2解析空中三角測量最新發(fā)展

1、解析空中三角測量最新發(fā)展 攝影測量學 第3章主要內容 攝影測量加密方法回顧 GPS輔助空中三角測量 POS輔助空中三角測量一、傳統(tǒng)攝影測量加密XZYSS高程控制點平高控制點待定點航帶法 解求航線的非線性改正參數(shù) 獨立模型法 解求模型的相似變換參數(shù) 光束法 解求像片的外方位元素及物點坐標 傳統(tǒng)攝影加密的三種方法像片坐標初步航帶平差計算/量測航線區(qū)域網(wǎng)平差計算/量測獨立模型相對定向航線構成光束法獨立模型法航帶法傳統(tǒng)的攝影測量目標定位過程 像控測量獲得GCP坐標空三加密解算像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 前方交會解算地面點坐標航空攝影外業(yè)控制空三加密利用安裝于飛機上與航攝儀相連接的和

2、設在地面一個或多個基準站上的至少兩臺GPS信號接收機同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號、同時獲取航空攝影瞬間航攝儀快門開啟脈沖，經(jīng)過GPS載波相位測量差分定位技術的離線數(shù)據(jù)后處理獲取航攝儀曝光時刻攝站的三維坐標，然后將其視為附加觀測值引入攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差中，以取代地面控制，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學模型和算法來整體確定目標點位和像片方位元素，并對其質量進行評定的理論、技術和方法目的是極大地減少甚至完全免除常規(guī)空中三角測量所必需的地面控制點，以節(jié)省野外控制測量工作量、縮短航測成圖周期、降低生產成本、提高生產效率二、GPS輔助空中三角測量單差分方式相對動態(tài)GPS定位示意圖帶GPS的航空攝影GPS輔助空中三角測

3、量XZYSS待定點高程控制點平高控制點作業(yè)過程現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定帶 GPS信號接收機的航空攝影解求GPS攝站坐標GPS攝站坐標與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，以確定目標點位并評定其質量現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造機載天線相位中心航攝儀投影中心ASxyz帶GPS信號接收機的航空攝影系統(tǒng)GPS天線放大器GPS信號接收機航攝儀天線GPS航空攝影系統(tǒng)的空間偏移YZXGPS攝站坐標解求依照Kalman濾波遞推算法，求出每一觀測歷元時刻機載GPS天線的空間坐標利用插值方法，由相鄰兩個歷元的 GPS天線位置內插航攝儀曝光時刻GPS攝站坐標武漢大學研制成功了相應的GPS差分動態(tài)定位軟件DDkin（GPS kine

4、matic positioning）狀態(tài)方程觀測方程GPS動態(tài)定位軟件 DDkinGPS 輔助光束法平差誤差方程是在自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差基礎上顧及投影中心與機載GPS天線相位中心幾何關系所得到的一個基礎方程法方程仍為鑲邊帶狀矩陣,但邊寬加大了,而其良好稀疏帶狀結構并沒有破壞。因此可用傳統(tǒng)的邊法化邊消元的循環(huán)分塊解法求解測區(qū)兩端必須要布設足夠的地面控制點或采用特殊的像片覆蓋圖投影中心與GPS天線相位中心之幾何關系A機載GPS天線相位中心航攝儀投影中心SMZYXxyzxyGPS攝站坐標誤差方程顧及動態(tài)GPS定位之系統(tǒng)誤差線性化之誤差方程GPS輔助光束法誤差方程將GPS攝站坐標視為帶權觀測值引入自

5、檢校光束法平差所得到的一個基礎方程GPS輔助光束法法方程與常規(guī)光束法比較法方程邊寬加大了,但其良好稀疏帶狀結構并沒有破壞GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差法方程系數(shù)陣 A B C D E F G H I J K L M N O c r d加密點坐標未知數(shù)像片外方位元素未知數(shù)附加參數(shù) 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19轉 置 對項稱1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定點名 A，B，O 像片名 平高地面控制點建議采用的地面控制方案中國GPS空三試驗區(qū)分布圖承德 (1998)面積:81000km2黑龍江 (1996199

6、8) 面積:17600km2北京 (19961998) 面積:205km2 天津 (1995)面積:1100km2太原 (1994)面積:10km2中越邊界 (19961998) 面積:10700km2海南島 (19961998) 面積:30000km2總面積：364000km2加密區(qū)： 150000km2新疆 (20022004)面積:142000km2酒泉 (2004)面積:32000km2秦嶺 (2004)面積:24000km2敦煌 (2004)面積:25000km2太原試驗(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘陵地)太原試驗結果(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘

7、陵地)1024膠片，RC-30(152mm)，區(qū)域為 3 8，Trimble 4000，2s數(shù)據(jù)更新率全為標志點(常規(guī)光束法平差須布設12個平高點和2個高程點)對于1:1000航測成圖，檢查點不符值： 平面0.5m，高程0.40m對于1: 500航測成圖，檢查點不符值： 平面0.5m，高程0.35m太原試驗(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘陵地形)太原試驗(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘陵地形)GPS輔助空三結果分析帶地面控制的GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差理論精度非常好：平面1.2so2.8so，高程2.0so4.4so，達到自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差精度實際精度：平面

8、1.6so4.3so，高程1.3so3.1so，高程方面與理論精度完全符合，平面位置由于內業(yè)判點誤差等導致與理論精度有一定差距。但平差結果完全滿足測圖控制對加密成果的精度要求無地面控制GPS輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差具有較大的系統(tǒng)誤差，實際精度與理論精度相差較遠。但成果仍能滿足了1:25000地形圖航測成圖精度要求三、 POS輔助空中三角測量空間前方交會解算地面點坐標 （直接傳感器定向）POS輔助空中三角測量 （集成傳感器定向）POS系統(tǒng)測定像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 航攝相機 導航控制系統(tǒng) IMU高精度姿態(tài)測量系統(tǒng) IMU與相機連接架 機載DGPS天線 地面DGPS基站接收機P

9、OS系統(tǒng)目前國際商用系統(tǒng)： 1、加拿大POS系統(tǒng) 2、德國Aerocontrol IId系統(tǒng)POS系統(tǒng)直接測量攝影時刻像片位置與姿態(tài)精度POS航空攝影系統(tǒng)的空間偏移空間前方交會單模型點投影系數(shù)法多片最小二乘平差法POS輔助空中三角測量IIMU旋轉中心航攝儀投影中心SMZYXuvwxyxIyIzI布設檢校場檢校場的布設飛機進場時飛S彎北京測區(qū)試驗 (2003年攝影，比例尺1:8000，平地)北京測區(qū)試驗 (2003年攝影，比例尺1:8000，平地)注：“系統(tǒng)誤差改正”指將前方交會獲得的每一個地面點三維坐標分別減去其平均殘差 1:2000航測成圖 檢查點不符值: 平面1.0m高程0.4mPOS系統(tǒng)

10、所確定加密點坐標的精度 GPS輔助光束法平差的精度 試驗區(qū)位于河南省安陽市，距北京約500公里1422km2平地、丘陵1:50001:2000052.5km2測區(qū)范圍平地地貌情況1:1000成圖比例尺1:4000航攝比例尺安陽市安陽測區(qū)試驗 (2002年攝影，比例尺1:40001:20000，平地丘陵地)1：20000測區(qū)檢校場1：4000測區(qū)安陽測區(qū)航線略圖安陽測區(qū)試驗 (2003年攝影，比例尺1:4000，平地)1:1000航測成圖，檢查點不符值: 平面0.50m高程0.25mPOS系統(tǒng)所確定加密點坐標的精度 安陽測區(qū)試驗 (2003年攝影，比例尺1:20000，丘陵地)1:5000航測成圖，檢查點不符值: 平面1.75m高程1.00mPOS系統(tǒng)所確定加密點坐標的精度 1:50000比例尺航