GPS輔助三角形測(cè)量

1、GPS輔助空中三角形測(cè)量,簡(jiǎn)述 GPS輔助空中三角形測(cè)量方法 GPS輔助空中三角形的優(yōu)缺點(diǎn),GPS輔助空中三角形測(cè)量,1.簡(jiǎn)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(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(kāi)啟脈沖，經(jīng)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)，然后將其視為帶權(quán)觀測(cè)值引入攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差中，經(jīng)采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來(lái)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。,GPS輔助空中三角形測(cè)量,作業(yè)過(guò)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

2、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，已確定目標(biāo)點(diǎn)位并評(píng)定其質(zhì)量 原理：GPS輔助空中三角測(cè)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(cè)以獲取連續(xù)的,GPS輔助空中三角形測(cè)量,GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，然后，利用載波相位測(cè)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：極大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)量的工作量縮短航測(cè)成圖周期、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。 GPS輔助空中三角測(cè)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

3、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(cè)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(guò)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(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)，從而測(cè)定GPS載波相位觀測(cè)值以及航攝儀曝光時(shí)刻。,GPS輔助空中三角形測(cè)量,（3）求解GPS攝站坐標(biāo)。對(duì)GPS載波相位測(cè)量值進(jìn)行離線后數(shù)據(jù)處理，求得航攝儀曝光時(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(cè)量數(shù)據(jù)與攝影測(cè)量數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差。通常，我們采用的非攝影測(cè)量數(shù)據(jù)主要為GPS攝

4、站坐標(biāo)值，然后把它視為帶權(quán)觀測(cè)值與攝影測(cè)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：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(cè)和更新中具有廣闊的應(yīng)用前景。,GPS輔助空中三角形測(cè)量,2.輔助空中三角形測(cè)量方法 （1）GPS 輔助空中三角測(cè)量的主要過(guò)程,GPS輔助空中三角形測(cè)量,（2）方法 航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量 光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量,GPS輔助空中三角形測(cè)量,航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量 航帶法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量 這種方法基本上模仿模擬法空中三角測(cè)量建立單航帶的過(guò)程，也就是通過(guò)計(jì)算相對(duì)定向元素和模型點(diǎn)坐標(biāo)建立單個(gè)

5、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參數(shù)。計(jì)算過(guò)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(cè)坐標(biāo)相等，,GPS輔助空中三角形測(cè)量,又要使各模型點(diǎn)坐標(biāo)（此時(shí)作為觀測(cè)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

6、點(diǎn)坐標(biāo)的量測(cè)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,GPS輔助空中三角形測(cè)量,獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量 獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)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(cè)圖儀來(lái)建立。獨(dú)立模型法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)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(cè)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(cè)坐標(biāo)相等。在

7、實(shí)踐中常常把加密點(diǎn)的平面和高程分開(kāi)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(cè)量是在單獨(dú)法相對(duì)定向,GPS輔助空中三角形測(cè)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(guò)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(cè)坐標(biāo)，即： (1)空間相似變換過(guò)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(cè)坐

8、標(biāo)與其他地面攝測(cè)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(cè)值改正數(shù)的平方和最小。,GPS輔助空中三角形測(cè)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)。 （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(cè)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：,GPS輔助空中三角形測(cè)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

9、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(cè)坐標(biāo)。 光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量 光線束法區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)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(jiàn)解析攝影測(cè)量）。由每個(gè)像點(diǎn)的坐標(biāo)觀測(cè)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,GPS輔助空中三角形測(cè)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

10、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：,GPS輔助空中三角形測(cè)量,(3)逐點(diǎn)法化建立法方程。為了簡(jiǎn)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。,GPS輔助空中三角形測(cè)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(cè)的像點(diǎn)坐標(biāo)為觀測(cè)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(jiǎn)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(méi)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、大氣折