POS辅助航空摄影测量应用方法研究与误差分析

摘要

传统的航空摄影测量都需要使用地面控制点并通过空三加密求解像片的外方位元素。尽量减少乃至摆脱对野外控制点的依赖，是摄影测量的重要研究目标，因此DGPS/IMU组合，定位定向系统POS被引入摄影测量与遥感。POS辅助航空摄影测量能直接给出航摄仪曝光瞬间的外方位元素，将大量减少甚至完全免除对野外控制点的要求，提高了效率，缩减了成本，国内POS应用逐步推广，将成为航空摄影的标准配置。但是在实际的不同比例尺和地形条件情况下，实测精度如何，需不需要野外控制点及如何确定控制点的数量、类别、分布，这些应用方法都需要深入研究。本文主要研究内容包括：
　　 ⑴简单阐述了DGPS、惯性测量单元IMU及二者的组合POS的基本原理。
　　 ⑵对目前POS辅助航空摄影测量的主要使用方法：直接定向法和辅助空中三角测量法的数学模型、使用条件进行了分析比较和精度评估。
　　 ⑶对差分GPS基准站的布设方案、基准站联测，偏心分量的测量，检校场的布设及飞行要求等影响POS辅助航空摄影测量精度的主要应用技术进行了论述。并介绍了相机和IMU的检校。
　　 ⑷以POSAV510和IPAS为对象，在多次POS辅助航空摄影测量应用实验的基础上，对测量数据进行了分析研究。总结形成一套完整的POS辅助航空摄影测量的作业流程。
　　 本课题为POS的推广应用提供了坚实的技术支持，为此项工作的开展积累了经验，对实际作业具有较强的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 课题的背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4本文的主要研究工作及内容安排

第二章 POS工作基本原理

2.1引言

2.2差分GPS基本原理

2.2.1差分GPS定位原理

2.2.2 GPS载波相位差分定位中初始整周模糊度的确定

2.2.3 GPS系统定位误差来源及分析

2.3 IMU基本原理

2.3.1常用的导航坐标系

2.3.2惯性测量的基本原理

2.3.3捷联式惯性测量系统

2.4 POS工作原理

第三章期POS辅助航空摄影测量原理与误差来源

3.1 POS数据用于直接定向

3.2 POS辅助空中三角测量

3.3 POS辅助航空摄影测量的主要误差源

第四章 POS辅助航空摄影测量生产应用中的技术要求

4.1 GPS基准站的布设

4.2 GPS地面基准站联测

4.3 IMU和机载GPS天线偏心分量的测量

4.4 POS辅助航空摄影测量飞行的技术要求

4.5 POS数据处理方法

第五章数字相机和IMU的飞行检校

5.1 ADS40数字航测相机的飞行检校

5.1.1 ADS40数字航测相机飞行检校的内容

5.1.2 自检校光束法平差原理

5.2 IMU飞行检校基本原理

5.3 ADS40相机检校模块工作流程

5.3.1飞行要求

5.3.2 POS数据解算

5.3.3检校步骤

5.3.4陕南校飞数据检校结果精度的对比分析

5.3.5控制点精度验证

5.4实验室检定与飞行检校的关系

5.4.1线阵相机实验室检定与飞行检校

5.4.2面阵相机的实验室检定与飞行检校

5.4.3实验室检定与飞行检校以及飞行检校场的关系

第六章POS辅助航空摄影测量应用试验

6.1 POS辅助RC30相机应用试验

6.1.1试验概况

6.1.2试验区控制点的布设

6.1.3基准站布设

6.1.4航摄飞行

6.1.5 POS外方位元素解算

6.1.6空三处理

6.2 POS辅助ADS40数字航摄相机应用试验

6.2.1试验概况

6.2.2基准站布设

6.2.3试验区控制点的布设

6.2.4 POS数据处理

6.2.5空三处理

6.3 POS辅助航空摄影测量后续试验

第七章试验精度分析与研究

7.1基准站联测方案的比较分析

7.1.1基准站联测方案

7.1.2基准站解算方法比较与成果分析

7.1.3基准站联测方案比较总结

7.2基准站布设对精度影响的分析

7.2.1不同距离基准站精度影响比较与分析

7.2.2基准站布设对精度影响的比较总结

7.3 POS数据直接定向精度分析研究

7.3.1 RC30试验数据与结论

7.3.2 ADS40试验数据与结论

7.4控制点布设对POS辅助空三精度影响分析

7.4.1 RC30试验数据与结论

7.4.2 ADS40试验数据与结论

第八章结论与展望

8.1项目主要结论

8.2展望

致谢

参考文献

作者在读研期间参加的科研项目和撰写的论文