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浅谈精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用
作者：王国民
来源：《城市地理》2015年第08期
摘要：GPS辅助空中三角测量技术具有降低成本、缩短成图周期以及减少控制地面点的特点，已经被逐渐大量运用到困难区域、大区域、中小比例尺的航空摄影测量中，具有明显的经济效益和社会效益。为了可以更好的满足航空摄影测量的需求，需要合理的建设一到二个基准站。获取航空摄影曝光时刻空间位置，并且对其进行测量区域网平差，仅仅只要少量控制点就可以得到平差基准。本文主要分析了精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用。
关键词：精密单点定位；GPS；三角测量
一、获取基于精密单点定位技术摄站点坐标的方法
精密单点定位技术实际上就是通过自身计算机的GPS或者IGS提供的稳定精密种差和精密星历，利用具有相应的载波相位以及双拼伪距GPS接收机来对数据进行观测，是一种能够全球高精度定位任何方位的定位技术[1]。并且可以与ITRF技术一样可以在全球范围内进行高精度定位，与传统技术拥有差不多的精度，但是十分有效和简单，能够快速处理和独立的结算各站，计算量相对比较小[2]。
二、GPS辅助光束法区域网平差误差方程
（一）对应点和像点之间应该遵循几何关系
在测量航空摄影中，中心投影是航空像片，所以，在航空像片中，在理论上物方空间坐标能够与像平面坐标一起充分符合物点、投影中心、像点处于同一直线中共线条件方程，因此，建立以下的数学网平差模型：
其中X、Y、Z是a点物点在物方空间直角坐标，x、y是像点a依据像点为原点的平面坐标，f是航摄仪主距，a1、a2、a3.......是 表示的方向余弦，Xs、Ys、Zs是物方坐标中投影中心的坐标。
（二）系统误差模型
在网平差正具有GPS摄站坐标点和像点坐标两种原始观测值。可以利用像点坐标函数来表示像点坐标观测值系统误差，这种误差很难得到，最典型模型就是德国Ebner提出的拥有十二个附加参数的模型。充分考虑一个图像中具有九个标准配置点，已经广泛应用到航空摄影测龙源期刊网
无人机测量空中三角测量技术应用
摘要：随着时代的进步和科学的发展，无人机技术发展迅速，测量摄影的相机和无人机相互结合进行空中测量更是取得了重大突破。又因为无人机具有很多的优势，例如无人机测量可以摆脱自然环境和突发灾害的阻碍，并且能够同步传输数据，达到低成本、高效率的测量效果。空中三角测量结合了无人机和高新计算机技术，测量准确度与日俱增。本文通过对空中三角测量方法进行阐述，对无人机测量空中三角测量技术应用进行分析。
关键字：无人机；空中三角测量技术；技术应用
引言
无人机，顾名思义就是指无人驾驶的航空飞行器。我国的无人机发展时间相对较短，部分技术还不够成熟，需要广大技术人员进行深入探索与研究。无人机飞行器上往往安装着定位系统、飞行驱动系统、导航系统等等，体积较小，便于携带也易于操作，应用较为便利。无人机测量能够携带不同型号、不同像素的相机，以满足各种摄像需求。由于无人机技术优点显著，不仅应用到各项应用中去，在一些基本数据的收集和测量领域的应用也越来越广泛。
一、空中三角测量
空中三角测量是为野外没有控制点的地区测量绘图提供主要的控制点。根据这些控制点进行高度和平面位置的测量。空中三角测量主要包括解析空中三角测量和模拟空中三角测量两种。无人机遥感的测量方法主要是利用了相片中的几何特性，对于控制点建立起与之相对应的航线相关模型或者是与环境相对应的网络模型，再根据这些模型获取控制点的地理位置坐标和高度，进一步得出相对应的地形图。
二、空中三角测量方法
空中三角的测量方法可以概括性的总结为三个发展阶段，第一阶段是模拟空中三角测试，第二阶段是解析空中三角测量，最后阶段是数字空中三角测量。模拟空中三角测试大多数情况是使用模拟器进行光学操作，这种测量的方式存在一定的弊端，局限性大，效率相对较低，所测量的结果准确度和精确度不够高。解析空中三角测量方法相对于模拟空中三角测量方法在精度和效率上有所提高，但是转化过程中会消耗大量的人工，浪费时间成本，人为的操作也会降低一些精确度。为了解决这种情况的发生，更因为计算机技术的崛起，随之产生了数字空中三角测试方法，数字空中三角测试方法利用自动的识别和转点，利用到了光束法平差理论，在一定程度上保障了测量结果的精确度和准确性。对比三种测量方法，不难看出数字空中三角测量方法是这三种之中效率最高，精确度最准确的方法，其余的两种方法在比较之下，解析空中三角测量方法会逐渐被淘汰。
摄影测量学：利用光学摄影机获取的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
数字摄影测量：将摄影测量的基本原理与计算机视觉相结合，从数字影像中自动（半自动）提取所摄对象用数字方式表达的几何及物理信息。
航空摄影：利用安装在航空遥感平台上的航摄仪从空中一定角度对地面进行摄影。
航摄仪焦距：物镜节点到焦点之间的距离。
像片主距：物镜后节点到像平面的距离。
像场：物镜焦平面上中央成像清晰的范围。
像片倾角：主光轴偏离铅垂线的夹角。
航向重叠度：同一航线上相邻两张像片的重叠度。
旁向重叠度：相邻航线上像片的重叠度。
摄影基线：航向相邻两个摄站之间的距离。
摄影比例尺：视像片水平、地面取平均高程时，相片上的线段l与地面上相应的水平距L的比值。（ 1/m= l/L = f/H ）
航线弯曲：把一条航线上的影像按照地物拼接起来，各张像片的像主点连线不在一条直线上，而是一条弯曲的折线。
航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比。
像片旋角：相邻的像主点连线与同方向框标连线的夹角。
投影：用一组假想的直线将物体向几何面投射。
中心投影：投影直线汇聚一点的投影。
平行投影：投影射线平行于某一固定方向的投影。
正射投影：投影射线与投影面垂直的投影。
像点位移：当像片倾斜、地形起伏时，地面点在航摄像片上的构象相对于理想情况构像产生的位置差异。
相片比例尺：航摄像片上某一线段的长度与地面上相应线段长度之比。
透视变换：将空间点、线作中心投影，在投影平面上得到一一对应的点、线，这种经中心投影所得到的一一对应的投影关系叫透视变换。
方位元素：描述摄影瞬间摄影中心、像片、地面间相互位置关系的参数。
内方位元素：描述物镜后节点与像片之间位置关系的参数。
外方位元素：描述摄影瞬间像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
浅谈空中三角测量
摘要：空中三角测量是摄影测量工作中的一个重要工序，本文描述了自动空中三角测量的定义，简述了自动空中三角测量的基本过程。
关键词：空中三角测量；分类;过程;方法
中图分类号：o353.5 文献标识码：a 文章编号：
一、空中三角测量的概念及分类
空中三角测量是利用航摄像片与所摄目标之间的几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法。空中三角测量分为利用光学机械实现的模拟法和利用电子计算机实现的解析法两类。
模拟法空中三角测量是用光学机械的方法，在实现摄影过程的几何反转原理的基础上，借助立体测图仪进行空中三角测量。一般只限于在一条航线内进行。
解析法空中三角测量是根据像片上的像点坐标（或单元立体模型上点的坐标）同地面点坐标的解析关系或每两条同名光线共面的解析关系，构成摄影测量的空中三角测量。建立摄影测量网和平差计算等工作都由计算机来完成。建网的方法有多种，最常用的是航带法、独立模型法和光束法。
gps辅助空中三角测量是利用装在飞机和设在地面的一个或多个基准站上的至少两台gps信号接收机同时而连续地观测gps卫星信号，通过gps载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域平差中，经采用统一的数学模型和算法以整体确定点位并对其质量进行评定的理论、技术和方法。
定位定姿系统（position and orientation system,pos）集差分gps（dgps）技术和惯性测量装置（imu）技术于一体，可以获取移动物体的空间位置和三轴姿态信息，广泛用于飞机、轮船和导弹和导航定位。pos主要包括gps信号接收机和惯性测量装置两个部分，也称gps/imu集成系统。利用pos系统可以在航空摄影过程中直接测定每张像片的6个外方位元素，从而可以进一步减少外业像片控制测量工作，提高摄影测量的生产效率。
