing）在不直接接觸的情況下，利用遙感器對目標(biāo)或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離探測和感知的一種技術(shù)，它根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，識(shí)別地面上各類地物。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)位測量的定位、導(dǎo)航技術(shù)，英文也稱為 Navigation Satellite Timing and Ranging導(dǎo)航衛(wèi)星測時(shí)和測距，由美國軍方組織研制建立，從 1973 年開始實(shí)施，到九十年代初完成。5.1 GPS輔助空中三角測量5.2 對地觀測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)無地面控制的遙感目標(biāo)定位

2、，則需要通過GPS記錄遙感影像瞬間的方位元素。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量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/航天攝影測量進(jìn)行無地面空中三角測量，并用于生產(chǎn)，從而大大提高工作效率和精度。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量航空攝影測量：也稱為空中三角測量，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。主要用于測地形圖

3、。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測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、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，平差過程中要引入非攝影測量信息，主要是地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，使空中三角測量網(wǎng)納入規(guī)定的坐標(biāo)系，同時(shí)對像片系統(tǒng)誤差進(jìn)行有效地改正。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量空中三角測量分為利用光學(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。模擬法依靠人工選點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)和在航測儀器上人工量測獲得像點(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)成攝影測量網(wǎng)的空中三角測量。建立攝影測量網(wǎng)和平差

4、計(jì)算等工作都由計(jì)算機(jī)來完成。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量人工因素正是阻礙攝影測量向數(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輔助空中三角測量和自動(dòng)空中三角測量的成功研制，加上自動(dòng)粗差探測技術(shù)，我們已在解析空中三角測量走向全自動(dòng)化方面奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量另一方面，通過GPS輔助空中三角測量和全數(shù)字化自動(dòng)攝影測量的集成，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)字線劃圖的過程更加高效。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量GPS輔助空中三角測量：5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量是指利用機(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)，通過相對定位技術(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量觀測值，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)航測中像點(diǎn)坐標(biāo)的人工量測，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量實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。5.1 GPS輔助空中三角測量輔助空中三角測量GPS輔助的全自動(dòng)空中三角測量作業(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輔助空中三角測量輔助空中三角測量（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)空中三角測量中的多片影像匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)技術(shù)，對數(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輔助空中三角測量輔助空中三角測量（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)行攝影測量與非攝影測量觀測值的聯(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輔助空中三角測量輔助空中三角測量常規(guī)空中三角測量與GPS輔助全自動(dòng)空中三角測量5.1 GPS輔助空中三角測量5.2 對地觀測的直接定位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)而對圖像進(jìn)行幾何糾正和投影變換；5.2 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位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，確定樣本像元對應(yīng)的地面類型，并用于分類。5.2 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位GP

8、S用于樣本像元地面定位：美國曾利用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 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位調(diào)查首先是利用ERDAS軟件對SPOT數(shù)據(jù)進(jìn)行非監(jiān)督分類，聚類數(shù)的確定是基于分類結(jié)果圖上每一聚類都能找出同質(zhì)區(qū)域，以便利用GPS進(jìn)行野外驗(yàn)證，通過試驗(yàn)，最后確定的分類數(shù)為30。5.2 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位利用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 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位為獲得像元點(diǎn)地面實(shí)況，在經(jīng)過糾正的圖像上選擇驗(yàn)證點(diǎn)，30個(gè)非監(jiān)督分類類型盡可能每一個(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 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位對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，通過目視方法估算大約2020m2范圍內(nèi)每一土地覆蓋類型的比例。5.2 對地觀測的直接定位對地觀測的直接定位通過對驗(yàn)證點(diǎn)的實(shí)地狀況分析，最后歸納出19個(gè)土地覆蓋類型。129個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)被歸類到這19種土地覆