2解析空中三角測(cè)量最新發(fā)展

1、解析空中三角測(cè)量最新發(fā)展 攝影測(cè)量學(xué) 第3章主要內(nèi)容 攝影測(cè)量加密方法回顧 GPS輔助空中三角測(cè)量 POS輔助空中三角測(cè)量一、傳統(tǒng)攝影測(cè)量加密XZYSS高程控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)待定點(diǎn)航帶法 解求航線的非線性改正參數(shù) 獨(dú)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(diǎn)坐標(biāo) 傳統(tǒng)攝影加密的三種方法像片坐標(biāo)初步航帶平差計(jì)算/量測(cè)航線區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算/量測(cè)獨(dú)立模型相對(duì)定向航線構(gòu)成光束法獨(dú)立模型法航帶法傳統(tǒng)的攝影測(cè)量目標(biāo)定位過程 像控測(cè)量獲得GCP坐標(biāo)空三加密解算像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 前方交會(huì)解算地面點(diǎn)坐標(biāo)航空攝影外業(yè)控制空三加密利用安裝于飛機(jī)上與航攝儀相連接的和

2、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(cè)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)過GPS載波相位測(cè)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)，然后將其視為附加觀測(cè)值引入攝影測(cè)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(xué)模型和算法來(lái)整體確定目標(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)和方法目的是極大地減少甚至完全免除常規(guī)空中三角測(cè)量所必需的地面控制點(diǎn)，以節(jié)省野外控制測(cè)量工作量、縮短航測(cè)成圖周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率二、GPS輔助空中三角測(cè)量單差分方式相對(duì)動(dòng)態(tài)GPS定位示意圖帶GPS的航空攝影GPS輔助空中三角測(cè)

3、量XZYSS待定點(diǎn)高程控制點(diǎn)平高控制點(diǎn)作業(yè)過程現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造及偏心測(cè)定帶 GPS信號(hào)接收機(jī)的航空攝影解求GPS攝站坐標(biāo)GPS攝站坐標(biāo)與攝影測(cè)量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差，以確定目標(biāo)點(diǎn)位并評(píng)定其質(zhì)量現(xiàn)行航空攝影系統(tǒng)改造機(jī)載天線相位中心航攝儀投影中心ASxyz帶GPS信號(hào)接收機(jī)的航空攝影系統(tǒng)GPS天線放大器GPS信號(hào)接收機(jī)航攝儀天線GPS航空攝影系統(tǒng)的空間偏移YZXGPS攝站坐標(biāo)解求依照Kalman濾波遞推算法，求出每一觀測(cè)歷元時(shí)刻機(jī)載GPS天線的空間坐標(biāo)利用插值方法，由相鄰兩個(gè)歷元的 GPS天線位置內(nèi)插航攝儀曝光時(shí)刻GPS攝站坐標(biāo)武漢大學(xué)研制成功了相應(yīng)的GPS差分動(dòng)態(tài)定位軟件DDkin（GPS kine

4、matic positioning）狀態(tài)方程觀測(cè)方程GPS動(dòng)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(chǔ)上顧及投影中心與機(jī)載GPS天線相位中心幾何關(guān)系所得到的一個(gè)基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(cè)區(qū)兩端必須要布設(shè)足夠的地面控制點(diǎn)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(guān)系A(chǔ)機(jī)載GPS天線相位中心航攝儀投影中心SMZYXxyzxyGPS攝站坐標(biāo)誤差方程顧及動(dòng)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(biāo)視為帶權(quán)觀測(cè)值引入自

5、檢校光束法平差所得到的一個(gè)基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(diǎn)坐標(biāo)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(zhuǎn) 置 對(duì)項(xiàng)稱1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定點(diǎn)名 A，B，O 像片名 平高地面控制點(diǎn)建議采用的地面控制方案中國(guó)GPS空三試驗(yàn)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(yàn)(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘陵地)太原試驗(yàn)結(jié)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?yàn)?3 8，Trimble 4000，2s數(shù)據(jù)更新率全為標(biāo)志點(diǎn)(常規(guī)光束法平差須布設(shè)12個(gè)平高點(diǎn)和2個(gè)高程點(diǎn))對(duì)于1:1000航測(cè)成圖，檢查點(diǎn)不符值： 平面0.5m，高程0.40m對(duì)于1: 500航測(cè)成圖，檢查點(diǎn)不符值： 平面0.5m，高程0.35m太原試驗(yàn)(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘陵地形)太原試驗(yàn)(1994年航空攝影,航攝比例尺1:5000,丘陵地形)GPS輔助空三結(jié)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(dá)到自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差精度實(shí)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(nèi)業(yè)判點(diǎn)誤差等導(dǎo)致與理論精度有一定差距。但平差結(jié)果完全滿足測(cè)圖控制對(duì)加密成果的精度要求無(wú)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(shí)際精度與理論精度相差較遠(yuǎn)。但成果仍能滿足了1:25000地形圖航測(cè)成圖精度要求三、 POS輔助空中三角測(cè)量空間前方交會(huì)解算地面點(diǎn)坐標(biāo) （直接傳感器定向）POS輔助空中三角測(cè)量 （集成傳感器定向）POS系統(tǒng)測(cè)定像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 航攝相機(jī) 導(dǎo)航控制系統(tǒng) IMU高精度姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng) IMU與相機(jī)連接架 機(jī)載DGPS天線 地面DGPS基站接收機(jī)P

9、OS系統(tǒng)目前國(guó)際商用系統(tǒng)： 1、加拿大POS系統(tǒng) 2、德國(guó)Aerocontrol IId系統(tǒng)POS系統(tǒng)直接測(cè)量攝影時(shí)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(huì)單模型點(diǎn)投影系數(shù)法多片最小二乘平差法POS輔助空中三角測(cè)量IIMU旋轉(zhuǎn)中心航攝儀投影中心SMZYXuvwxyxIyIzI布設(shè)檢校場(chǎng)檢校場(chǎng)的布設(shè)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)時(shí)飛S彎北京測(cè)區(qū)試驗(yàn) (2003年攝影，比例尺1:8000，平地)北京測(cè)區(qū)試驗(yàn) (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(huì)獲得的每一個(gè)地面點(diǎn)三維坐標(biāo)分別減去其平均殘差 1:2000航測(cè)成圖 檢查點(diǎn)不符值: 平面1.0m高程0.4mPOS系統(tǒng)

10、所確定加密點(diǎn)坐標(biāo)的精度 GPS輔助光束法平差的精度 試驗(yàn)區(qū)位于河南省安陽(yáng)市，距北京約500公里1422km2平地、丘陵1:50001:2000052.5km2測(cè)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(yáng)市安陽(yáng)測(cè)區(qū)試驗(yàn) (2002年攝影，比例尺1:40001:20000，平地丘陵地)1：20000測(cè)區(qū)檢校場(chǎng)1：4000測(cè)區(qū)安陽(yáng)測(cè)區(qū)航線略圖安陽(yáng)測(cè)區(qū)試驗(yàn) (2003年攝影，比例尺1:4000，平地)1:1000航測(cè)成圖，檢查點(diǎn)不符值: 平面0.50m高程0.25mPOS系統(tǒng)所確定加密點(diǎn)坐標(biāo)的精度 安陽(yáng)測(cè)區(qū)試驗(yàn) (2003年攝影，比例尺1:20000，丘陵地)1:5000航測(cè)成圖，檢查點(diǎn)不符值: 平面1.75m高程1.00mPOS系統(tǒng)所確定加密點(diǎn)坐標(biāo)的精度 1:50000比例尺航