GPS与RS的集成

1、第五章 GPS与RS的集成,遥感（Remote Sensing） 在不直接接触的情况下，利用遥感器对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物。,第五章 GPS与RS的集成,全球定位系统（GPS, Global Position System） 利用人造地球卫星进行点位测量的定位、导航技术，英文也称为 Navigation Satellite Timing and Ranging导航卫星测时和测距，由美国军方组织研制建立，从 1973 年开始实施，到九十年代初完成。,第五章 GPS与RS的集成,5.1 GPS辅助空中三角测量 5.2 对

2、地观测的直接定位,第五章 GPS与RS的集成,遥感中的目标定位一直都依赖于地面控制点，如果要实现实时无地面控制的遥感目标定位，则需要通过GPS记录遥感影像瞬间的方位元素。,5.1 GPS辅助空中三角测量,GPS与RS的集成技术主要是利用GPS的精确定位功能为RS影像提供实时处理与快速编码，实现快速准确地测量坐标。 目前GPS动态相位差分已用于航空/航天摄影测量进行无地面空中三角测量，并用于生产，从而大大提高工作效率和精度。,5.1 GPS辅助空中三角测量,航空摄影测量：也称为空中三角测量，利用像片内在的几何特性，在室内加密控制点的方法。即利用连续摄取的具有一定重叠的航摄像片，依据少量野外控制点

3、，以摄影测量方法建立同实地相应的航线模型或区域网模型，从而获取加密点的平面坐标和高程。主要用于测地形图。,5.1 GPS辅助空中三角测量,工作可分为两大主要部分： 第一部分是数据采集，包括转点、像点坐标或模型点坐标量测、坐标规化和预改正。 第二部分是数据处理，一般为区域网平差，平差过程中要引入非摄影测量信息，主要是地面控制点坐标，使空中三角测量网纳入规定的坐标系，同时对像片系统误差进行有效地改正。,5.1 GPS辅助空中三角测量,空中三角测量分为利用光学机械实现的模拟法和利用电子计算机实现的解析法两类。 模拟法依靠人工选点、转点和在航测仪器上人工量测获得像点像片坐标或模型坐标； 解析法则根据像

4、片上的像点坐标同地面点坐标的解析关系构成摄影测量网的空中三角测量。建立摄影测量网和平差计算等工作都由计算机来完成。,5.1 GPS辅助空中三角测量,人工因素正是阻碍摄影测量向数字化、自动化和实时化发展的难点之一。 随着GPS辅助空中三角测量和自动空中三角测量的成功研制，加上自动粗差探测技术，我们已在解析空中三角测量走向全自动化方面奠定了坚实基础。,5.1 GPS辅助空中三角测量,另一方面，通过GPS辅助空中三角测量和全数字化自动摄影测量的集成，已可使外业控制到内业加密、快速获取地面DEM、数字正射影像与数字线划图的过程更加高效。,5.1 GPS辅助空中三角测量,GPS辅助空中三角测量：,5.1

5、 GPS辅助空中三角测量,是指利用机载GPS接收机与地面基准点的GPS接收机同时、快速、连续地记录相同的GPS卫星信号，通过相对定位技术的离线数据后处理获取摄影机曝光时刻摄站的高精度三维坐标，将其作为区域网平差中的附加非摄影测量观测值，以空中控制取代或减少地面控制，经采用统一的数学模型和算法，整体确定点位并对其质量进行评定的理论、技术和方法。,采用多片影像匹配自动转点技术取代常规航测中像点坐标的人工量测，由GPS动态差分技术获取GPS摄站坐标，以空中控制取代或减少地面控制，即可使解析空中三角测量实现全自动化。,5.1 GPS辅助空中三角测量,GPS辅助的全自动空中三角测量作业流程为： （1）利

6、用机载GPS接收机与地面参考点的GPS接收机同时、快速、连续地记录相同的GPS卫星信号，同时在机载GPS接收机记录数据中加入摄影瞬间的时标信号。,5.1 GPS辅助空中三角测量,（2）利用后处理软件进行离线数据后处理，内插获得摄影瞬间GPS天线相位中心的三维坐标。 （3）利用自动空中三角测量中的多片影像匹配自动转点技术，对数字化后的影像进行整体影像匹配，获得较常规数量多、精度高、可靠性好的模型连接点的像片坐标。,5.1 GPS辅助空中三角测量,（4）由上所得的GPS摄站坐标、连接点像片坐标，外加摄影机数据，必要时加入少量地面控制，进行摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差，求解加密点坐标(物方坐

7、标系)或像片定向参数。,5.1 GPS辅助空中三角测量,常规空中三角测量与GPS辅助全自动空中三角测量,5.1 GPS辅助空中三角测量 5.2 对地观测的直接定位,第五章 GPS与RS的集成,GPS在遥感调查中的应用主要有两个方面： 在遥感图像上识别出桥梁、河流汇合处以及村庄这些能作为地面控制点的地物，然后到实地，利用GPS确定每一控制点的实际位置（经纬度等），进而对图像进行几何纠正和投影变换；,5.2 对地观测的直接定位,GPS在遥感调查中的应用主要有两个方面： 对图像上的样本像元，根据它们的空间坐标，利用GPS进行实地定位，确定样本像元对应的地面类型，并用于分类。,5.2 对地观测的直接定

8、位,GPS用于样本像元地面定位： 美国曾利用SPOT数据与GPS相结合方法进行佛罗里达州南部湿地的土地覆盖调查（1994）。,5.2 对地观测的直接定位,调查首先是利用ERDAS软件对SPOT数据进行非监督分类，聚类数的确定是基于分类结果图上每一聚类都能找出同质区域，以便利用GPS进行野外验证，通过试验，最后确定的分类数为30。,5.2 对地观测的直接定位,利用20个均匀分布的地面控制点把图像纠正到UTM地图投影。首先是在图像上找到对应地面控制点的像元，利用地面控制点数据和对应图像像元的位置数据计算变换矩阵，产生一个系数文件，利用一阶变换计算出每个像元变化后坐标（均方根误差为0.4个像元），利用最近邻再采样法进行像元值内插。,5.2 对地观测的直接定位,为获得像元点地面实况，在经过纠正的图像上选择验证点，30个非监督分类类型尽可能每一个选择5个点，每一个点必须位于至少33像元的同质图斑中心，这样做是考虑到图像像元的位置本身存在着误差（均方根误差为0.4个像元）以及GPS定位误差，最后从图像上选择了 129个点。,5.2 对地观测的直接定位,对图像上选择的每一个点进行野外验证，野外验证利用GPS定位，通过目视方法估算大约2020m2范围内每一土地覆盖类型的比例。,5.2 对地观测的直接定位,通过对验证点的实地状况分析，最后归纳出19个土地覆盖类型。129个验证点