GPS輔助三角形測量

1、GPS輔助空中三角形測量 簡述簡述 GPSGPS輔助空中三角形測量方法輔助空中三角形測量方法GPSGPS輔助空中三角形的優(yōu)缺點(diǎn)輔助空中三角形的優(yōu)缺點(diǎn)GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 1.簡述簡述 利用安裝于飛機(jī)上與航攝儀相連接的和設(shè)在地面一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)站上的至少兩臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號(hào)、同時(shí)獲取航空攝影瞬間航攝儀快門開啟脈沖，經(jīng)GPS載波相位測量差分定位技術(shù)的離線數(shù)據(jù)后處理獲取航攝儀曝光時(shí)刻攝站的三維坐標(biāo)，然后將其視為帶權(quán)觀測值引入攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差中，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來整體確定地面目標(biāo)點(diǎn)位和像片方位元素，并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的理論、技術(shù)和方法。 G

2、PSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量作業(yè)過程作業(yè)過程：l 現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測定l 帶GPS信號(hào)接收機(jī)的航空攝影l(fā) 解求GPS攝站坐標(biāo)l GPS攝站坐標(biāo)與攝影測量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，已確定目標(biāo)點(diǎn)位并評(píng)定其質(zhì)量原理原理：GPS輔助空中三角測量的基本思想是：利用安置于飛行器上以及架設(shè)在地面上N(N1)個(gè)基準(zhǔn)站上不少于兩臺(tái)的GPS接收機(jī)同時(shí)對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測以獲取連續(xù)的GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，然后，利用載波相位測量差分定位技術(shù)對(duì)獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到待定點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)。 目的目的：極大減少甚至完全免除常規(guī)空中三角測量所必需的地面控

3、制點(diǎn)，以節(jié)省野外控制測量的工作量縮短航測成圖周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。 GPS輔助空中三角測量分為四個(gè)作業(yè)階段： （1）對(duì)現(xiàn)有的航攝系統(tǒng)進(jìn)行改造并進(jìn)行偏-C,N定。對(duì)現(xiàn)行的航攝系統(tǒng)安裝GPS接收機(jī)天線，然后測定GPS接收機(jī)天線到攝影中心的偏心量。 （2）用帶有GPS接收機(jī)的航攝飛機(jī)進(jìn)行航空攝影。在攝影過程中，主要是在地面基準(zhǔn)站上布設(shè)至少兩臺(tái)GPS接收機(jī)，然后和飛機(jī)上的GPS接收機(jī)同時(shí)并且連續(xù)觀測GPS衛(wèi)星信號(hào)，從而測定GPS載波相位觀測值以及航攝儀曝光時(shí)刻。 GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 （3）求解GPS攝站坐標(biāo)。對(duì)GPS載波相位測量值進(jìn)行離線后數(shù)據(jù)處理，求得航攝儀

4、曝光時(shí)刻機(jī)載GPS接收機(jī)天線的相位中心坐標(biāo)，以及GPS攝站坐標(biāo)和方差、協(xié)方差矩陣。 (4)非攝影測量數(shù)據(jù)與攝影測量數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差。通常，我們采用的非攝影測量數(shù)據(jù)主要為GPS攝站坐標(biāo)值，然后把它視為帶權(quán)觀測值與攝影測量數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合區(qū)域網(wǎng)平差，從而確定地面待定點(diǎn)的位置，并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。 應(yīng)用應(yīng)用：數(shù)字地球、智慧城市、新農(nóng)村建設(shè)以及大比例尺地形圖的修測和更新中具有廣闊的應(yīng)用前景。GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量2.2.輔助空中三角形測量方法輔助空中三角形測量方法（1）GPS 輔助空中三角測量的主要過程GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量（2）方法航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測

5、量獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量A. 光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量u航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量 航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量這種方法基本上模仿模擬法空中三角測量建立單航帶的過程，也就是通過計(jì)算相對(duì)定向元素和模型點(diǎn)坐標(biāo)建立單個(gè)模型，利用相鄰模型間公共連接點(diǎn)進(jìn)行模型連接運(yùn)算，以建立比例尺統(tǒng)一的航帶立體模型。這樣由各單條航線獨(dú)立地建立各自的航帶模型。每個(gè)航帶模型單元要各自概略置平并統(tǒng)一在一個(gè)共同的坐標(biāo)系中，最后進(jìn)行整體平差運(yùn)算。為此要對(duì)各航帶列出各自的非線性改正公式（使用二次或三次多項(xiàng)式或二次正形變換公式），按最小二乘法準(zhǔn)則統(tǒng)一平差計(jì)算，求出各條航帶的非線性改正

6、參數(shù)。計(jì)算過程中既要考慮使相鄰航帶間同名連接點(diǎn)的地面坐標(biāo)相等，控制點(diǎn)的內(nèi)業(yè)坐標(biāo)同外業(yè)實(shí)測坐標(biāo)相等，GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 又要使各模型點(diǎn)坐標(biāo)（此時(shí)作為觀測值看待）改正數(shù)的平方和為最小，從而最后獲得全區(qū)域網(wǎng)加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)。 航帶法的作業(yè)流程主要有： (1)像點(diǎn)坐標(biāo)的量測和系統(tǒng)誤差的改正 (2)像對(duì)的相對(duì)定向 (3)模型連接及統(tǒng)一航帶網(wǎng)的構(gòu)成 (4)航帶模型的絕對(duì)定向 (5)航帶模型的非線性改正 GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 u獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量,首先由航帶內(nèi)各相鄰的航攝像片構(gòu)成單模型（或雙模型或模型組）視為剛

7、體單元，即在單元內(nèi)不加任何改正的獨(dú)立模型。各獨(dú)立模型可以用解析法或用立體測圖儀來建立。獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量就是把這些獨(dú)立模型的全部納入到整體平差運(yùn)算中。此時(shí)每個(gè)獨(dú)立模型只作平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，把各個(gè)加密點(diǎn)和控制點(diǎn)的模型坐標(biāo)作為觀測值，使相鄰獨(dú)立模型的同名點(diǎn)的坐標(biāo)相等，控制點(diǎn)的坐標(biāo)同外業(yè)的實(shí)測坐標(biāo)相等。在實(shí)踐中常常把加密點(diǎn)的平面和高程分開解算，以減少計(jì)算機(jī)的存貯和計(jì)算工作量。 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量是在單獨(dú)法相對(duì)定向GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 的基礎(chǔ)上建立單個(gè)立體模型的，而這個(gè)單元模型可以由一個(gè)立體像對(duì)或者兩個(gè)立體像對(duì)，有時(shí)也可以由三個(gè)立體像對(duì)組成。我們把這個(gè)單

8、元模型看作一個(gè)剛體，利用個(gè)單元模型彼此間的公共連接點(diǎn)組成一個(gè)區(qū)域，然后進(jìn)行空間相似變換，完成連接過程中各個(gè)單元模型所需要的的平移、旋轉(zhuǎn)以及縮放。但是，在空間相似變換中只有滿足以下三點(diǎn)要求的情況下，才可以按最小二乘原理求得待定點(diǎn)的地面攝測坐標(biāo)，即： (1)空間相似變換過程中，盡量保證模型間公共連接點(diǎn)的坐標(biāo)相同。 (2)控制點(diǎn)的攝測坐標(biāo)與其他地面攝測坐標(biāo)最大程度上相同，或兩者之間的差值盡可能小。 (3)依據(jù)最小二乘原則，使觀測值改正數(shù)的平方和最小。GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量主要內(nèi)容： （1）以每個(gè)單元模型為求解對(duì)象，依次求出對(duì)應(yīng)模型中模型點(diǎn)的位置坐標(biāo)，此外，還需求出攝站點(diǎn)坐標(biāo)

9、。 （2）把相鄰模型上的公共點(diǎn)以及這些公共點(diǎn)所在模型中的控制點(diǎn)作為觀測值，對(duì)每個(gè)模型進(jìn)行空間像是變換，列出誤差方程式然后求解。 其中空間相似變化的數(shù)學(xué)模型為： GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量(3)按循環(huán)分塊法對(duì)全區(qū)域建立起的改化方程進(jìn)行分塊求解，求得各個(gè)模型的7個(gè)參數(shù)。(4)由求得的7個(gè)絕對(duì)定向參數(shù)計(jì)算出各模型中平差后的待定點(diǎn)坐標(biāo)。如果這些待求點(diǎn)是相鄰模型的公共點(diǎn)，則取其平均值作為對(duì)應(yīng)點(diǎn)的地面攝測坐標(biāo)。u光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量 光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測量以投影中心點(diǎn)、像點(diǎn)和相應(yīng)的地面點(diǎn)三點(diǎn)共線為條件，以單張像片為解算單元，借助像片之間的公共點(diǎn)和野外控制點(diǎn)，把各張像片的光束

10、連成一個(gè)區(qū)域進(jìn)行整體平差，解算出加密點(diǎn)坐標(biāo)的方法。其基本理論公式為中心投影的共線條件方程式 （見解析攝影測量）。由每個(gè)像點(diǎn)的坐標(biāo)觀測值可以列出兩個(gè)相應(yīng)的誤差方程式，按最小二乘準(zhǔn)則平差，求出每張像片外方位元素的6個(gè)待定參數(shù),即攝影站點(diǎn)的3個(gè)空 GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 間坐標(biāo)和光線束旋轉(zhuǎn)矩陣中3個(gè)獨(dú)立的定向參數(shù)，從而得出各加密點(diǎn)的坐標(biāo)。 主要內(nèi)容： (1)獲取每張像片的外方位元素以及地面點(diǎn)坐標(biāo)的近似值。 (2)以一條攝影光線束為單元，根據(jù)每張像片上的控制點(diǎn)以及待定點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)地物點(diǎn)坐標(biāo)的的幾何關(guān)系(共線條件方程)列出誤差方程式。 共線條件方程的數(shù)學(xué)模型為： GPSG

11、PS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量 (3)逐點(diǎn)法化建立法方程。為了簡化解算步驟，通常將法方程循環(huán)分塊，先求解出某一類未知數(shù)，然后逐次求出剩余待求量。一般情況下是先解算出每張像片的外方位元素。GPSGPS輔助輔助空中空中三角形測量三角形測量（3)比較 以上3種方法中,光線束法理論公式是用實(shí)際觀測的像點(diǎn)坐標(biāo)為觀測值列出誤差方程式，所以平差的理論是嚴(yán)密的，加密的精度也應(yīng)該最高。但在實(shí)施中應(yīng)清除航攝資料本身存在的系統(tǒng)誤差，否則光線束法的優(yōu)越性就得不到發(fā)揮。航帶法在理論上最不嚴(yán)密，但它在運(yùn)算中有消除部分系統(tǒng)誤差的功能，而且運(yùn)算簡單，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量的要求不高。同模擬法比較，解析法精度高，速度快，沒有模擬法的種種限制，而且對(duì)航攝機(jī)物鏡畸變、攝影材料的變形、