[發明專利]一種基于POS設備與數字航測相機的校驗方法及裝置

有效

• 申請號: 201610579121.5
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN106052718B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 王超;李軍杰;焦祿霄;張鵬飛;王麗媛;楊保;楊春;秦江濤
• 申請（專利權）人: 河南城建學院;河南省科學院地理研究所;河南四維遠見信息技術有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 祁獻民

技術領域

本發明涉及測量與遙感技術，尤其涉及一種基于POS設備與數字航測相機的校驗方法及裝置。

背景技術

慣性測量單元(IMU，Inertial Measurement Uint)/差分全球定位系統(DGPS，Differential Global Positioning System)輔助航空攝影測量技術在國際上屬于新興技術，隨著技術進步和應用實踐日益成熟，并逐步應用到航空遙感的各個領域。IMU/DGPS系統已經成為數字航攝儀以及機載激光掃描系統的必備裝備。目前，通過在IMU/DGPS系統中加裝定位定向系統(POS，Position and Orientation System)設備，形成航空遙感集成系統，可直接測定IMU/DGPS系統的姿態參數，通過對IMU、DGPS數據進行聯合處理，可以快速獲取測圖所需的高精度外方位元素。

但該航空遙感集成系統，存在系統誤差，其系統誤差的來源如下：

①IMU/DGPS系統隨時間累計的漂移誤差；

②系統集成誤差；

③系統時間同步誤差；

④地球曲率引起的誤差；

⑤大氣折光差。

其中，第一項誤差屬于航空遙感集成系統本身固有的誤差，對于航空遙感集成系統的漂移誤差，主要是陀螺儀所固有的隨機誤差，在相應POS數據后處理軟件中可通過相應多項式模型予以擬合處理；

后兩項屬于傳統攝影測量固有的誤差，可直接引用傳統攝影測量的研究成果和經驗公式；

第二項和第三項屬于集成系統引進的誤差，即在航空遙感集成系統中，由于POS設備與數字航測相機集成而引進的誤差，稱之為系統集成誤差。其中，

由三個角元素和三個線元素組成的外方位元素的偏移值(偏心分量)是引起系統集成誤差的主要因素。外方位元素是用于描述攝影中心的空間坐標值和姿態的參數，其中，三個線元素用于描述攝影中心的空間坐標值；另外三個角元素用于描述像片的空間姿態。理想情況下，在POS設備輔助航空攝影測量時，IMU一般與數字航測相機緊密固聯。IMU本體坐標系與數字航測相機的本體坐標系的對應的軸應該平行，但由于集成安裝的原因，將IMU與數字航測相機固聯之后，兩坐標系的相應軸實際是不可能平行的，相應軸間的夾角稱為偏心角，分解在三個方向，形成三個角元素，該偏心角在實際應用中必須檢校，并在坐標轉換中予以考慮。

地球曲率以及數字航測相機內方位元素中焦距的變化引起線元素分量的偏移值。地球曲率的影響表現在攝影測量區域網平差中采用的數學模型的坐標系統與確定區域網絕對空間位置的控制點坐標系統不一致。航攝條件的變化引起焦距的變化從而使得航空攝影測量地面坐標產生變化。

對于系統時間同步誤差，由于航攝飛機的飛行速度一般為50～550km/h。由于短時間內，飛行速度不可能發生太大變化，假設線性內插誤差是POS觀測歷元距離的1％。對于飛行速度為600km/h的飛機和輸出頻率為200Hz的航空遙感集成系統，時間同步誤差約為0.8cm。因而，對于攝影測量而言，這一數量級完全可以忽略不計。

目前，對于POS設備與數字航測相機集成而引進的系統集成誤差，還沒有有效的校驗方法。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種基于POS設備與數字航測相機的校驗方法及裝置，能夠對系統集成誤差進行有效校驗。

第一方面，本發明實施例提供一種基于POS設備與數字航測相機的校驗方法，包括：

利用POS設備記錄的姿態信息，進行轉換后得到影像直接地理定位外方位元素初值，利用單片后方交會方法獲取外方位元素作為真值，解算外方位元素；

采用基于POS設備的位置姿態參數和基于GPS設備輔助空三的外方位元素交互驗證的方法，對獲取的多傳感器數據進行檢核；

利用所述影像直接地理定位外方位元素初值以及直接利用控制點絕對定向，均勻采集檢校場外業檢查點，進行校驗。

結合第一方面，在第一方面的第一種實施方式中，所述利用POS設備記錄的姿態信息，進行轉換后得到影像直接地理定位外方位元素初值，利用單片后方交會方法獲取外方位元素作為真值，解算外方位元素包括：

通過對地面檢校場通過空三加密，計算出數字航測相機的外方位元素真值；

與組合導航計算出數字航測相機的角元素對比，通過最小二乘法計算出偏心角和偏心距；

將計算的偏心角和偏心距改正整個測區的POS數據，計算出整個測區影像的外方位元素。