GPS毕业论文.doc

河南城建学院本科毕业设计（论文） 目 录1 绪 论12 工程概述23 已有测量成果分析设计依据33.1 航摄设计资料准备33.1.1 航摄仪的技术指标33.1.2 测区已有地形图资料33.1.3 甲方航摄任务书33.1.4 848054不同坐标系的处理方法43.2 地面控制网设计依据43.2.1 起算基准43.2.2 作业标准44 航线设计54.1 设计基本内容54.2设计基本依据54.3 航飞设计的四个独立参数54.4 设计方法64.5 设计结果74.5.1设计参数74.5.2 航线设计方案85 地面控制测量95.1控制点布设95.1.1 控制点标志设计95.1.2 控制点野外布设105.2地面控制测量125.2.1航摄地面控制测量内容125.2.2 主测区控制测量135.2.3 加密区控制测量186 gps空三加密与地面控制测量的关系197 结 论21参考文献22致 谢231 绪 论随着1909年威尔伯顿特拍摄的第一张航空像片的出现，航空摄影测量学在两次世界大战的刺激下，迅速发展成为一门成熟的学科。目前，我国已经建立起了完备的航空摄影测量理论体系，并在中小比例尺地形图的应用上取得了不错的成绩。如今，国民经济的发展势头强劲，各行各业蒸蒸日上，特别是城市规划、国土资源利用、环境治理和地理信息系统建设等，均需要大比例尺数字图、影像图等产品，作为其应用需要的基础数据。从国家标准上划分，大比例尺是指l：500、l：1000、1：2000三种比例尺。过去由于摄影测量设备落后、技术力量薄弱，摄影测量的产品比例尺均小于1：2000，直到九十年代初期，伴随着测绘相关技术，如计算机数据计算、影像相关处理等，特别是解析摄影测量仪器的出现，使得摄影测量从模拟时代进入了解析阶段，改变了传统的摄影测量模拟产品的单一状况。到了九十年代后期，全数字摄影测量工作站(dps)的问世，彻底实现了摄影测量的全数字(4d)产品，满足了国民经济各行业对于较大比例尺(1：500、1：1000)数字产品的需求。大比例尺航空摄影与中、小比例尺航空摄影相比，它具有飞行难度大、对技术的需求密集、对设备的先进性和配套性要求严格、对气象和空域的依赖性强等特点, 这些特点形成了大比例尺航空摄影技术的诸多难题。对于大比例航测成图，地面控制测量不仅是航测成图的必要环节，而且对于提高航测成图精度具有十分重要的意义。因此，对航测成图的关键环节航线设计和地面控制测量的研究变得十分迫切。传统的空中三角测量总是采用航空摄影、野外测量分布于特定位置上的地面控制点、量测光学硬拷贝像片获取像点坐标并以地面控制点为基准进行最小二乘平差以确定地面目标的空间位置的作业模式。这种作业模式,周期长,成本高,自动化程度低。尤其是野外控制测量,施工环境差,作业员背负仪器,跋山涉水逐点进行,其工作之艰苦、劳动强度之大不言而喻。gps辅助空中三角测量技术的出现，不仅改变了过去“先航摄，接着外业像控测量，最后内业空三加密”的工作流程，而且提高了精度，减少了作业的工序，提高了作业效率，为最终实现数字摄影测量的自动化生产奠定了坚实的基础。这样，在进行大比例尺地形图航测时，只需少量甚至不需要地面控制点，就能完成成图任务。所以，近年来对于大比例尺航空摄影地面控制方案实施的研究十分缺乏。本文结合作者在平顶山市新城区gps空三加密试验的实践，对航线设计、地面控制网的设计、施测进行了系统的阐述。研究的主要方面有：（1）航线设计参数（包括航高h、航向地面幅宽w、旁向地面幅宽l、基线长b、航线间隔d、测区大小等）及航线设计方案的确定；（2）地面控制点标志设计及野外布设方案；（3）地面控制网的设计、gps外业观测、数据处理及解算等；（4）gps空三加密与地面控制测量的关系。2 工程概述平顶山市新城区大比例尺航空摄影试验，是我校参与的由中国测绘科学研究院组织的国家“863”科技重点项目“高精度轻小型航空遥感系统核心技术及产品（2008aa211300）”的一部分。本科研项目的总体目标是：从我国高分辨率对地观测系统发展对高精度轻小型航空遥感技术的迫切需求出发，结合大比例尺测绘、重大自然灾害应急响应等现实需求，突破轻小型航空遥感载荷、高精度pos及稳定平台等核心技术，研制高精度轻型四组合宽角数字相机、轻小型机载激光雷达（lidar）、高精度与小型化 pos及惯性稳定平台、轻小型航空遥感高效快速数据处理系统等具有自主知识产权的四类核心产品，构建新型、具有自主知识产权、满足1：500测图精度要求的轻小型航空遥感系统，并结合大比例尺测绘、减灾与应急遥感监测、森林精准计测等需求，开展应用示范，推动我国高精度轻小型航空遥感产业化发展。项目研究的主要内容是：（1）高精度轻小型航空遥感集成应用系统。（2）高精度pos与惯性稳定平台关键技术及两类核心产品。（3）高精度轻型组合宽角数字测绘相机及数据预处理系统。（4）轻小型机载激光雷达系统技术。（5）高精度轻小型航空遥感系统典型示范应用。 根据据项目要求和测区环境，本次试验具体情况如下：（1）试验内容：利用中科院研制的jx4全数字摄影测量系统，完成新城区试验场的1：500和1:1000大比例尺航测成图，验证五头相机航测立体影像成图技术，以及进行鲁山检校场对飞行参数的校正对比。（2）测区位置：试验主测区位于平顶山市新城区，地理坐标为东经1130811312，北纬33463348,约12.61平方公里。加密区位于主测区内部，东西、南北各1km的矩形区域。（3）测区气候状况：施测期间天气状况良好，多为晴天，雨天较少；气温一般为10c25c，最大风速为21m/s。（4）施测时间：地面控制测量为2011年4月5日2011年5月11日。3 已有测量成果分析设计依据3.1 航摄设计资料准备3.1.1 航摄仪的技术指标 本试验采用北京四维远见公司的swdc数字航空相机，具体指标如表3.1： 表3.1 swdc相关技术指标 焦距50mm/80mm畸变差2像元物理尺寸6.8m拼接后虚拟影像像元数14.5k10k/14k11k像元角（弧度）1/73531/11764辐射分辨率8/12bit真彩色旁向视场角2y9159航向视场角2y7449数据存储器（数码伴侣）100g/cf卡 32g5一次飞行可拍摄影像数量3000张（空中更换数据伴侣可加倍）最短曝光间隔4秒快门方式，曝光时间中心镜间快门:1/320,1/500,1/800光圈最大3.5感光度（iso）50/100/200/4003.1.2 测区已有地形图资料利用测区1:5万地形图资料可进行以下准备工作：（1）计算测区概略平均海拔。在测区内选定一定数量的高点（）和一定数量的低点（）,可计算出该区域的平均海拔（），用以确定航摄飞行的绝对航高；（2）如果有条件，将测区地形图扫描数字化后作为航线设计的地图。利用大型测量型扫描仪将纸质地形图转化为数字栅格图（drg），作为航线设计的地图，将使设计直观化，并给坐标数据采集提供方便。3.1.3 甲方航摄任务书根据甲方任务书可了解测区航摄概况和具体航摄要求（包括天气信息、测区范围、地区类别、航摄设计要求等），从而进行航摄设计。3.1.4 848054不同坐标系的处理方法 现有地形图资料一般采用的是54或80坐标系，而航空摄影只能使用84系经纬度进行控制，当进行大比例尺航摄时就存在不同坐标系之间的转换问题。 （1）当进行1:5000成图比例尺航摄时，可以不考虑不同坐标系坐标之间的差异，因为84系与80或54系相同的经纬度点在地面上相差最大不到100m，小比例尺航飞完全可以忽略不计，直接将图上的80或54经纬度理解为84经纬度进行航摄设计与曝光控制；（2）当进行大于1:2000成图比例尺航摄时，分为两种情况：一种情况是地面不布设标志控制点（采用刺点）进行空三加密，且又不要求按图幅中线飞行，此时只需将测区范围外扩100m，然后按照与小比例尺相同的方法进行处理；另一种情况是地面需要布设标志控制点或者要求按照图幅中线飞行，此时，应考虑不同坐标系之间的转换，即将航摄设计54或80系下的坐标数据转换为wgs84系下的坐标数据。不同坐标系之间的坐标转换需提供当地的坐标转换7个参数，或提供测区内一定数量的已知点，先进行参数解算，再进行坐标转换。3.2 地面控制网设计依据3.2.1 起算基准平面坐标系统采用wgs-84坐标系;3.2.2 作业标准（1）全球定位系统（gps）测量规范gb/t18314-2001（2）全球定位系统城市测量技术规程（cjj73-97）4 航线设计4.1 设计基本内容航高h，航向地面幅宽w，旁向地面幅宽l，基线长b，航线间隔d，测区大小。4.2设计基本依据 （1）确定gsd 所使用的数码相机以及摄区的基本情况确定之后，整个航摄设计的出发点只有一个，那就是gsd。gsd即为数码相机ccd一个像元对应的地面尺寸，或理解为数字影像对地面的采样间隔。确定gsd的方法有三种：一是由甲方在合同中指明；二是采用航摄比例尺确定，但须等效为胶片的扫描像元21微米来计算。例如：要求航摄比例尺为1:3500时，gsd应为350021微米，即为73cm；三是由成图比例尺根据经验来确定。例如：1:500为68cm，1:1000为10cm，1:2000为20cm，1:5000为40cm，1:1万为73cm；特种成图比例尺gsd应有所调整，例如1:500地籍界址点测量时，应采用45cm的gsd；1m等高距1:1万成图时gsd应采取40cm;1:5万成图时，因航高太高而飞行困难，实际一般飞100cm或者更大的gsd。（2）选择相机焦距根据具体的航摄实际（如飞行高度、成果用途、精度要求等）选择合适的焦距。（3）选择像对类型根据相机相幅类型，飞行时一般有两种像对方式：窄像对飞行方式和宽像对飞行方式。为了提高飞行效率，绝大部分飞行都采用窄像对飞行，只有在下面两种情况下才考虑宽像对：第一，当基线过短导致曝光时间间隔小于4秒时，此时应选择宽像对；第二，在水利部门要求超高高程精度时，采用宽像对飞行。4.3 航飞设计的四个独立参数任何一台数码相机航摄设计时均需四个独立参数，它们是：焦距f（50mm或80mm）；ccd感光的最小单元尺寸（6.8或9）；ccd影像行数m；每行内有多少个像元n（也称之为列数）。表4.1 swdc相机的四个独立参数表相机类型h1/h2h3ccd尺寸96.8焦距f50mm80mm50mm80mm影像行数m11500k11000k15000k14500k影像列数n8000k8500k10000k11000k说明：上述表格均为窄像对飞行时的参数，当进行宽像对飞行时，只需将影像行列数对调。4.4 设计方法（1）计算平均海拔高程=（高点均值+低点均值）/2（2）相对航高h=f*/；飞行高度=平均海拔高程+h（3）基线长b=*n*（1-航向重叠度）（4）航向间隔d=*m*（1-旁向重叠度）（5）单像片覆盖的地面面积=m*n*（6）单像对地面覆盖面积：s=m*(1-旁向重叠度)*n*（1-航向重叠度）*（7）每幅图的像对数=图幅面积/s（8）摄区最高点的最小重叠度估算整个摄区的航向重叠度应不小于55，旁向重叠度应不小于15，随高度增加，重叠度减小。因此，摄区最高点是重叠度减小最大的地方，若最高点的重叠度满足要求（航向不小于55，旁向不小于15），则整个摄区都会满足。若估算出的重叠度不满足要求，则应在最高点区域内采取缩短基线、减小航线间隔的措施加以解决，最高点重叠度估算方法如下（以旁向为例）：飞行的相对航高为h；最高点高出平均高程的数值h=（高点均值-低点均值）/2； 最小重叠度估算步骤如下：步骤1：估算出最高高程的实际=（h-h）*/f；步骤2：估算出最高高程处的旁向地面覆盖：=*m；步骤3：从设计数据中取出设计的航线间隔：d；步骤4：d=*（1-最小旁向重叠度）；由上述步骤得出：旁向重叠度最小=1-d/，同理，在航向重叠度减小的公式应该为：航向重叠度最小=1-b/，其中b为设计基线，为最高高程处的航向覆盖，=*n。4.5 设计结果4.5.1设计参数主测区设计参数：a2c飞机，采用哈苏四拼相机（哈苏相机是swdc数字航空相机的子相机），像元=6.8，相机焦距f=50.2mm，影像大小设计为10000*14500，即影像行数m=14500，影像列数n=10000，窄像对。主检校场设计5条东西航线，每条航线21张像片。航向重叠度为65，旁向重叠度为60。加密区设计参数：进行五头相机试验，像元=6.8，相机焦距f=80mm，影像大小设计为5400*7400，即影像行数m=7400，影像列数n=5400；每隔80m布设一个控制点。（1）1：500成图，gsd确定为6cm；四个独立参数：=6.8，f=50.2mm，m=14500，n=10000；航高h=gsd*f/=650.2/6.8=442m450m；航向地面幅宽w=n*gsd=100006=600m；旁向地面幅宽l=m*gsd=145006=870m；基线长b=航向地面幅宽w*(1-航向重叠度)=600（1-0.65）=210m；航线间隔d=旁向地面幅宽l*（1-旁向重叠度）=870（1-0.60）=348m；测区大小（21*5）：航向20*b+w=20210+600=4.8km 旁向4*d+l=4348+870=2.26km（2）1：1000成图，gsd确定为10cm；四个独立参数：=6.8，f=50.2mm，m=14500，n=10000；航高h=gsd*f/=1050.2/6.8=738m750m；航向地面幅宽w=n*gsd=1000010=1000m；旁向地面幅宽l=m*gsd=1450010=1450m；基线长b=航向地面幅宽w*(1-航向重叠度)=1000（1-0.65）=350m；航线间隔d=旁向地面幅宽l*（1-旁向重叠度）=1450（1-0.60）=580m；测区大小（12*3）：航向11*b+w=11350+1000=4.85km 旁向2*d+l=2580+1450=2.6km（3）加密区1：500成图，gsd确定为5cm；四个独立参数：=6.8，f=80mm，m=7400，n=5400；航高h=gsd*f/=580/6.8=588m600m；航向地面幅宽w=n*gsd=54005=270m；旁向地面幅宽l=m*gsd=74005=370m；基线长b=航向地面幅宽w*(1-航向重叠度)=270（1-0.65）=94.5m；航线间隔d=旁向地面幅宽l*（1-旁向重叠度）=370（1-0.60）=148m；测区大小（1*1）：航向8*b+w=894.5+270=1km 旁向4*d+l=4148+370=1km表4.2 搭载pos航摄试验设计成图比例尺gsd航高h地面像幅w*l基线长b航线间隔d测区大小航向65旁向601:5006cm450m600*870m210m348m4.8km*2.26km(21*5)1:100010cm750m1000*1450m350m580m4.85km*2.6km(12*3)表4.3 五头相机试验设计成图比例尺gsd航高h地面像幅w*l基线长b航线间隔d测区大小航向65旁向6012*121:5005cm600m270*370m94.5m148m1km*1km4.5.2 航线设计方案（1） 整个测区范围，搭载pos航摄试验，成1:500图，21*5张像片，航向重叠度65，旁向重叠度60，gsd为6cm。图4.1 1:500航线设计（450m） （2）整个测区范围，搭载pos航摄试验，成1:1000图，12*3张像片，航向重叠度65，旁向重叠度60，gsd为10cm。图4.2 1:1000航线设计（750m）5 地面控制测量5.1控制点布设5.1.1 控制点标志设计航空摄影测量的方法有多种。按照控制点布设情况，可分为先布设地面标志点和后布设地面标志点两种。多年来一直沿用先航摄，后布点进行像控点测量，再内业加密，建像对测图的常规航测法（也称刺点法航测）。该方法的明显不足是作业周期长，成图精度相对较低。直到近年来引入新技术，并在航摄前，按航线法布设地面标志，缩短了作业周期、提高了成图精度后，航测技术才在大范围内得到了应用。为区别于常规航测法，这种先布点后航摄的大比例尺航测成图法命名为地标法航测。（1）刺点方案刺点方案由于依赖于影像识别的原因会导致影像作业时的控制精度下降，因此，刺点方案对精度要求高的作业不可取，一般要求1:500地形测绘和高精度的地籍测量最好不采用刺点控制方式，小于1:1000的测绘（如1：2000、1:5000、1:1万等）可以采用刺点地面控制。但所刺的控制点应尽量选择明显的地物特征点，如马路井盖中心、斑马线一端中点、下水道篦子中心、瓷砖图案中心、花坛围角、清晰易辨别的围墙平角等，切忌选择地角、草垛等作为刺点用。（2）地标方案 地标方案主要用于精度要求高的测绘，如1:500地形图测绘、地籍测量（城镇界址点测量），当测区无明显地物特征点时，也应该采取地标方式。铺设地面标志代替像控点的选刺工作可以较好地提高像控点的辨认精度。即于航摄之前在需要像控点的实地位置上预先设置一个人工标志，以达到航摄后形成一个人为影像的像控点。由于地面标志的形状、大小、颜色可以预先设计成最有利于航内识别及照准的形式，所以布设地面标志能够提高像控点的辨认精度，也使各点的辨认精度趋于一致。 本试验主测区和加密区的控制点均采用光学地标方案；光学地标一般选择7-10个像元的圆形黑白相间（内黑外白）的标志，试验中我们以8个gsd为准选择。故地面标志点的物理尺寸为：1:500测图：0.06*8=0.48m；1:1000测图：0.1*8=0.8m。综上，可以将地标设计为外面是1m*1m的正方形，里面直径为0.8m的黑色圆形，其余为白色的木板。地标一黑白相间的图案为主，示意图如下：图5.1 点位标示5.1.2 控制点野外布设（1）野外选点主测区以西南点a11(3346.348,11308.658)为起始点，加密区以控制点a32(3346.548,11310.482)为起始点，根据已有纬差和经差参数，向北向东推算在新城区试验场五条航线上点的坐标（以经纬度表示），然后将坐标数据输入gps导航仪里。根据导航仪指示的位置，以及考虑到航测和gps控制测量的要求，适当选取点位，并做上标记。当点位落在田地、草地等土质松软的地面时，需砸入木桩，并在木桩上钉钉；当点位在水泥路面、楼顶、石块等坚硬地面时，只需用钉子做好中心点位。在选好点位后，要及时做好点知记，并在附近做好寻点标记。由于地面控制测量采用gps观测，所以，选点时应满足gps观测的要求。gps测量选点与常规地面测量不同，它不要求各测站点之间的通视而主要考虑测站本身是否满足像控点的条件和是否有利于接收卫星信号。显然，测站应该选择在较开阔的地方，而且要避免多路径效应的影响。所谓“多路径效应”指的是反射波对直接波的破坏性干涉而引起的站星距离误差。多路径误差的大小，取决于反射波的强弱和用户天线抵御反射波动能力。当gps信号接收机及其天线选定之后，多路径误差的大小主要取决于gps测站的站址选择。理论和实践研究表明，下述场合不宜设置gps测站：具有强反射的地面。具有强反射的环境。附近具有电磁波强辐射源。如果，限于像控点自身在像片上规定的位置的要求而使点位不能改变，但又恰恰处于具有强反射波的地方，为了减小多路径误差，可以采用下述措施：适当变更天线高度，避开强反射点；或者每一个时段采用一种天线高度，取用几种不同的天线高度下的gps数据“中数”，以消弱多路径误差。根据线相距的数值，采用大偏心观测的方法，避开强反射波。采用人为抑制措施。例如，给gps信号接收天线增设大小适当的微波吸收屏或抑径圈，以吸收到达接收天线的反射波。（2）点位标示为提供航测影像处理所需地面已知控制点，需在野外点位做上标记，以便在拍摄影像时能找到已知点。这些点可以用木板或者刷漆的方式，做出一个中心为直径80的黑色圆点，外框为边长1m的白色正方形图框。标示的地面点位将在航测所成的影像上显现出来，并经过筛选作为后处理的重要依据。主测区控制点的布设情况如下图一所示：图5.2 主测区控制点分布图b02b01a41a42a43a32a31a33a21a22a23a44a34a24a45a35a25a46a36a26a11a12a13a14a15a162.6km4.8km370m370m370m200m加密区控制点的布设情况如下图二所示：图5.3 加密区控制点分布图5.2地面控制测量5.2.1航摄地面控制测量内容（1）用于坐标系转换的公共点联测由于swdc相机航摄时，地面不设地面差分基站，用单点定位只能解算出空中摄站wgs-84坐标，而地面点一般是54、80坐标，这就需要进行公共点联测，实现空中摄站坐标向目标系的转换。地面控制测量时，须联测5个以上的公共点，且公共点的分布应覆盖整个测区（公共点的数量应视测区的面积和地形情况而定），联测这些公共点的目的是将空中摄站点的wgs-84坐标转换到目标坐标系中，从而将地面点和空中点纳入到同一套坐标系中；gps联测时，须将其中两个点观测2.5个小时，其余点按常规观测进行，gps内业数据解算时，长时间观测的两个点采用精密星历单点解算（ppp）方法获取这两个点84绝对坐标（精度在5-15cm），再将这两个点的坐标作为已知点参与全部观测点差分约束平差，解算出各点的84系绝对坐标。根据试验安排，在进行完主测区gps控制测量后，随即进行了主测区控制点与当地已知控制点的联测。联测点是由平顶山市国土局提供的国家gps d级控制点：西留村gps d级点和薛庄gps d级点。（2）像控点测量 像控点测量应视最终成果要求的精度高低而定，当进行小于1:1000比例尺航测成图时，像控点测量可以采用rtk方法施测；当进行1:500较高精度要求时，像控点测量应采用gps静态差分方法施测，也可以采用rtk方法，但提倡采用静态差分方案；当进行高精度航测时，像控点测量须采用静态差分测量方案，以保证像控点的原始精度；采用gps差分方法施测时，参与约束平差的已知点应不少于3个。本试验的主要目标是完成验证场的1：500航测成图任务，所以主测区采用gps静态相对定位（即差分gps）方法进行gps d级网的控制测量，而加密区考虑到工作量大、测区环境复杂等情况，最终选择采用gps快速静态定位的方法进行测量。gps静态相对定位的原理：用两台接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的gps卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量；同时，采用载波相位测量局域差分法，对l1 和l2 载波相位观测值在接收机之间求一次差, 在接收机和卫星观测历元之间求二次差,在接收机、卫星和历元之间求三次差， 通过三次差分可以消除与卫星有关的载波相位及钟差项、与接收机有关的载波相位及钟差项、与卫星和接收机有关的初始整周模糊度项n，从而较为准确地计算出待定基线的长度。gps快速静态定位的原理：gps测量能够准确定位的前提就是需要正确地确定整周模糊度倍率因子，定位所需时间就是正确确定整周模糊度所需的时间。快速确定整周模糊度倍率因子的解算法是基于初次平差结果得出的基线向量和模糊度向量、相应的协因数阵、单位权中误差；根据统计检验原理，在某一置信水平下探索挑选整周数作为模糊度的候选值，把其余的候选值再用平差计算的方法进行最后的模糊度确定。5.2.2 主测区控制测量（1）d级gps控制网的设计由于gps测量一般采用相对定位方式，因而必须设计一定的网形来连接各gps测站。网形设计一方面要顾及各gps测站的精度均匀，另一方面要尽可能构造一些区域性的子环路和全局性的网环路，以利于探测和剔除gps数据粗差，进行质量控制。 gps测量采用边连接方式构成结点网，其中设置两个连续不间断观测基准点(图二中b01、b02点)，在通过闭合差检验的观测时段中，选取短基线，构成多边形（主要是三角形）参与网平差。 控制网中相邻点平均东西距离1.47 km。南北距离0.37km。 控制点命名和编号控制点的点名用设计资料中的行列编号。为作业方便，每个控制点给出相应点号，从a11开始起编，共有26个点，其中连续观测点编号b01和b02。选点图和编号见图二。 d级gps控制网基本技术要求：表5.1 gps控制网基本技术指标项 目指 标d级gps网gps网设计闭合环或附和路线边数8gps 网平均基线长度(km)510标准差参数固定误差a(mm)10比例误差b(10-6 )10gps网中应构成若干个异步环，每个异步环中的边数不超过8条。（2）gps观测时间安排gps观测通常使用34台gps接收机同步观测一段时间来完成各测站的相对定位，称为一个时段的观测。能接收到的卫星越多，观测时间可以越短，一般需要2060分钟。每时段观测中各台仪器应基本保证同步观测。各时段安排要根据总体网形结构要求而定，还要照顾上下时段的衔接，以节省人力和物力。主测区观测时使用6台trimble 5700 gps接收机，仪器编号分别是1、2、3、4、5、6，其中1、2号分别固定在d1、a32两点作为基站点；3、4、5、6四台仪器往返于23个gps点位。共需要6个测段。其中，3、4、5、6号四台仪器的调度安排如下：表5.2 作业调度表测段3号仪器4号仪器5号仪器6号仪器备注一a16a23a36a43必须观测二a15a22a35a42三a14a21a34a41四a13a26a33a46五a12a25a31a45六a11a24a41a44七a11a26a31a46备用八a16a21a36a42（3）gps网观测gps d级网观测使用trimble 5700 gps双频接收机。所使用的gps接收机经过检定，所有精度指标均达标。主要精度指标为：水平距离:（5mm+1ppmd）垂直距离:（10mm+1ppmd）方向值:（1弧秒+5/d） (d边长，单位:km)表5.3 gps静态相对测量作业基本技术要求：内 容gps四等网卫星高度角 ()15数据采样间隔 (s)=15同时观测有效卫星数4pdop值8观测时段数2时段长度 (min)45gps外业测量基本步骤如下：gps天线对中、整平及量取天线高；气象元素测定；gps接收机开机测量。注意事项：天线利用脚架直接对中整平，对中误差不大于2mm。仔细准确量取天线高，测前测后量取两次取平均值，较差不得大于3mm。天线高记录数据均无划改。观测过程中，不得擅自离开测站，不应在接收机旁使用手机、对讲机，使用对讲机时，应远离接收机10米以上。在每个测站上，均要求用观测手簿进行记录，记录表格如下：表5.4 gps外业观测记录表格点 号时段号观测日期天 气观测员记录员存储介质及文件名接收机名称及编号天线类型及其编号天线高测前测后开始时间结束时间均值（3）gps基线向量的解算及检核gps基线向量采用仪器商提供的商用gps数据处理软件“天宝tgo”进行解算，在wgs-84坐标系中进行基线向量解算、检核和初步数据处理。gps网由若干非同步边组成的异步环，其坐标差分量闭合差应符合下式公式： 式（5.1） 式（5.2） 式（5.3） 式（5.4） w 式（5.5）式中:w环闭合差； n独立环中的边数。同步环闭合差检核，坐标差分量闭合差： wx3ppml 式（5.6） wy3ppml 式（5.7） wz3ppml 式（5.8）同步环全长闭合差： w 5ppml 式（5.9）（其中l为同步环长度，km）当检核发现环闭合差及基线边不合格时，分析其不合格原因，对不合格部分进行重测。（4）平差坐标根据软件设置，基线合格后才能进行解算，最后得到控制点坐标如下：表5.5 平差网格坐标点名称北坐标纵轴误差东坐标横轴误差高程高程误差a363740285.373m0.000m516174.802m0.000m102.429m0.052ma163740154.569m0.000m513350.468m0.000m107.474m0.052ma353739915.735m0.001m516179.793m0.000m103.623m0.052ma153739914.589m0.000m513366.264m0.000m108.426m0.052ma343739544.111m0.001m516182.228m0.001m124.665m0.052ma143739552.320m0.001m513350.962m0.001m108.444m0.052ma133739236.202m0.001m513354.732m0.001m109.389m0.052ma333739179.851m0.001m516172.262m0.000m116.767m0.052ma313738440.153m0.000m516182.800m0.000m157.240m0.052ma123738798.365m0.001m513357.838m0.001m109.899m0.052ma413738443.089m0.000m517591.464m0.000m118.050m0.052ma113738436.479m0.001m513357.828m0.001m110.478m0.052md13738628.036m0.000m516910.876m0.000m168.536m0.052ma233739174.361m0.000m514773.379m0.000m107.790m0.052ma223738781.527m0.000m514767.133m0.000m117.727m0.052ma213738434.330m0.001m514778.199m0.001m108.244m0.052ma263740294.819m0.001m514763.812m0.000m106.257m0.052ma253739978.714m0.000m514775.160m0.000m107.295m0.052ma243739526.055m0.001m514765.570m0.001m107.158m0.052ma323738821.567m0.000m516182.987m0.000m155.109m0.052ma433739170.597m0.000m517589.007m0.000m105.494m0.052ma423738804.619m0.000m517579.182m0.000m116.869m0.052ma463740304.378m0.001m517590.695m0.000m116.690m0.052ma453739909.356m0.000m517594.436m0.000m102.656m0.052ma443739531.164m0.001m517585.474m0.001m98.423m0.052m表5.6 平差大地坐标点名称纬度纵轴误差经度横轴误差高度高度误差a36334720.86875n0.000m1131028.74116e0.000m81.933m0.011ma16334716.76518n0.000m1130838.94785e0.000m86.929m0.011ma35334708.87147n0.001m1131028.91079e0.000m83.125m0.011ma15334708.97563n0.000m1130839.54881e0.000m87.880m0.011ma34334656.80986n0.001m1131028.98094e0.001m104.165m0.011ma14334657.21849n0.001m1130838.93432e0.001m87.896m0.011ma13334646.95834n0.001m1130839.06364e0.001m88.839m0.011ma33334644.98795n0.001m1131028.56960e0.000m96.265m0.011ma31334620.97961n0.000m1131028.93044e0.000m136.735m0.011ma12334632.74767n0.001m1130839.16056e0.001m89.347m0.011ma41334620.99404n0.000m1131123.67689e0.000m97.569m0.011ma11334621.00220n0.001m1130839.14050e0.001m89.924m0.011md1334627.03663n0.000m1131057.23930e0.000m148.043m0.011ma23334644.88336n0.000m1130934.19887e0.000m87.264m0.011ma22334632.13378n0.000m1130933.93249e0.000m97.199m0.011ma21334620.86453n0.001m1130934.34169e0.001m87.714m0.011ma26334721.24957n0.001m1130933.89441e0.000m85.737m0.011ma25334710.98945n0.000m1130934.31650e0.000m86.773m0.011ma24334656.29838n0.001m1130933.91652e0.001m86.633m0.011ma32334633.35885n0.000m1131028.96283e0.000m134.605m0.011ma43334644.60626n0.000m1131123.63352e0.000m85.017m0.011ma42334632.72865n0.000m1131123.22545e0.000m96.389m0.011ma46334721.40425n0.001m1131123.78035e0.000m96.219m0.011ma45334708.58317n0.000m1131123.89746e0.000m82.182m0.011ma44334656.30907n0.001m1131123.52201e0.001m77.948m0.011m5.2.3 加密区控制测量 在主测区内部增设加密区的目的，一是为了验证利用五头相机进行地面立体影像成图的技术，二是为了进一步提高航空内业成图的精度。（1）gps观测加密区测量时，采用gps静态快速定位模式。快速静态模式是在测区的中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；其余各台接收机依次到各点流动设站。快速静态模式要求观测时段中必须有5颗卫星可供观测，同时流动站与基准站相距不超过15km。本次试验使用1台trimble 5700 gps双频接收机在d1点架设基站，持续观测卫星信号；同时，使用6台华测x90 gps双频接收机作为流动站，在测区内展开流动作业。流动站作业时的具体要求依照下表12：表5.7 gps快速静态测量作业的基本技术要求项目gps 四等网卫星高度角（）15有效观测卫星数5重复设站数2时段长度（min）15数据采样间隔（s）1060pdop8gps外业测量基本步骤如下：gps天线对中、整平及量取天线高；气象元素测定；gps接收机开机测量。（2）gps数据处理及解算 经处理后的数据，应满足下表11规定：表5.8 gps控制网的主要技术要求等级平均距离(km)a(mm)b(1)最弱边相对中误差二等91021/120000三等51051/80000四等210101/45000一级110101/20000二级115201/10000gps相邻点间弦长精度用下式表示 = 式（5.10）式中，-gps基线向量的弦长中误差（mm），亦即等效距离误差；a-gps接收机标称精度中的固定误差（mm）；b-gps接收机标称精度中的比例误差系数（ppm）；d-gps网中相邻点间的距离（km）。6 gps空三加密与地面控制测量的关系gps辅助空中三角测量是利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和设在地面上一个或多个基准站上的至少两台gps信号接收机同步而连续地观测gps卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，通过gps载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站点的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，经采用统一的数学模型和算法以整体确定物方点位和像片方位元素并对其质量进行评定的理论、技术和方法。gps 辅助空中三角测量的基本思想是由差分gps 相位观测值进行相对动态定位所获得的摄站坐标,作为区域网平差中的附加非摄影测量观测值,以空中控制取代地面控制(或减少地面控制) 的方法来进行区域网平差。图6.1 利用空地两台gps 接收机的航摄系统图6表示利用差分模式获取空中控制的示意图。设由地面点m 和飞机上天线相位中心a 的观测值可得到a 点在以m 为原点的大地坐标为(x