测绘与空间地理信息
ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ.４２ꎬＮｏ.６Ｊｕｎ.ꎬ２０１９
基于机载ＧＰＳ－ＩＭＵ系统实现直接定向的研究
蒋勤玉１ꎬ丁兆连２
(１.广州南方卫星导航仪器有限公司ꎬ广东广州 ５１０６６３ꎻ２.自然资源部第二航测遥感院ꎬ黑龙江哈尔滨１５００８１)
摘要:主要研究利用高精度的机载ＧＰＳ－ＩＭＵ集成系统ꎬ还原航摄仪在摄影时像片的外方位元素ꎬ实现直接定
向ꎮ在航空摄影测量作业时ꎬ通过ＧＰＳ差分定位和高精度ＩＭＵ的内业数据处理、检校计算ꎬ获取到了位置及姿态信息ꎬ此方法简化了作业流程ꎬ节省了外业工作量ꎬ缩短了时间周期ꎮ文本对此过程的误差来源进行分析ꎬ提出优化方法ꎬ特别是通过检校计算补偿系统误差ꎬ对提高直接定向技术精度及应用效果有重大意义ꎬ尤其是在自然灾害应急保障方面的应用更加广泛[１]ꎮ关键词:ＧＰＳ差分定位ꎻ直接定向ꎻ应急保障
中图分类号:Ｐ２２８.４ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７２－５８６７(２０１９)０６－０１３９－０４
ＩｍａｇｅＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＦｒａｍｅＤｉｇｉｔａｌＡｅｒｉａｌ
ＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
(１.ＧｕａｎｇｚｈｏｕＳｏｕｔｈｅｒｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＧｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６６３ꎬＣｈｉｎａꎻ
ＪＩＡＮＧＱｉｎｙｕ１ꎬＤＩＮＧＺｈａｏｌｉａｎ２
２.ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｏｔｏｐｒａｍｍｅｔｒｙａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＨａｒｂｉｎ１５００８１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅＧＰＳａｎｄＩＭＵｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎꎬａｎｄｕｓｅｓｔｈｅＧＰＳｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｏｓｉ￣
ｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎＩＭＵｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｔｈｅａｅｒｉａｌｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬａｎｄｔｏｒｅｓｔｏｒｅｔｈｅｅｘｔｅｒｉｏｒｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅａｅｒｉａｌｃａｍｅｒａｉｎｔｈｅｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ.Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓｉｍｐｌｉｆｉｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎬｓａｖｅｓｔｈｅｗｏｒｋｌｏａｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｈｏｒｔｅｎｓｔｈｅｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｓｏｆｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓꎬｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉ￣ｃａｎｃｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｒｅｃｔｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｄｉｓａｓｔｅｒｅ￣ｍｅｒｇｅｎｃｙｓｕｐｐｏｒｔ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＧＰＳｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇꎻｄｉｒｅｃｔｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎꎻｅｍｅｒｇｅｎｃｙｓｕｐｐｏｒｔ
０ 引 言
目前ꎬ航空摄影摄站点的定位、定姿ꎬ主要通过传统空中三角测量进行的ꎮ该方法需要外业进行像片控制测量ꎬ内业空三加密ꎬ需耗费大量的设备成本、人员成本和经济成本ꎬ最重要的是消耗了大量的时间ꎮ这种作业模式无法满足当下航空摄影测量的需要ꎬ尤其是自然灾害应急保障的工作ꎮ当发生地震、山洪、台风等自然灾害时ꎬ效率是第一位的ꎮ直接定向技术通过快速获取航空摄影时摄站的瞬间位置、姿态信息ꎬ从而快速生成所需要的数字测绘成果ꎮ直接定位具有人工投入少、效率高、自动化程度高等特点ꎬ它将是今后的发展方向ꎮ
本文根据摄影测量和ＧＰＳ/ＩＭＵ系统的基本原理ꎬ详细分析了直接定向的方法、原理ꎬ总结了一套高效的检校
收稿日期:２０１８－０８－１３
方案并验证了其可靠性ꎮ讨论影响直接定向误差来源及优化方法ꎬ尤其是检校计算ꎮ通过对ＰＯＳ飞控系统与航摄仪时间误差、偏心角、偏心分量的检校ꎬ实现了对系统各项误差补偿ꎬ提高了精度ꎮ
１ 机载ＧＰＳ/ＩＭＵ的直接定向原理
直接定向ＤＧ(ｄｉｒｅｃｔｇｅｏｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ)ꎬ通过传感器直接获取６个外方位元素(位置、姿态)ꎬ在不进行地面布控的情况下ꎬ建立起影像和地面定向关系ꎮ其最主要的方式是通过航摄检校场的集成检校ꎬ获取ＧＰＳ天线、ＩＭＵ和像机之间位置角度关系ꎬ从而对外方位元素进行补偿ꎬ取代整个测区的空中三角测量ꎬ实现像片直接定向ꎮ
ＰＯＳ(ＰｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ)系统ꎬ即机载
ＧＰＳ/ＩＭＵ组合系统ꎮ其中ꎬＩＭＵ(惯性测量单元)可以独
作者简介:蒋勤玉(１９８８－)ꎬ男ꎬ辽宁营口人ꎬ工程师ꎬ学士ꎬ主要从事测绘地理信息技术应用工作ꎮ
１４０
测绘与空间地理信息
２０１９年
立获取位置、姿态、加速度等数据ꎬ将其与ＧＰＳ组合应用可以消除ＩＭＵ累计误差ꎮ同时ꎬＧＰＳ在航测平台上高速运动可能出现无法跟踪信号的现象ꎬ两者正好相互补充ꎬ提高位置、姿态的获取能力ꎮ
ＩＭＵ首先ꎬ采用差分ＧＰＳ方式获取位置信息(ＸꎬＹꎬＺ)ꎬ
按照集成检校方案获取姿态信息(ꎬ获取位置和姿态系统误差的补偿数ϕꎬωꎬκ)ꎬ相机获取影像数据ꎻ然后ꎬ据ꎬ通过直接定向模型进行转换ꎬ恢复航摄仪曝光时６个外方位元素ꎮ转换模型通过已知的航摄仪中心、ＧＰＳ相位中心和ＩＭＵ之间的关系进行坐标转换ꎬ得到精准的像片６个外方位元素ꎻ最后ꎬ将影像数据和外方位元素数据用于测ꎮ
图或正摄影像制图ꎮ其整个作业流程如图１所示[２]图１ 直接定向流程图Ｆｉｇ.１ Ｄｉｒｅｃｔｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎｆｌｏｗｃｈａｒｔ
１.１ 位置、姿态信息获取
差分ＧＰＳ技术是当下定位精度最高的定位方法ꎬ以采用ＰＯＳ/ＡＶ６１０系统进行比例尺为１∶５０００的航摄为例ꎬ其高程精度可以达到１０—１５ｃｍꎬ水平精度在１０ｃｍ以内ＩＭＵꎮ其成果可以应用到正摄影像制作系统工作原理示意图ꎮ
ꎮ图２为机载ＧＰＳ/图２ 机载ＧＰＳ/ＩＭＵ系统工作原理示意图Ｆｉｇ.２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ
ａｉｒｂｏｒｎｅＧＰＳ/ＩＭＵｓｙｓｔｅｍ
１.２ 集成系统检校
检校场的布设方案可以参照规范ＧＢ/Ｔ２７９１９—２０１１
«ＩＭＵ包含在摄区内或靠近摄区/ＧＰＳ辅助航空摄影技术ꎬ且相对航高与摄区保持一致»进行布设ꎮ其范围应尽量ꎮ
４其航线及控制点布设方案主要包括航线９控制点法两种ꎬ均能达到检校目的２航线ꎮ６采用直接定控制点法和向法测图ꎬ必须在每次航摄前进行一次集成系统检校ꎮ
为保证地面控制点的精度ꎬ可以在检校范围内布设人工标志ꎬ同时要确保人工标志坐标准确、保存完好ꎬ而且可以清晰辨别ꎮ
２ 误差来源及优化方法
机载ＧＰＳ/ＩＭＵ系统进行直接定向的误差来源主要包括空间位置偏心差、视准轴误差、相机与ＰＯＳ系统的误差、大气折射、地面曲率等ꎮ
２.１ 空间位置偏心差
摄影中心三者在空间位置上无法重合而且存在一个相对
ＧＰＳ天线相位中心、惯性单元ＩＭＵ中心和航摄相机
固定的空间关系ꎬ即偏心分量ꎬ如图３所示ꎮ偏心分量可以通过全站仪量测出来ꎬ但由于有人工参与ꎬ所以存在较大误差ꎮ
图３ 偏心分量示意图
Ｆｉｇ.３ Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｉａｇｒａｍ
２.２ 视准轴误差
航摄仪的空间辅助坐标系与惯性单元ＩＭＵ三轴陀螺坐标系在Ｘ、Ｙ、Ｚ３个方向上无法平行ꎬ有角度的差异ꎬ即偏心角ꎬ如图４所示ꎮ视准轴误差必须通过检校场检校去除ꎮ
图４ 像机坐标系与ＩＭＵ坐标系夹角示意图Ｆｉｇ.４ Ｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｍａｇｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ
ｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅＩＭＵｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ
２.３ 时间同步误差
历元时刻ＧＰＳ、ＩＭＵꎬＩＭＵ和像机三者都是独立工作采用曝光脉冲记录ꎬ像机采用曝光时刻ꎬＧＰＳ采用卫星
ꎮ三者时间上的微小差异都会导致位置上有很大的差异从而影响外方位元素ꎬ现有的ＰＯＳ系统会对这个误差进行补偿ꎮ
２.４ 大气折射和地球曲率引起的误差
大气在不同的高度ꎬ密度和压力也不同ꎬ引起大气折射现象ꎬ像点的坐标也会因此产生变化ꎮ地球曲率变化会引起像点位移ꎬ这需要通过像点坐标改正来消除带来的影响ꎮ
第６期
蒋勤玉等:基于机载ＧＰＳ－ＩＭＵ系统实现直接定向的研究
解获取线元素、角元素的改正值ꎬ去除系统误差ꎮ
１４１
２.５ 集成系统优化方法
本文通过对直接定向原理和误差的来源探讨ꎬ结合个人实践操作ꎬ总结出如下集成系统的优化方法:精确量取ＧＰＳ、ＩＭＵ偏心分量ꎬ最好采用全站仪量测３次ＧＰＳ偏心分量ꎬ取平均数ꎻ布设基站点ꎬ采用差分ＧＰＳ解算ＰＯＳꎻ集成的传感要进行刚性牢固连接ꎻ飞行平台保持平稳飞行ꎬ从而确保飞行平台不发生突然抖动ꎻ当使用ＰＯＳ辅助空中三角测量时ꎬ设计构架航线连接区域网ꎬ有助于提高系统如ＩＧＩ、Ａｐｐｌａｎｉｘ具有良好的精度ꎬ建议使用ꎮ精度[３]ꎻ严格执行检校ꎬ进行系统误差补偿ꎮ国外的ＰＯＳ
３.２ 航飞检校场的设计
航飞检校场的布设方案有多种ꎬ现有的ＰＯＳ生产商加拿大Ａｐｐｌａｎｉｘ和德国ＩＧＩ公司各自提出检校场的布设方案ꎮ出于航测成本和数据处理的便利性考虑ꎬ推荐以下设计方案ꎮ
１)按东西方向航测两条平行的航线ꎬ且两条航线对２)航向重叠度和旁向重叠确保超过６０％ꎮ这种飞行３)在检校场区域内布设９控制点和２个检查点ꎬ控制
向飞行ꎬ每条航线定点曝光１２次ꎬ这样便可以去除偏心分量和时间同步的误差ꎮ
３ 检校场的布设及精度分析
机载ＧＰＳ/ＩＭＵ直接获取的位置及姿态数据存在较大的系统误差ꎬ为了实现直接定向法ꎬ获取符合测图规范要求的高精度外方位元素ꎬ便需要进行检校计算去除系统误差ꎮ即应用摄影测量原理进行航空摄影ꎬ通过像片控制测量所得的高精度控制点进行ＧＰＳ/ＩＭＵ辅助空中三角测量ꎬ反求出机载ＧＰＳ/ＩＭＵ各组件间的关系ꎮ为了验证其精度ꎬ我们通过布设检校试验场证明其可行性ꎮ
当前主流的检校方法有多种ꎬ包括塔吊式地面检校和机载式地面检校ꎬ前者模仿实测的过程ꎬ虽然节约经济成本ꎬ但存在环境搭建困难、影响效率、机动性不够的问题ꎮ后者提供了高航高、快速度ꎬ这更容易增大系统误差ꎬ有利于更正改正参数ꎮ所以ꎬ我们在实际应用的过程中应用机载式地面检校ꎮ此法主要对偏心分量、视准轴、时间同步及影响精度的各种系统误差进行补偿ꎬ完成外方位元素线元素、角元素的改正ꎮ
方式有助于提高外方位元素精度ꎬ减少外业布控高程点ꎮ点间的距离小于３条基线ꎮ
３.３ 航飞检校实验
本文以大庆附近的一个区域作为检校场ꎬ采用运－５飞机作为航摄平台ꎬ航摄仪选择ＵＣＷＡꎬＰＯＳ系统选择ＰＯＳＡＶ５１０ꎬＧＰＳ系统采用天宝双频接收机ꎬ基站采用Ｔｒｉｍｂｌｅ５７００型ꎮ此检校场飞行设计如下:飞行方向为东ＧＳＤ大小为７ｃｍꎬ图５为航飞检校场的轨迹图ꎮ地面控制点布设６个３°重叠控制点和２个检查点ꎮ
西向ꎬ相对航高５００ｍꎬ航向重叠６０％ꎬ旁向重叠６０％ꎬ
图５ 航飞检校场飞行轨迹图Ｆｉｇ.５ Ｆｌｉｇｈｔｆｌｉｇｈｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｆｉｅｌｄ
３.１ 具体流程
选定一块区域作为飞行检校场ꎬ设计航测飞行计划ꎬ同时在建立控制点布设方案ꎻ采用集成系统(机载ＧＰＳ/ＩＭＵ、航摄相机、座架平台)外业飞行ꎬ同时获取控制点数进行空中三角测量ꎬ获取摄站点定位、定姿数据ꎬ迭代求
利用ｐｏｓｐａｃ软件对ｐｏｓ系统进行解算ꎬ利用ｐｏｓｐａｃ检校模块获取外方位元素的线元素和角元素改正值并予以修正ꎬ获取准确外方位元素ꎮ通过ｐｈｏｔｏｍｏｄ软件获取空三加密后的外方位元素ꎬ将两种外方位元素成果进行比对ꎬ位置的偏差结果见表１ꎬ表２为姿态角的偏差ꎮ
据ꎻ借助ＧＰＳ/ＩＭＵ辅助航空摄影测量ꎬ在数据后处理后ꎬ
表１ ＰＯＳ直接定向数据与空三后的外方位元素位置坐标对比
Ｔａｂ.１ ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆｔｈｅＰＯＳｄｉｒｅｃｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄａｔａａｎｄａｅｒｉａｌｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ
ＰＯＳ直接定位坐标
Ｙ３２×××３８.６２１３２×××７３.５４７３２×××０９.０４６３２×××９５.８０７３２×××８３.１９６３２×××８１.２６７３２×××８６.１２５３２×××９７.８３２３２×××１６.７１４３２×××４１.１１３３２×××２７.４９
空三后坐标
Ｙ３２×××３８.６３２３２×××７３.５９６３２×××０９.２２２３２×××９５.７９１３２×××８３.２３９３２×××８１.２６９３２×××８６.１５３３２×××９７.８６９３２×××１６.８３３３２×××２７.６１２３２×××４１.２８
差值
像片号１０２１０３１０４１０５１０６１０７２０３２０４２０５２０６２０７
Ｘ５８××７９.７７２５８××３４.４０７５８××９０.４２１５８××４６.２３２５８××０１.８７５５８××５６.４５１５９××３５.０２２５８××７８.８６９５８××２３.５２９５８××６７.８２３５８××２４.３５
Ｚ４９８２.７９６４９８３.０９６４９８２.８５９４９８４.８０３４９８２.３５６４９８１.９０１４９８６.４５３４９７１.３５９４９７１.４８７４９７８.６１２４９８１.９４８
Ｘ５８××２４.３２３５８××７９.８０８５８××３４.７３４５８××９０.４５４５８××４６.２４９５８××０１.８４９５８××５６.５１３５９××３４.９９３５８××７８.８１５５８××２３.４９３５８××６７.８２
Ｚ４９８２.９５５４９８３.３４６４９８３.０６８４９８４.９８２４９８２.５７４４９８２.１０９４９７１.１２８４９７１.２５１４９７８.３５１４９８１.６７９４９８６.６７
ΔＸ(Ｍ)－０.０３６－０.３２７－０.０３３－０.０１７－０.０６２０.０２９０.０５４０.０３６０.００３０.０２６０.０２７
ΔＹ(Ｍ)－０.０１１－０.０４９－０.１７６－０.０４３－０.００２－０.０２８－０.０３７－０.１１９－０.１６７－０.１２２０.０１６
ΔＺ(Ｍ)－０.１５９－０.２０９－０.１７９－０.２１８－０.２０８－０.２１７０.２３１０.２３６０.２６１０.２６９－０.２５
１４２
测绘与空间地理信息
２０１９年
表２ ＰＯＳ直接定向数据与空三后的外方位元素姿态角对比
Ｔａｂ.２ ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｔｔｉｔｕｄｅａｎｇｌｅｓｂｅｔｗｅｅｎＰＯＳｄｉｒｅｃｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄａｔａａｎｄａｅｒｉａｌｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ
像片号１０２１０３１０４１０５１０６１０７２０３２０４２０５２０６２０７
Ｏｍｅｇａ(°)
ＰＯＳ直接定位后的姿态角
０.２９３６７３５９.４３０９３０.２８６７４０.３２０８５０.２９８３５３５９.７１６７７０.２７９０００.２８７７３Ｐｈｉ(°)
Ｋａｐ(°)
Ｏｍｅｇａ(°)－０.１４５８７－０.１２０６４－０.１２６８９－０.１２２６２０.０７７０２０.０８６６９０.３０８９４０.１２０５５－０.１３０６０.５１５８８－０.１３０３１
空三后的姿态角
０.２８８８６－０.５６９０１０.２８５５１０.３１６９７０.２９２６５－０.２６１８３－０.２５３４６－０.２４７５２０.０１２３５０.２７３２６０.２８５６９Ｐｈｉ(°)
Ｋａｐ(°)
ΔＯｍｅｇａ(°)０.０１６４５０.０１９０８０.０１４８６０.０１６０１０.００６６８０.０１００２０.００７８８０.００７０.０１７５０.０１５７０.０１６４６
差值ΔＰｈｉ(°)０.００２０４０.００１２３０.００３８８０.００５７４０.００２１４０.００２１５０.００２１８０.００２４１０.００５７０.０００４０.００４８１
ΔＫａｐ(°)
３５９.８８６１５３５９.８７０５８３５９.８９５０６３５９.８８４２６３５９.８８９１２３５９.８９４８８０.０９３６９０.３１８９６０.１２８４３０.０８３７０.５３４９６
９１.３５７０２９１.７６０４９８９.３６５０５８９.９２０３５９０.２４０４８２６９.５５０９９２６９.０７８９４２６９.５５１３５２７１.４０２８３９０.４６８１８９０.４６５３
９０.４７４３９８９.３７２９６８９.９２７２６９０.２４６５６－９０.４３８７９－９０.９１１６８－９０.４３８５４－８８.５８７７５９０.４７５
９１.７７０８
９１.３６７１－０.０１００８－０.０１０３１－０.００９０９－０.００７９１－０.００６９１－０.００６０８－０.００６８２０.０１０２２０.００９３８０.０１０１１０.００９４２
３５９.７２５０５３５９.９９０５５３５９.７２８６５
通过实际数据对比ꎬ证明了在进行完检校计算后ꎬ利用直接定向获取的外方位元素与到空三后获取的外方位差值很小ꎬ可以满足摄影测量要求ꎮ
０.１０５６２４ｍꎮ根据«数字航空摄影测量空中三角测量»规范的要求ꎬ在进行１∶５００比例尺成图时ꎬ平地区域检查点的平面中误差需优于０.１７５ｍꎬ高程中误差需优于０.１５ｍꎬ这一结果符合空三精度要求ꎮ实验结果证明了ꎬ利用直接定向获取的外方位元素可以达到空三的精度ꎬ利用检校计算获取修正参数的正确性与可靠性[４]ꎮ
３.４ 直接定向模式下的空三精度
在本次实验测区内ꎬ实地量测３０个平高点作为检查点ꎮ将采集的检查点导入Ｐｈｏｔｏｍｏｄ软件的立体交互界面下进行刺点ꎬ采集对应点位的平面及高程数据ꎮ同时ꎬ实测点与立体测图点进行比对ꎬ其部分差值数据见表３所示ꎮ
表３ 实测点与立体测图点差值
Ｔａｂ.３ Ｐｏｉｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｏｉｎｔ
ａｎｄｔｈｅｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃｍａｐ
ΔＸ(ｍ)－０.０２６６－０.０１５４０.００３５０.００５４０.０８４２
ΔＹ(ｍ)－０.０６５４－０.０８１１－０.０４５３－０.０９８０－０.０９１３－０.０３９６－０.０６３２－０.０９５６－０.０９８４－０.０９８３－０.０３３２－０.０６５２
点号ｐ１ｐ２ｐ３ｐ４ｐ５ｐ６ｐ７ｐ８ｐ１０ｐ１１ｐ１２ｐ９
ΔＺ(ｍ)０.０６３６０.０３４６０.０９４６０.０１６５０.０３４７０.０９８７０.０７４５０.０３４３０.０４９３０.３８６７０.１３６５０.１６８
４ 结束语
本文探讨了直接定向的原理ꎬ总结了影响其精度的各方面误差ꎬ并提出优化方法ꎮ归纳了一套高效检校方案ꎬ特别指出要实现此项技术必须完成ＧＰＳ、ＩＭＵ、相机间系统误差的检校ꎮ直接定向为航空摄影测量提供了新的思路ꎬ机载ＧＰＳ－ＩＭＵ系统精确获取摄影时航片的外方位元素数据(３个位置参数和３个姿态参数)ꎬ从而可以大大减少外业控制点的布设ꎮ这样就可以实现在一定比例尺下无控地理定位ꎬ满足测图精度要求ꎬ节省了时间、人力、物力、财力ꎮ同时它也是处理自然灾害应急保障最有效、最可行的解决方法ꎮ
参考文献:
[１] 李学友.ＩＭＵ/ＧＰＳ辅助航空摄影测量综述[Ｊ].测绘科[２] 李学友.ＩＭＵ/ＧＰＳ辅助航空摄影测量原理、方法及实践[３] 王建超ꎬ郭大海ꎬ郑雄伟.机载ＰＯＳ直接地理定位软件[４] 杨娜.国产ＰＯＳ与数字航空相机集成检校的研究[Ｄ].青
岛:山东科技大学ꎬ２０１２.２８－３２.
[Ｄ].郑州:解放军信息工程大学ꎬ２００５.
ＡｅｒｏＤＧ的设计与实现[Ｊ].国土资源遥感ꎬ２００７(４):学ꎬ２００５ꎬ３０(５):１１０－１１３.
－０.０１２４－０.０６８４－０.０２９４０.０９５３０.０６５４０.０３４１
－０.０２０５
根据数据可得ꎬ在直接定向法模式下ꎬ检查点的平面位置中误差为０.０９１４２ｍꎬ高程位置中误差为
[编辑:张 曦]
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容