页数：58页文件大小：709.5 KB来源： 摄影测量学ppt课件
本课件为《摄影测量学》第八章，回顾航带法、独立模型法与光束法三种传统加密方法，讲解摄影测量与大地测量观测值联合平差的误差方程与法方程构建；重点介绍 GPS 辅助空中三角测量的原理、作业过程、摄站坐标解求与 GPS 辅助光束法平差，并给出国内试验区与精度分析；最后系统讲解 POS 系统的组成、处理软件、直接定向与 POS 辅助空三及与各类传感器的集成。
解析空中三角测量最新发展 《摄影测量学》（上）第八章
主要内容
一、传统摄影测量加密：区域内布设高程控制点、平高控制点，通过空三加密解求待定点坐标。
传统摄影测量加密的三种方法
处理链路：像片坐标初步 → 相对定向 → 航线构成 → 独立模型 → 航带平差计算／量测 → 航线区域网平差计算／量测。
传统的摄影测量目标定位过程
二、摄影测量与大地测量观测值的联合平差：将原始的大地测量观测值、一般的控制信息和／或相对控制条件与摄影测量观测值一起进行平差，以取代地面控制点。
摄影测量观测值误差方程：以共线条件误差方程为基础，未知数分为像片未知数与坐标未知数两类。
空间距离观测值误差方程的建立：对于地面点 i(Xi, Yi, Zi) 与 j(Xj, Yj, Zj) 之间的空间距离观测，可写出其误差方程及矩阵形式。
联合平差中法方程的构建和求解：由误差方程矩阵形式法化得到法方程，并给出解的矩阵形式。
联合平差法方程系数阵：3×21 片光束法区域网加入 16 个距离观测值后的法方程系数阵结构图。
联合平差中法方程的构建和求解 带有条件的间接平差：给出误差方程矩阵形式与法方程解的矩阵形式，k 为联系数，等于条件式个数。
联合平差法方程系数阵：3×21 片光束法区域网加入 16 个距离观测值后，法方程系数阵结构图中边框宽度为 16。
三、GPS 辅助空中三角测量（GPS-supported Aerial Triangulation）：利用安装于飞机上与航摄仪相连接的 GPS 信号接收机和设在地面一个或多个基准站上的至少两台 GPS 信号接收机，同步而连续地观测 GPS 卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，经 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仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为带权观测值引入摄影测量区域网平差中，经采用统一的数学模型来整体确定地面目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法。
带 GPS 的航空摄影：单差分方式相对动态 GPS 定位示意图，由机载接收机与地面基准站同步观测实现动态定位。
GPS 辅助空中三角测量：在获取摄站坐标后，区域内仅需少量高程控制点与平高控制点即可完成加密。
作业过程
现行航空摄影系统改造：在飞机上安装 GPS 天线与 GPS 接收机，并与航摄仪相连，同步记录曝光脉冲。
GPS 航空摄影系统的空间偏移：机载 GPS 天线相位中心与航摄仪投影中心之间存在的空间偏移分量（X、Y、Z 方向）。
GPS 摄站坐标解求
GPS 动态定位软件 DDkin：用于解算机载 GPS 天线动态坐标并内插曝光时刻摄站坐标。
GPS 辅助光束法平差
投影中心与 GPS 天线相位中心之几何关系：A 为机载 GPS 天线相位中心，S 为航摄仪投影中心，两者在像空间坐标系 (u, v, w) 与物方坐标系 (X, Y, Z) 中的偏心分量关系。
GPS 摄站坐标误差方程：顾及动态 GPS 定位之系统误差，给出线性化后的误差方程。
GPS 辅助光束法误差方程：将 GPS 摄站坐标视为带权观测值引入自检校光束法平差所得到的一个基础方程。
GPS 辅助光束法法方程：与常规光束法比较，法方程边宽加大了，但其良好稀疏带状结构并没有破坏。
GPS 辅助光束法区域网平差法方程系数阵：在加密点坐标未知数、像片外方位元素未知数与附加参数之外，增加 GPS 摄站坐标相关分块。
航空摄影模式：在测区两端加飞垂直构架航线，用以控制 GPS 辅助空三的系统误差。
建议采用的地面控制方案
中国 GPS 空三试验区分布图：下表列出各试验区的作业年份与面积。
| 试验区 | 年份 | 面积 |
|---|---|---|
| 承德 | 1998 | 81000km² |
| 黑龙江 | 1996—1998 | 17600km² |
| 北京 | 1996—1998 | 205km² |
| 天津 | 1995 | 1100km² |
| 太原 | 1994 | 10km² |
| 中越边界 | 1996—1998 | 10700km² |
| 海南岛 | 1996—1998 | 30000km² |
| 新疆 | 2002—2004 | 142000km² |
| 酒泉 | 2004 | 32000km² |
| 秦岭 | 2004 | 24000km² |
| 敦煌 | 2004 | 25000km² |
原图另标注总面积 500000km²、加密区 150000km²，为图上统计值，未列入上表各行。
GPS 辅助光束法区域网平差实例：给出实际测区的航线分布、地面控制点与加密点布设情况。
区域网基本参数：下表列出该测区航摄与加密的主要参数。
| 项目 | 参数值 |
|---|---|
| 航摄飞机 | 运-12 |
| 航摄仪 | Leica RC-30 |
| 航摄胶片 | Kodak 2444 |
| 航摄仪主距 | 153.84mm |
| 摄影比例尺 | 1:2500 |
| 航向重叠 | 61% |
| 旁向重叠 | 32% |
| 航线 | 9条 |
| 构架航线 | 2条 |
| 像片 | 255张 |
| 地面控制点 | 72个 |
| 加密点 | 3632个 |
| 区域范围 | 4km×5km |
平差计算实例（WuCAPS）
加密结果的比较（2004年航空摄影，航摄比例尺 1:2500，平地）
太原试验（1994年航空摄影，航摄比例尺 1:5000，丘陵地形）：给出试验区控制点布设与加密精度结果。
太原试验（1994年航空摄影，航摄比例尺 1:5000，丘陵地形）：给出不同地面控制方案下的加密精度统计与对比结论。
我国西部困难地区测图最经济、最成熟的方法：利用区域两端加飞垂直构架航线的航摄方案，在四角带有地面控制点时，完全可以满足 1:10000 比例尺地形测图的加密精度要求；无地面控制时，完全可以满足 1:50000 比例尺地形测图的加密精度要求。
GPS 辅助航空摄影测量技术应用于 1:10000 地形图测绘，粗略估算可减少外业 30%—40% 工作量，可极大地缩短航测成图周期。
已完成新疆地区 552 幅 1:10000 地形图的测绘任务：2004 年新疆巴州测区 174 幅；2005 年新疆阿克陶测区 30 幅、喀什测区 131 幅、阿图什测区 89 幅和库尔勒测区 128 幅。
GPS 航空摄影测量技术用于西部测图展望
POS（Position Orientation System）：由 GPS 接收机、IMU 惯性测量装置与中央控制器组成，用于测定传感器的位置和姿态。
AEROcontrol 机载定位定姿系统：国际商用的 POS 系统之一，配套机载硬件与数据处理软件。
IMU 安装：惯性测量装置需与航摄仪刚性连接并精确测定其相对关系。
POS 航空摄影系统：由 GPS 天线、GPS 接收机与航摄仪等共同构成，实现位置与姿态的同步获取。
POS 系统主要部件
目前国际商用系统：1、加拿大 POS 系统；2、德国 Aerocontrol IId 系统。
POS 系统直接测量摄影时刻像片位置与姿态精度：给出位置与姿态两个方面的精度指标。
POS 航空摄影系统的空间偏移：GPS 天线相位中心、IMU 中心与航摄仪投影中心三者之间的偏心分量关系。
POS 系统处理软件
POS 在摄影测量中的应用
空间前方交会
POS 辅助空中三角测量：A 为机载 GPS 天线相位中心，S 为航摄仪投影中心，两者偏心分量 (u, v, w) 参与平差。
POS 辅助空中三角测量：I 为 IMU 旋转中心，S 为航摄仪投影中心，两者在像空间系 (xI, yI, zI) 与物方系中的偏心分量关系。
POS 系统误差的检校 检校场：通过在专用检校场进行检校飞行，测定 GPS 与 IMU 的系统误差及偏心分量。
POS 辅助光束法区域网平差实例：给出实际测区的航线分布与控制点布设情况。
区域网基本参数：下表列出该测区航摄与加密的主要参数。
| 项目 | 参数值 |
|---|---|
| 航摄飞机 | 运-12 |
| 航摄仪 | Leica RC-30 |
| 航摄胶片 | Kodak 2444 |
| 航摄仪主距 | 153.84mm |
| 摄影比例尺 | 1:2500 |
| 航向重叠 | 61% |
| 旁向重叠 | 32% |
| 航线 | 9条 |
| 构架航线 | 2条 |
| 像片 | 255张 |
| 地面控制点 | 72个 |
| 加密点 | 3632个 |
| 区域范围 | 4km×5km |
平差计算实例（WuCAPS）
POS 试验结论
POS 系统与各种传感器的集成：RC30 框幅模拟航摄仪、ADS40 线阵数字航摄仪、DMC 面阵数字航摄仪、ASL50 机载激光扫描仪、机载合成孔径雷达等均可与 POS 定位定姿系统集成。
航空摄影测量作业：航空摄影 → 外业控制 → 空三加密 → 内业成图。引入 POS 后，外业控制与空三加密环节可大幅简化。
谢谢大家
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