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        淺談精密單點(diǎn)定位技術(shù)在GPS 輔助空中三角測量中的應(yīng)用

        2015-11-25 09:07:12王國民
        城市地理 2015年16期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)平三角測量單點(diǎn)

        王國民

        (青海省第一測繪院,青海 西寧 810001)

        一、獲取基于精密單點(diǎn)定位技術(shù)攝站點(diǎn)坐標(biāo)的方法

        精密單點(diǎn)定位技術(shù)實(shí)際上就是通過自身計(jì)算機(jī)的GPS 或者IGS 提供的穩(wěn)定精密種差和精密星歷,利用具有相應(yīng)的載波相位以及雙拼偽距GPS 接收機(jī)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測,是一種能夠全球高精度定位任何方位的定位技術(shù)[1]。并且可以與ITRF技術(shù)一樣可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行高精度定位,與傳統(tǒng)技術(shù)擁有差不多的精度,但是十分有效和簡單,能夠快速處理和獨(dú)立的結(jié)算各站,計(jì)算量相對比較小[2]。

        二、GPS 輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差誤差方程

        (一)對應(yīng)點(diǎn)和像點(diǎn)之間應(yīng)該遵循幾何關(guān)系

        在測量航空攝影中,中心投影是航空像片,所以,在航空像片中,在理論上物方空間坐標(biāo)能夠與像平面坐標(biāo)一起充分符合物點(diǎn)、投影中心、像點(diǎn)處于同一直線中共線條件方程,因此,建立以下的數(shù)學(xué)網(wǎng)平差模型:

        其中X、Y、Z 是a 點(diǎn)物點(diǎn)在物方空間直角坐標(biāo),x、y 是像點(diǎn)a 依據(jù)像點(diǎn)為原點(diǎn)的平面坐標(biāo),f 是航攝儀主距,a1、a2、a3……是φωκ 表示的方向余弦,Xs、Ys、Zs是物方坐標(biāo)中投影中心的坐標(biāo)。

        (二)系統(tǒng)誤差模型

        在網(wǎng)平差正具有GPS 攝站坐標(biāo)點(diǎn)和像點(diǎn)坐標(biāo)兩種原始觀測值??梢岳孟顸c(diǎn)坐標(biāo)函數(shù)來表示像點(diǎn)坐標(biāo)觀測值系統(tǒng)誤差,這種誤差很難得到,最典型模型就是德國Ebner 提出的擁有十二個附加參數(shù)的模型。充分考慮一個圖像中具有九個標(biāo)準(zhǔn)配置點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空攝影測量中,此外,如果航線不能在一定程度上形成具有連續(xù)15 分鐘飛行時間,載波相位GPS 動態(tài)觀測儀會形成線性系統(tǒng)誤差:

        其中ΔXA、ΔYA、ΔZA是改正的GPS 相位中心坐標(biāo),t 是攝影機(jī)曝光時間、t0是參考時刻,ax、ay、az、bx、by、bz是漂移參數(shù)。

        (三)GPS 輔助光束法區(qū)域網(wǎng)平差誤差方程

        網(wǎng)平差實(shí)際上就是利用精密單點(diǎn)定位或者差分定位技術(shù)來得到GPS 攝站坐標(biāo),然后適當(dāng)?shù)陌褞?quán)觀測值放入到網(wǎng)平差中,然后合理的使用統(tǒng)一的算法和數(shù)學(xué)模型確定精密點(diǎn)位置,從而對質(zhì)量進(jìn)行分析和評論的方式。所以,網(wǎng)平差數(shù)學(xué)模型主要是建立在自檢校光束法區(qū)域網(wǎng)平差中充分分析航攝儀投影中心坐標(biāo)和GPS 攝站點(diǎn)坐標(biāo)的幾何關(guān)系的誤差改正后的基礎(chǔ)誤差方程:

        其中,A、B 是對于x、t 未知數(shù)系數(shù)矩陣、Vc、Vx、VG、Vs是地面控制點(diǎn)坐標(biāo)、像點(diǎn)坐標(biāo)、GPS 攝站點(diǎn)以及虛擬自校驗(yàn)參數(shù)。d 是漂移誤差改正闡述向量,x 是加密點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)增量向量,r 是偏心分量未知數(shù)向量,t 是像片外方位元素未知數(shù)增量向量,c 是自檢校參數(shù)向量。

        三、對比差分定位與精密單點(diǎn)定位的GPS 輔助空中三角測量的精度

        利用差分定位技術(shù)得到的數(shù)據(jù)定位攝站坐標(biāo)可以在一定程度上適合網(wǎng)平差不同尺寸比例成圖的實(shí)際規(guī)范需求?,F(xiàn)階段已經(jīng)得到一定認(rèn)同,所以,比對差分解算和精密單點(diǎn)定位的較差能和結(jié)果可以很好的說明精密單點(diǎn)定位定位技術(shù)是否可以切實(shí)的符合和滿足GPS 輔助空中上三角測量的實(shí)際需要,依據(jù)航攝區(qū)域的實(shí)際測量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一定的三角測量實(shí)驗(yàn),使用Trip 軟件來結(jié)算動態(tài)數(shù)據(jù),可以把得到的結(jié)果使用在三角測量中,結(jié)果如下表:

        表一 對比差分定位與精密單點(diǎn)定位的GPS 輔助空中三角測量的精度表

        從上述表格數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)精密單點(diǎn)定位技術(shù)在GPS 輔助空中三角測量中的應(yīng)用,不僅可以簡化作業(yè)過程,還可以避免在航飛的時候進(jìn)行地面建設(shè)基站,此外,還可以為三角測量提供精確的數(shù)據(jù)信息,能夠獲得類似于差分定位技術(shù)的精度加密結(jié)果。

        [1]袁修孝,付建紅,樓益棟等.基于精密單點(diǎn)定位技術(shù)的GPS 輔助空中三角測量[J].測繪學(xué)報(bào),2011,36 (3):251-255.

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