2解析空中三角测量最新发展

1、解析空中三角测量最新发展 摄影测量学 第3章主要内容 摄影测量加密方法回顾 GPS辅助空中三角测量 POS辅助空中三角测量一、传统摄影测量加密XZYSS高程控制点平高控制点待定点航带法 解求航线的非线性改正参数 独立模型法 解求模型的相似变换参数 光束法 解求像片的外方位元素及物点坐标 传统摄影加密的三种方法像片坐标初步航带平差计算/量测航线区域网平差计算/量测独立模型相对定向航线构成光束法独立模型法航带法传统的摄影测量目标定位过程 像控测量获得GCP坐标空三加密解算像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 前方交会解算地面点坐标航空摄影外业控制空三加密利用安装于飞机上与航摄仪相连接的和

2、设在地面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，经过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，以取代地面控制，经采用统一的数学模型和算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法目的是极大地减少甚至完全免除常规空中三角测量所必需的地面控制点，以节省野外控制测量工作量、缩短航测成图周期、降低生产成本、提高生产效率二、GPS辅助空中三角测量单差分方式相对动态GPS定位示意图带GPS的航空摄影GPS辅助空中三角测

3、量XZYSS待定点高程控制点平高控制点作业过程现行航空摄影系统改造及偏心测定带 GPS信号接收机的航空摄影解求GPS摄站坐标GPS摄站坐标与摄影测量数据联合平差，以确定目标点位并评定其质量现行航空摄影系统改造机载天线相位中心航摄仪投影中心ASxyz带GPS信号接收机的航空摄影系统GPS天线放大器GPS信号接收机航摄仪天线GPS航空摄影系统的空间偏移YZXGPS摄站坐标解求依照Kalman滤波递推算法，求出每一观测历元时刻机载GPS天线的空间坐标利用插值方法，由相邻两个历元的 GPS天线位置内插航摄仪曝光时刻GPS摄站坐标武汉大学研制成功了相应的GPS差分动态定位软件DDkin（GPS kine

4、matic positioning）状态方程观测方程GPS动态定位软件 DDkinGPS 辅助光束法平差误差方程是在自检校光束法区域网平差基础上顾及投影中心与机载GPS天线相位中心几何关系所得到的一个基础方程法方程仍为镶边带状矩阵,但边宽加大了,而其良好稀疏带状结构并没有破坏。因此可用传统的边法化边消元的循环分块解法求解测区两端必须要布设足够的地面控制点或采用特殊的像片覆盖图投影中心与GPS天线相位中心之几何关系A机载GPS天线相位中心航摄仪投影中心SMZYXxyzxyGPS摄站坐标误差方程顾及动态GPS定位之系统误差线性化之误差方程GPS辅助光束法误差方程将GPS摄站坐标视为带权观测值引入自

5、检校光束法平差所得到的一个基础方程GPS辅助光束法法方程与常规光束法比较法方程边宽加大了,但其良好稀疏带状结构并没有破坏GPS辅助光束法区域网平差法方程系数阵 A B C D E F G H I J K L M N O c r d加密点坐标未知数像片外方位元素未知数附加参数 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19转 置 对项称1234567891011121314151617181920ABCDEFGHIJKLMNO1，2，20 待定点名 A，B，O 像片名 平高地面控制点建议采用的地面控制方案中国GPS空三试验区分布图承德 (1998)面积:81000km2黑龙江 (1996199

6、8) 面积:17600km2北京 (19961998) 面积:205km2 天津 (1995)面积:1100km2太原 (1994)面积:10km2中越边界 (19961998) 面积:10700km2海南岛 (19961998) 面积:30000km2总面积：364000km2加密区： 150000km2新疆 (20022004)面积:142000km2酒泉 (2004)面积:32000km2秦岭 (2004)面积:24000km2敦煌 (2004)面积:25000km2太原试验(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地)太原试验结果(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘

7、陵地)1024胶片，RC-30(152mm)，区域为 3 8，Trimble 4000，2s数据更新率全为标志点(常规光束法平差须布设12个平高点和2个高程点)对于1:1000航测成图，检查点不符值： 平面0.5m，高程0.40m对于1: 500航测成图，检查点不符值： 平面0.5m，高程0.35m太原试验(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地形)太原试验(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地形)GPS辅助空三结果分析带地面控制的GPS辅助光束法区域网平差理论精度非常好：平面1.2so2.8so，高程2.0so4.4so，达到自检校光束法区域网平差精度实际精度：平面

8、1.6so4.3so，高程1.3so3.1so，高程方面与理论精度完全符合，平面位置由于内业判点误差等导致与理论精度有一定差距。但平差结果完全满足测图控制对加密成果的精度要求无地面控制GPS辅助光束法区域网平差具有较大的系统误差，实际精度与理论精度相差较远。但成果仍能满足了1:25000地形图航测成图精度要求三、 POS辅助空中三角测量空间前方交会解算地面点坐标 （直接传感器定向）POS辅助空中三角测量 （集成传感器定向）POS系统测定像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 航摄相机 导航控制系统 IMU高精度姿态测量系统 IMU与相机连接架 机载DGPS天线 地面DGPS基站接收机P

9、OS系统目前国际商用系统： 1、加拿大POS系统 2、德国Aerocontrol IId系统POS系统直接测量摄影时刻像片位置与姿态精度POS航空摄影系统的空间偏移空间前方交会单模型点投影系数法多片最小二乘平差法POS辅助空中三角测量IIMU旋转中心航摄仪投影中心SMZYXuvwxyxIyIzI布设检校场检校场的布设飞机进场时飞S弯北京测区试验 (2003年摄影，比例尺1:8000，平地)北京测区试验 (2003年摄影，比例尺1:8000，平地)注：“系统误差改正”指将前方交会获得的每一个地面点三维坐标分别减去其平均残差 1:2000航测成图 检查点不符值: 平面1.0m高程0.4mPOS系统

10、所确定加密点坐标的精度 GPS辅助光束法平差的精度 试验区位于河南省安阳市，距北京约500公里1422km2平地、丘陵1:50001:2000052.5km2测区范围平地地貌情况1:1000成图比例尺1:4000航摄比例尺安阳市安阳测区试验 (2002年摄影，比例尺1:40001:20000，平地丘陵地)1：20000测区检校场1：4000测区安阳测区航线略图安阳测区试验 (2003年摄影，比例尺1:4000，平地)1:1000航测成图，检查点不符值: 平面0.50m高程0.25mPOS系统所确定加密点坐标的精度 安阳测区试验 (2003年摄影，比例尺1:20000，丘陵地)1:5000航测成图，检查点不符值: 平面1.75m高程1.00mPOS系统所确定加密点坐标的精度 1:50000比例尺航