GPS在航空摄影测量中的精度探讨.doc

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GPS在航空摄影测量中的精度探讨

摘要：GPS与数码相机结合应用于摄影测量将极大地减少航摄地面控制测量的工作量,这必将大力促进数码相机在摄影测量中的应用。本文通过精密单点定位，并用数据证明了GPS辅助摄影测量是可靠的。

关键词：航空摄影测量；精密单点定位；GPS
Abstract:GPSanddigitalcameracombinationshouldbeusedinphotogrammetrywillgreatlyreducetheworkloadofaerialgroundcontrolsurvey,itwillvigorouslypromotethedigitalcamerainphotogrammetryapplication.Thisarticlethroughtheprecisepointpositioning,andusethedataprovedthatGPSassistedphotogrammetricmeasurementisreliable.
Keywords:aerialphotogrammetry;precisepointpositioning;GPS

由于科学技术的发展,航空摄影测量技术也随之大踏步地发展,从传统的航空摄影测量已进入到数码航空摄影测量。随着全球定位系统(GPS)的精度大大提高,同时惯性导航系统(INS)的精度不断提高、成本不断降低。而目前的GPS定位一般都采用双差模型进行动态基线处理，为了保证动态基线解算的可靠性和精度,在进行航测时,仍然要求地面布设有一定密度(30～50km)的GPS基准站。这对于大范围的航空摄影测量任务来讲,仍然需要比较大的投入，而且对于一些地形复杂的地区，布设如此密度的地面基准站将会有比较大的难度。
1.精密单点定位
精密单点定位是相对于一般的单点定位而言的,它是利用GPS的精密星历(*.sp3或*.eph)和精密钟差（*.clk)文件,以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测资料,对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计。用户通过单台含双频双码观测数据的GPS接收机就可以实现在数千平方公里乃至全球范围内实时的或事后的高精度定位,它的特点在于各站的解算相互独立,计算量远远小于一般的相对定位。PPP与双差定位的主要区别在于，双差定位时部分参数和误差项通过站间和星间求差得以消除，而PPP必须采用精细的模型加以改正和用辅助参数进行估计（比如卫星天线相位中心偏差改正、固体潮改正、海洋负荷改正等）。
目前国内外很多相关的机构对精密单点定位的研究都作了大量工作，经过多年对精密单点定位理论与方法的深入研究，国内率先成功研制了高精度的PPP数据处理软件TriP，其
理论静态定位精度可达到mm～cm级，动态定位精度为cm～dm级。目前对于后处理的精密动态单点定位的参数估计，主要有两种估计方法。一种是Kalman滤波；另外一种就是最小二乘法，该软件采用一种递归的最小二乘估计方法，其核心思想是对不同的待估参数进行分类递归处理，从而大大提高了处理效率，并且提高了参数估计的精度和可靠性。
2.GPS在航空摄影测量中的应用
利用数码相机进行航空摄影测量精度很高,完全能满足大比例尺地图制作的要求。然而由于每个像对覆盖面积小,导致航线数量和像对数量增多。该数码相机的旁向覆盖宽度是常规摄影仪(23cm@23cm)的59%,航线数增加近一倍,像对数增加近3~4倍,外业控制工作量也会相应增加。这将限制数码相机在大面积测图中的应用,特别是外业控制工作量的增加也将使整个任务的成本快速增加。利用差分GPS技术已能准确获取航摄仪曝光时刻的摄站坐标,将其纳入空三参与平差将极大地减少地面控制点数目、减少工作量、提高生产效率、降低生产成本。
2.1GPS动态摄站坐标采集
为了验证GPS辅助数字航空摄影测量的可行性,我们进行了航飞试验。为精确检验GPS辅助空三的精度,试验按常规空三模式在测区均匀布设了30个地面控制点(其中2个控制点遭到破坏)。本次飞行采用蜜蜂3飞机和简易重力稳定平台(GPS和稳定平台(如图2所示)),共飞行五条航线和两条构架航线,拍摄航片126张。由于蜜蜂3飞机为敞篷的,因此GPS可以与稳定平台直接固定在一起,理论上GPS与投影中心的平面位置分量很小(可以忽略不计),高程方向有一固定分量。动态测量的采样频率为10Hz,采用WayPoint软件进行动态后差分数据解算,曝光时刻摄站坐标由采样点坐标内插获得。
2.2GPS辅助空中三角测量试验
本次试验采用JX-PBBA自动空中三角测量软件进行。试验分别取测区四周4个地面