[發(fā)明專利]一種基于POS設(shè)備與數(shù)字航測(cè)相機(jī)的校驗(yàn)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710946455.6
• 申請(qǐng)日: 2016-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN108088467B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍杰;王超;焦祿霄;張鵬飛;王麗媛;楊保;楊春;秦江濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南省科學(xué)院地理研究所;河南城建學(xué)院;河南四維遠(yuǎn)見信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 祁獻(xiàn)民

本發(fā)明的實(shí)施例公開一種基于POS設(shè)備與數(shù)字航測(cè)相機(jī)的校驗(yàn)方法及裝置，涉及測(cè)量與遙感技術(shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)集成誤差進(jìn)行有效校驗(yàn)。所述的校驗(yàn)方法包括：利用POS設(shè)備記錄的姿態(tài)信息，進(jìn)行轉(zhuǎn)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(huì)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(shè)備的位置姿態(tài)參數(shù)和基于GPS設(shè)備輔助空三的外方位元素交互驗(yàn)證的方法，對(duì)獲取的多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)絕對(duì)定向，均勻采集檢校場(chǎng)外業(yè)檢查點(diǎn)，進(jìn)行校驗(yàn)。本發(fā)明適用于進(jìn)行外方位元素校驗(yàn)。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2016年07月21日、申請(qǐng)?zhí)枮?01610579121.5、發(fā)明名稱為“一種基于POS設(shè)備與數(shù)字航測(cè)相機(jī)的校驗(yàn)方法及裝置”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)量與遙感技術(shù)，尤其涉及一種基于POS設(shè)備與數(shù)字航測(cè)相機(jī)的校驗(yàn)方法及裝置。

背景技術(shù)

慣性測(cè)量單元(IMU，Inertial Measurement Uint)/差分全球定位系統(tǒng)(DGPS，Differential Global Positioning System)輔助航空攝影測(cè)量技術(shù)在國際上屬于新興技術(shù)，隨著技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用實(shí)踐日益成熟，并逐步應(yīng)用到航空遙感的各個(gè)領(lǐng)域。IMU/DGPS系統(tǒng)已經(jīng)成為數(shù)字航攝儀以及機(jī)載激光掃描系統(tǒng)的必備裝備。目前，通過在IMU/DGPS系統(tǒng)中加裝定位定向系統(tǒng)(POS，Position and Orientation System)設(shè)備，形成航空遙感集成系統(tǒng)，可直接測(cè)定IMU/DGPS系統(tǒng)的姿態(tài)參數(shù)，通過對(duì)IMU、DGPS數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合處理，可以快速獲取測(cè)圖所需的高精度外方位元素。

但該航空遙感集成系統(tǒng)，存在系統(tǒng)誤差，其系統(tǒng)誤差的來源如下：

①IMU/DGPS系統(tǒng)隨時(shí)間累計(jì)的漂移誤差；

②系統(tǒng)集成誤差；

③系統(tǒng)時(shí)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(xiàng)誤差屬于航空遙感集成系統(tǒng)本身固有的誤差，對(duì)于航空遙感集成系統(tǒng)的漂移誤差，主要是陀螺儀所固有的隨機(jī)誤差，在相應(yīng)POS數(shù)據(jù)后處理軟件中可通過相應(yīng)多項(xiàng)式模型予以擬合處理；

后兩項(xiàng)屬于傳統(tǒng)攝影測(cè)量固有的誤差，可直接引用傳統(tǒng)攝影測(cè)量的研究成果和經(jīng)驗(yàn)公式；

第二項(xiàng)和第三項(xiàng)屬于集成系統(tǒng)引進(jìn)的誤差，即在航空遙感集成系統(tǒng)中，由于POS設(shè)備與數(shù)字航測(cè)相機(jī)集成而引進(jìn)的誤差，稱之為系統(tǒng)集成誤差。其中，

由三個(gè)角元素和三個(gè)線元素組成的外方位元素的偏移值(偏心分量)是引起系統(tǒng)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(biāo)值和姿態(tài)的參數(shù)，其中，三個(gè)線元素用于描述攝影中心的空間坐標(biāo)值；另外三個(gè)角元素用于描述像片的空間姿態(tài)。理想情況下，在POS設(shè)備輔助航空攝影測(cè)量時(shí)，IMU一般與數(shù)字航測(cè)相機(jī)緊密固聯(lián)。IMU本體坐標(biāo)系與數(shù)字航測(cè)相機(jī)的本體坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)的軸應(yīng)該平行，但由于集成安裝的原因，將IMU與數(shù)字航測(cè)相機(jī)固聯(lián)之后，兩坐標(biāo)系的相應(yīng)軸實(shí)際是不可能平行的，相應(yīng)軸間的夾角稱為偏心角，分解在三個(gè)方向，形成三個(gè)角元素，該偏心角在實(shí)際應(yīng)用中必須檢校，并在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中予以考慮。

地球曲率以及數(shù)字航測(cè)相機(jī)內(nèi)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(xiàn)在攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差中采用的數(shù)學(xué)模型的坐標(biāo)系統(tǒng)與確定區(qū)域網(wǎng)絕對(duì)空間位置的控制點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)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(cè)量地面坐標(biāo)產(chǎn)生變化。

對(duì)于系統(tǒng)時(shí)間同步誤差，由于航攝飛機(jī)的飛行速度一般為50～550km/h。由于短時(shí)間內(nèi)，飛行速度不可能發(fā)生太大變化，假設(shè)線性內(nèi)插誤差是POS觀測(cè)歷元距離的1％。對(duì)于飛行速度為600km/h的飛機(jī)和輸出頻率為200Hz的航空遙感集成系統(tǒng)，時(shí)間同步誤差約為0.8cm。因而，對(duì)于攝影測(cè)量而言，這一數(shù)量級(jí)完全可以忽略不計(jì)。