像控测量（共5篇）
像控测量 篇1
1 引言
航空摄影的目的主要在于通过对指定的范围, 进行空中对地表的拍摄, 以此获取比例较为科学的航空影像。但实际拍摄所获取的影像, 并不是完全垂直的, 很多都呈现倾斜的状况。即使地面较为平坦, 符合拍摄的水平要求, 那么最后所获取的影像也会出现一定偏差。
地球表面作为航空摄影的对象并非是完全平坦的, 且其由于其地势地貌的不同, 凹凸不平是正常的。但是这样拍摄出来的像点位移很难体现出实际的状况。由于投影存在一定的偏差, 最后所获取的地面目标物体位置与实际物体位置存在着一定的偏离, 很难获取较为精准的信息。投影差主要体现在:像片边缘越近, 其投影差较大;像片底点投影差不存在或者出现最小值, 其投影差越大;目标高度过高或者地面点的高程较大, 其投影差也随之增大。
2 像片控制测量
像片控制测量主要是在所需要测试的区域, 针对空中三角测量或者测图定向的像片控制点平面的位置以及高程进行测量。
通过利用所拍摄的目标物体与摄影像片两者之间的几何关系, 并借助高程控制点以及平面控制点进行计算其位置和外方位元素的过程称为空中三角测量。像控点基于测图以及解析空三加密这两点, 针对所测量的位置和高程进行定位和确定, 并且其位置的确定以及对高程测定的准确性和平面位置的精准性将直接影响绘图是否真实可靠。像片控制测量的布点方案, 主要包括全、非野外布点方案, 以及特殊情况下的布点方案三种。
3 野外像片控制点的布点方案
3.1 全野外布点方案
全野外布点方案主要指的是摄影测量测图的控制点, 必须通过野外控制测量这一手段获取, 其控制点没有加密级别, 能够在获取的同时进行分析和采用。这一布点方案所获取的布点信息十分精准, 但是由于其成本较高, 并且工作量较大, , 目前只用于测图精准要求较高的区域, 并且不用于较大面积的测图情况。通过对立体测图仪作业单模型测图的布点方的分析可知, 要想实现准确的布点, 必须在测绘面积的四个角上都设置一个平高控制点。
3.2 非全野外布点方案
以航线数来分, 共为两类, 分别为区域网和单航线两种布点方案。
3.3 特殊情况的布点方案
在所拍摄的区域的结合处、水域或者岛屿, 等地的布点, 都需要严格按照正规的流程进行布点。
4 野外控制点的选择
像控点的目标选择:航摄像片控制点的布设在选取方面需要十分谨慎, 一方面需要将布设和布点方案结合在一起;另一方面还需要将像点测量的精确度以及各类误差修改校正后的像片控制点的点位进行进行规定, 航摄像片控制点需要满足如下几个标准:一、像片控制点所捕获的影像必须清晰精确, 能够通过数据辨别出来;二、像片控制点距离像片边缘不可小于1.0-1.5厘米;三、控制点的位置应该确定为旁向重叠中线周围;四、像片控制点的位置必须给予明确的规定, 一旦出现偏差, 将会导致观测作业的结果失真, 并且对于内业成图工作构成隐患, 最后导致业内成图结果失真。
5 野外像片控制点的施测
5.1 刺点目标的选择要求
刺点目标的选取需要根据实际的情况进行, 具体的考察所需要监控的地形、地质条件、地面物体条件以及像片控制点的客观性质来遴选合适的刺点目标, 最后来实现合同所规定的标准。不管是何种点的选取最后都必须满足影像的客观、明晰、标准等要求才能够进行刺点的确定。明显目标点通常指的是那些可以再野外捕捉到的较能反应实际情况的点。较为理想的明显目标点为与水平的线状地物的交汇点以及地物的拐角无限接近的点, 尤其是一些较为固定的田角以及日常所见的道路交叉点, 都可以作为明显目标点来确定位置。
5.2 像控点平面坐标和高程的施测
不管是平面控制点、高程控制点还是其他的测量工作都需要按照“从整体到个体, 先控制后碎部”的标准严格执行。也就是说任何工作环节都必须考虑整体性, 并将碎部问题加以辅助。
随着GPS应用技术的不断推广, 像控点外业测量工作的效率逐渐被提升, 在工作的过程中应用GPS网以及CORS站等多种方法能够准确的获取像控点的高程与平面位置的准确值。
6 使用 GPS RTK 对像控点布设的几点建议
像控点的布设应该以客观、准确、明晰的刺点目标为主, 其主要以地物的拐角以及水平交点为布设的主体位置, 具有阴影以及弧形地状的物体不适宜采用刺点目标进行布设。
像控点在进行测量的过程中, 像控点的位置主要由近景点代表, 而周围的环境则由远景点代表, 这样方便内业绘图人员根据所获取的像控点进行判断和绘图。
一旦在测试的区域内出现了等级道路, 那么就需要按照道路路面上的交通指示进行, 比如一些表示方向的箭头、数字、斑马线等。
测试的区域内如果有房屋等建设物体, 那么在选择像控点时要将平顶房房角以及周围的墙角作为测试点的首选区域, 对没有阴影的部分的房角进行检测。
关于房角的选择主要以平屋为主, 这样所选择的房角相比较高楼大厦所监控得到的点更加的精准, 在测量的过程中要将房角屋顶的高度与地面的高度其比例计算明确, 以便于像控点反面整合工作。
针对测试区域的范围的选取方面, 要根据建筑物体的特征进行遴选。并且在测量的过程中需要将时间间隔纳入到考虑的范围之内, 如果两者之间的间隔过大, 将会导致目标地状物的变化情况难以捕捉下来, 因此在范围的确定环节方面不宜选择选点时间与摄影时间相距太原的建筑体。
在测试的区域内, 如果摄像机能够辨别的地物较少, 那么就需要考虑一些建筑拐角或者建筑物的中点, 比如通讯线电杆地面中心等。通过对电杆的两侧参考点的确定, 最后算出平均值, 来确定其方位并将其长度记载到像控点反面整饬中。
在测量的区域内, 如果可以勘测到的地物在阴影的覆盖面积之内, 那么就可以沿着无阴影线状地物的方向, 使用红笔将其参考辅助线画出, 最后标记交点, 这时候将交点作为刺点目标, 与此同时, 刺点目标便发挥像控点的作用。
在测量的区域内, 像片所能够呈现的画面内, 其人工地物较少, 能够识别的地物也仅限于弧形地物等, 那么就将其作为刺点目标。
在测量的区域内, 特殊情况下坟墓也可以作为像控点的刺点目标, 但必须将选点时间明确化, 将清明节前后作为一个分水岭, 针对坟墓的高度变化进行勘测。如果所选取的坟墓主要作用是祭祀, 那么就需要将其拐角的刺点目标考虑进去。
除此之外, 建议进行野外像控点测量的小组其成员最后由两名或者两名以上经验较为丰富的专业人员组成, 同时对像控点进行判断和输入, 以保证其结果的真实性和客观性。
7 结语
作为航测成图的主体部分, 航空摄影野外像片控制点的选取以及测量十分重要, 在外业的工作过程中任何团队小组都需要就所获取的像控点进行反复的验证, 以保证所获取的结果真实有效, 最后为获取较为精准的刺点目标打下基础。
参考文献
[1]李德仁, 周月琴, 金为铣.摄影测量与遥感概论[M].北京:测绘出版社, 2001.
[2]徐绍铨, 张海华, 杨志强, 等.GPS测量原理及应用[修订版][M].武汉:武汉大学出版社, 2003.
像控测量 篇2
1原理
为了获得厘米级甚至毫米级的高精度测量成果,在常规GPS测量中通常采用载波相位测量的方法,GPS接收机所接收到的卫星信号中,已用相位调制技术在载波上调制了测距码和卫星导航电文,通过码相关法或平方法可以将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉,可以恢复载波的相位用于测量。GPS接收机的观测量包括载波不足一周的部分Fr(Φ)和整周计数Int(Φ),一般表示:
载波相位Φ中与卫地距ρ之间存在以下关系:
由于载波是不带任何识别标识的一种纯余弦波,GPS接受机能准确的量测不足一周的部分,却无法测出是第几周的载波信号,整周数的确定是载波相位测量中的特有问题。在普通的GPS静态测量中往往需要进行较长时间的观测,一般不少于45分钟,以便能唯一正确的确定整周模糊度,保证解的可靠性和精度。
Frei和Beutler于1990年提出了一种快速求解整周模糊度方法(FARA),采用很少的观测数据就能求解出整周模糊度。FARA方法的基本思想:以数理统计的参数估计和假设检验为基础,利用初始平差的解向量(测站坐标和相位模糊度的实数解),以及其精度信息(方差-协方差和单位权中误差),确定出某一置信区间;在该置信区间,确定出整周模糊度可能的整数解的组合;依次将整周模糊度的每一组合作为未知数一一代回法方程式,找出单位权中误差σ最小的解,若σ最小显然小于σ次最小,且从数理统计的观点看基线向量及标准方差与初始解是一致的,则σ最小对应的解即为最终的双差固定解。采用FARA法所需观测时间一般双频接收机5～10分钟,单频机10～20分钟,迁站时无需开机,只需像普通静态定位那样组织观测。
2双基准站操作方法
在测区中选取的两个固定点假设GPS接收机作为基准站,并一直保持对卫星的跟踪观测,同时其他接收机在一定范围内流动设站作业,在每个点观测一定的时间,以确定该点到两个基准站之间的基线向量。
GPS快速静态的数据处理与常规静态测量相同,主要有基线解算、闭合环检验、三维平差、二维约束平差或者坐标转换。
3应用实例
某森林度假村地形测量项目采用航测成图,比例尺1:2000,测区高差约120米,成图面积约20平方公里,采用无人机航拍,测区中有4平方连片公里水域,森林覆盖率超过85%,交通条件较差,外业刺点比较困难。在测区及周边布设了8个E级GPS点,点间平均距离2.5km,采用全野外布点法布设像控点。
首先在测区中选择两个外围的E级点(E01、E03)作为基准站,采用一台徕卡1230和一台华测X91观测,其中徕卡1230设为RTK模式并接收静态数据,流动站采用2台中纬ZGP800A接收机,每个像控点观测一次,观测时间不少于15分钟,观测时锁定卫星不少于5颗,GDOP值不大于6,接收机采样率都设为10s。所有的GPS接受机都在检定有效期内,观测前进行了外业检测。
数据处理采用徕卡公司的LGO7.0软件,基线解算均采用双差固定解,观测数据如图2。
闭合环检验通过后,利用E级网三维约束平差的结果,固定E001、E003的WGS-84坐标进行三维约束平差,获得像控点WGS-84坐标系下的三维坐标,再利用LGO软件中的投影与基准模块采用坐标转换的方式得到地方坐标,像控点高程通过精化水准面得到,利用精化水准面模型文件进行高程拟合,可得到较高精度的高程值。三维约束网平差结果如图3。
通过网平差结果可以看出除点P3459外解算精度都比较高,与常规静态相同。作业过程中,检测了两个E级点,观测时间均为20分钟,坐标比对较差如表1。
整个项目采用双基准站快速静态模式观测像控点79个,每天野外工作时间约10小时,平均每台GPS接收机每天测点10个。在实际作业过程中,还有一台徕卡1250型GPS接收机在徕卡基准站附近进行RTK作业,平均每天能测点26个,整个测区181个像控点测量共用时4天。
4结语
采用双基准站GPS快速静态测量像控点,只需要一次上点就能满足观测要求,像控点与两个基准站之间形成的三边同步环可作为GPS观测质量的检核条件,在15km的范围内精度与常规静态相当,因此双基准站快速静态速度快、精度高、劳动强度小,结合RTK的使用能快速完成像控点测量任务,有效提高外业工作效率。采用徕卡1230型一类的GPS接收机,在进行RTK作业的同时又能记录静态观测数据用于快速静态后处理,在像控测量中非常实用。
参考文献
[1]李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理.武汉大学出版社,2005.
[2]G:B50026-2007工程测量规范[S].
像控测量 篇3
根据宁夏“十一五”基础测绘规划纲要, 急需对宁夏吴忠平面控制网和基本比例尺地形图进行测制更新, 并建立吴忠市基础地理信息数据库, 以满足各项事业对测绘基准成果的需要。为此吴忠市国土资源局委托宁夏国土测绘院承担吴忠市基准控制网及采用航测法测绘1:500、1:2000地形图。像控点采用中海达9600型GPS-RTK仪器进行测定。
2 GPS-RTK技术原理
GPS实时动态测量 (Real-Time Kinematic) 简称RTK, 具体作业方法是在已知点上设置一台GPS接收机作为基准站, 并将一些必要的数据如基准站的坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS控制手簿, 一至多台GPS接收机设置为流动站。基准站和流动站同时接收卫星信号, 基准站将接收到的卫星信号通过基准站电台发送到流动站, 流动站将接收到的卫星信号与基准站发来的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理, 实时得到本站的坐标和高程及其实测精度, 并随时将实测精度和预设精度指标进行比较, 一旦实测精度达到预设精度指标, 手簿将提示测量人员是否接受该成果, 接受后手簿将测得的坐标、高程及精度同时记录进手簿。
3 使用GPS-RTK技术全野外像控点布设联测
利用已完成布设的测区等级控制点, 采用GPS-RTK在开阔地方进行像控点测量, 在建筑物密集区和RTK不能接收到差分信号的地方, 采用RTK在外围布设图根点或者布设图根导线, 然后用全站仪施测像控点。
3.1 像控点布设
3.1.1 按规范要求, 每像对在标准点位布设四个全野外平高控制点。
凡像控点在相邻两条航线不能公用, 分别布点时, 两点控制范围所裂开的垂直距离不得大于像片上的2厘米。3.1.2像控点必须选在影像清晰的明显地物点, 接近正交的线状地物交点, 地物拐点或固定的点状地物上1:2000成图时应小于0.3m, 弧形地物与阴影处不得作为刺点目标。选刺目标时必须认真判读像片, 以满足刺点要求为主, 同时考虑满足像控点布设的点位要求和兼顾联测的方便, 明确该点的具体位置及在周围地物中的相对位置。桩位、说明、略图和刺孔位置必须一致和确切无误。应由两人分别在不同像片上独立进行对刺或由第二人100%检查。3.1.3像控点整饰。平面点平高点, 在像片下面均用红墨水分别以边长中直径7毫米的图形表示。点号及高程均用红墨水以分式注记, 分子为点名或点号, 分母为高程。平面点只注点号。像片反面, 用铅笔以相应的符号标出点位、注记点名或点号, 以及刺点日期、刺点者、检查者 (签名) , 并简要说明刺点位置;如文字不能确切表达时, 则应实地加绘详细的点位略图。控制点在同一幅图内只整饰刺点片;航线间公用点, 则只在邻航线主片上用特种铅笔转标。相邻图幅或相邻布点区公用的点, 需要转刺和转抄成果, 转刺的点应同样进行整饰, 并加注邻幅编号及刺点片号, 像片反面除必要的说明外, 还应有转刺者、检查者签名。3.1.4像控点的编号。平面点 (或平高点) 、高程点、等外水准点, 在其编号前分别冠以P、G和V字样。同一类点在同一图幅或布点区内不得重号。利用邻幅或邻区的控制点时, 仍用原编号并注明邻幅图号。
3.2 像控点联测
3.2.1 基准站的选择。
RTK定位测量中, 流动站随着与基准站距离的增大, 初始化的时间将会延长, 精度将会降低, 所以流动站与基准站之间的距离不能太大, 一般不超过10km范围。目前国际测绘领域的RTK, 无论是单频和双频RTK系统, 都采用UHF电台播发差分信号, 为了接收到基准站发射的差分信号, 要求基准站和流动站之间的天线必须“准光学通视”。这在沙漠、戈壁、沙滩、岸边、平原等地区的几公里范围内, 一般都能顺利进行RTK测量。在测量中, 要考虑到基准站上的“净空”, 即基准站上空无卫星信号的大面积遮掩和影响RTK数据链通讯的无线电干扰, 以及提高基准站天线的架设高度。3.2.2坐标转换参数的求解。在测区像控点的测量中, 要求采用的是国家80坐标系, 因此在RTK作业时, 流动站所得到的坐标应为高斯平面坐标。求取转换参数的方法主要有 (1) 在有控制点的WGS-84坐标和国家80坐标时, 根据两套坐标系统建立关系求得转换参数; (2) 在测区已经进行了GPS控制测量, 应用已求得的转换参数人工输入转换参数, 从而进行两种坐标的转换; (3) 采用地图投影的方式, 即使用已知的投影方式来确定转换参数。在使用 (2) 和 (3) 方法进行求取转换参数时, 基准站的坐标必须放在已知点上, 而且基准站的WGS-84坐标必须是已知的国家80坐标通过已知的转换参数和投影方式反算得到。
应用控制点求解转换参数时, 可以有不同的作业方式: (1) 基准站位于已知点上, 该点的WGS-84坐标的获得可以采用已有的静态数据, 直接将控制点的WGS-84坐标和80坐标输入手簿直接求取, 或者也可以点采集的方式获取, 此法是在无WGS-84坐标成果的情况下使用的一种方法, 基准站的WGS-84坐标通过单点定位得到, 再用流动站到控制点上去采集WGS-84坐标, 然后再应用采集的数据进行转换参数的求取。 (2) 当在某些特殊的地方, 无合适的控制点坐标来设置基准站, 可以采用基准站任意摆放的方式, 即虚拟一个基准站的80坐标, 基准站的WGS-84坐标直接测量手簿读取, 然后流动站再到各个控制点上去采集WGS-84坐标, 由于基准站的80坐标是一个虚拟坐标, 所以在求解转换参数时基准站不得参与转换参数的求解。在求解转换参数时, 要求控制点的个数在3个以上, 此外, 通过实际作业发现, 利用远离作业区的控制点求解的转换参数, 误差较大, 所以在求解转换参数时, 最好使用作业区附近的控制点来求解转换参数。3.2.3RTK作业前的检验。RTK测量的可靠性取决于数据链传输质量和流动站的观测环境, 虽然RTK技术使用了较好的数据处理方法, 但毕竟RTK使利用非常有限的数据量, 而且实时处理难以消除由于卫星信号暂时遮掩、无线电传输错误所造成的误差。对于每日施测前、设置新的基准站和接收机或控制器内的数据或参数更新后都要进行复测检核。通过检验, 一方面可以发现在基准站和流动站设置中的问题, 另一方面可以检验RTK作业的精度情况是否可以满足像控点的精度指标。在作业中RTK的检验可以采用测区内的高等级控制点, 即在设置好基准站和流动站后, 求解完转换参数, 测定点的坐标前, 将流动站放置到已有的未参与参数转换的控制点上进行比较, 然后将测定坐标与已有的成果进行比较。此外, 为了提高像控点测定的可靠性, 在检验时, 尽量使检验点在该基准站作业范围的边缘 (一般距离基准站在5km左右) 。3.2.4像控点联测。正确设置仪器各项参数, 使用3个以上已知控制点成果, 配准并经实地检验, 通过在测定过程中的实际检验情况, 与已有的高等级控制点的检验较差均可以满足要求, 开始逐个采集测量选定的像控点, 观察各精度因子符合要求时, 按编号采集计录进入测量手薄。
结束语
与传统像片控制测量相比, RTK技术用于像控点的测量, 操作简便, 灵活方便, 不但可以大幅度提高测量速度, 而且能够大大减小作业人员的劳动强度。基准站的选择对于RTK测量非常重要, 它将直接影响到流动站的施测精度和测量速度, 应注意二者之间的“准光学通视”。参与坐标转换的已知点应在3个以上, 且分布要均匀, 做到在满足精度要求的情况下, 尽可能的减少外业的工作强度。RTK技术不仅能达到像控点测量的精度要求, 而且误差分布均匀, 不存在误差的积累, 完全可以满足1:500, 1:1000航测成图的要求。
摘要：通过与常规的方法的分析比较, 结合工作实际简述了GPS-RTK技术及在像控点测量中的应用, 展示了RTK在航测中具有很大的优越性和广泛应用前景。
关键词：GPS RTK,像控点测量,应用
参考文献
[1]李征航, 黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2005.
[2]金为铣, 杨先宏等.摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2001
像控测量 篇4
虽然摄影测量以其快速高效的特点在大面积的地形图测绘中得到了广泛的应用, 但是摄影测量的关键环节是影像采集, 这一环节受到的制约因素多, 如成本费用大、天气条件要求高、空域申请时间长, 因此一个地区航摄影像采集后, 相当一段时间内不会再重新采集航摄影像, 特别是我国西南地区受天气和地方经济情况的影响, 20 世纪60年代和70 年代的航摄影像资料都未进行更新。 当工程项目位于航摄影像时相陈旧的地区时, 航测外业像片控制测量中, 像片控制点判刺难度将非常大, 这就提出了如何快速准确判刺像控点的问题, 下面就谈谈我们的解决方法。
1 解决方法
1.1 作业流程
1) 根据测区范围图计算所在的1/1 万地形图号, 将测区范围展绘到1/1 万地形图上, 根据此图到测绘地理信息局收集航片资料;
2) 在两台计算机上分别打开扫描航摄影像和谷歌地图, 在像控点选择区域内逐个选择航摄影像和谷歌地图上满足像控点要求的同名点并标注, 完成后将谷歌地图改名存盘, 如XKD.kml;
3) 按文本方式打开像控点.kml文件, 提取像控点的经纬度, 并在谷歌地图上读取各点的高程;
4) 坐标系统设计;
5) 像控点概略成果计算;
6) 坐标高程转换关系计算;
7) 像控点实地判刺与RTK像控点联测。
1.2 像控点的选择要求
1.2.1 观测条件要求
1) 视场内障碍物的高度角不宜大于15°;
2) 远离大功率无线电发射源 ( 如电视台、电台、微波站等) , 其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道, 其距离不应小于50m;
3) 附近不应有强烈反射卫星信号的物件 ( 如大型建筑物) ;
4) 选站时应尽可能使测站附近的局部环境 ( 地形、地貌、植被等) 与周围的大环境保持一致, 以减少气象元素的代表性误差。
1.2.2 位置要求
1) 像控点的目标, 易于判读;
2) 布设的像片控制点应能公用;
3) 像控点距像片边缘不应小于1cm;
4) 像控点距像片的各类标志不应小于1mm;
5) 像控点应能控制整个测区, 每个相对像控点的控制范围:航向和旁向均不小于像幅的1/3。
2 案例分析
2.1 资料收集
某工程测区面积约14km2, 成图比例尺为1:2000, 经计算测区与所在1/1 万图幅的关系如图1 所示, 根据图1 到测绘地理信息局查询得知测区范围包括两条航线共四个像对, 其中一条航线三个像对4 张像片, 另一条航线一个像对2 张像片。
2.2 像控点选定
通过航片和谷歌地图认真细致的比对选定11 个像控点, 点位分布情况如图2。
以像控点PG01 在谷歌地图和航片上的影像如图3、图4 为例说明一下它他们的区别。 从图3、图4 比较可得知两影像有表1 所列的差异。
2.3 像控点成果导出
像控点选点完成后打开像控点.kml文件得到像控点的经纬度, 在谷歌地图上读得HEGM2008高程, 成果见表2。
将表2 的成果转换为以度分秒为单位的经纬度, 并根据全球重力场模型EGM2008 算出各点的高程异常和大地高。 经计算成果见表3。
2.4 坐标系设计
根据测区范围图可知测区大地经度在102°10′23″~102°13′20″之间, 平均经度为102°11′52″, 高程在1450m~1650m之间, 平均高程为1550m, 由于WGS84 大地坐标系与2000 国家大地坐标系相差甚微, 因此根据“ 国家测绘局启用2000 国家大地坐标系公告 ( 2008 年第2 号) 2008-7-15”问的要求, 采用2000 国家大地坐标系的椭球参数, 选定中央子午线为102°12′, 边长归化面高程为1550m ( 大地高1517m) 的高斯投影坐标作为本工程的独立坐标系。 边长变形值计算:
( 1) 高斯投影变形计算
测区左端和测区右端Y坐标-500000 后最大绝对值约为2660m, 因此有:
( 2) 高程归化变形计算
归化面高程为1550m, 高程范围为1450m~1650m之间, 因此有:
( 3) 边长变形之和
因此整个测区内边长变形值均不大于《 城市测量规范》 CJJ/T 8-2011 规定的25mm/km要求。
2.5 独立坐标系像控点成果计算
根据独立坐标系的定义计算像控点的坐标, 计算成果见表4。
2.6 坐标高程转换关系计算
2.6.1 坐标转换
从工程独立坐标系的定义可知要将2000 国家坐标系标准分带高斯坐标转换为工程独立坐标系坐标, 应经过高斯换带计算, 将标准分带高斯坐标转换为102°12′中央子午线高斯坐标, 再放大到指定高程面上。 其转换公式如下。
102°12′中央子午线, 2000 国家坐标系高斯投影坐标--工程独立坐标系坐标转换公式:
X= ( 1.00023784374655) .x+ ( 1.44988069568513E-15) .y+ ( -3.36587569309931E-08)
Y= ( -1.44988069568513E-15) .x+ ( 1.00023784374655) .y+ ( -118.921873269021)
式中:x、y为102°12′中央子午线, 2000 国家坐标系高斯投影坐标;
X、Y为工程独立坐标系坐标。
工程独立坐标系坐标转换为2000 国家坐标系标准分带高斯坐标, 应先将工程独立坐标系坐标转换为102°12′中央子午线高斯坐标, 其转换公式如下。
工程独立坐标系坐标--102°12′中央子午线, 2000 国家坐标系高斯投影坐标转换公式:
X= ( 0.999762212809649) .x+ ( -1.44919125155143E-15) .y+ ( 3.36504942078375E-08)
Y= ( 1.44919125155143E-15) .x+ ( 0.999762212809649) .y+ ( 118.89359517087)
式中:x、y为工程独立坐标系坐标;
X、Y为102°12′中央子午线, 2000国家坐标系高斯投影坐标。
再经高斯换带计算为2000国家坐标系标准分带高斯坐标。
2.6.2 高程转换
根据像控点的高斯坐标、大地高和EGM2008 高程计算测区的大地水准面拟合模型。 经分析计算得高程拟合公式为:
HEGM2008=h2000- ( -32.9856) - ( -1.21095223511224E-05) ( x-3054671.3001) - ( 6.72476105424095E-06) ( y-499411.3510)
式中:x、y为102°12′中央子午线, 2000 国家坐标系高斯投影坐标;
h2000为2000 国家大地坐标系大地高;
HEGM2008为EGM2008 全球重力场模型高程。
当测区有高程点时, 应比较高程点高程与该点HEGM2008的差值, 并根据此差值将所有点的HEGM2008换算到与已知高程点的系统一致高程值。
2.7 像控点实地判刺与RTK像控点联测。
在已知点上架设设RTK基准站, 设定好投影中央子午线和已知点成果, 连接好流动站, 将流动站移到其它已知点检测, 当检测值与已知值较差符合规范要求时就开始进行像控点联测。
在RTK指示下将流动站移动到室内选定的像控点成果附近, 认真对照实地与谷歌地图的影像, 判定无误后即可观测, 观测要求按《 全球定位系统实时动态测量 ( RTK) 技术规范》CH/T2009-2010 执行。
2.8 像控点实测成果与谷歌成果比较
像控点实测成果与谷歌地图成果比较结果见表5。
2.9像控点实测高程计算
采用EGM2008 全球重力场模型, 通过各像控点和已知点的经纬度计算出各自的高程, 成果见表6。
表中DG01 为已知点, 该点1985 国家高程基准成果为1503.869, 与EGM2008 高程1504.389 的差值为-0.52m, 因此将表6 中的高程减去0.52m就得到1985 国家高程基准成果, 再将此高程与测区拟合模型计算的高程比较可说明EGM2008 高程的精度情况, 比较结果见表7。
从表7 中高程较差最大为0.454m, 说明本测区EGM2008 高程修正后基本上可满足规范规定的1:2000 测图的像控点高程精度。
3 结论
通过实例验证谷歌地图在陈旧航摄影像的外业控制中能够起到以下的作用。
1) 可以在室内较为准确地确定像控点;
2) 可以根据室内得到的像控点成果, 在RTK的指示下迅速准确地到达指定位置;
3) 大大减小了外业判读难度;
4) 可以将实测的像控点成果导入谷歌地图检查刺点的正确性。
摘要：本文通过实例说明了谷歌地图在陈旧航片像控点测量中的应用, 对其作业流程、像控点的选择要求以及具体作业过程逐一进行了阐述。
像控测量 篇5
GPS-RTK(Real Time Kinematic)是GPS测量技术与数据传输相结合而构成的实时定位技术,现如今其应用已相当成熟,诸多实践证明,GPS-RTK技术完全可以完成像控点测量工作,给测绘工作带来巨大的便利。但在作业区相对较大、控制点相对稀少、电台数据传输受阻或是在不利于开展GPS-RTK作业时,人们又重新陷入对像控点测量工作的困惑之中,而使用GPS-PPK(Past Processing Kinematic)技术进行测量而使得测量工作更加便捷。
GPS PPK是利用载波相位进行事后差分的GPS定位技术,其系统由基准站和流动站组成。其主要作业过程包括外业观测数据和内业处理数据。外业观测数据:在已知点架设基准站,记录该站的GPS数据;在未知点架设流动站,通过初始化求得固顶解,然后根据相应要求进行数据采集。内业数据处理:将基准站和流动站数据导入计算机,利用相应的软件进行基线解算、计算或平差处理,从而得到相应的数据成果。
本篇主要根据我新疆地矿测绘院2011年承担的民丰1:10000基础测绘项目为例,重点介绍GPS RTK和GPS PPK在像控点测量中的联合使用。
1 GPS-RTK和GPS-PPK技术在像控点测量中的应用
1.1 概述
民丰1:10000基础测绘项目根据自治区测绘局相关要求及《新疆维吾尔自治区测绘局1:10000基础测绘技术文件汇编》(试行)(以下简称“技术文件”)的规定进行施测,由于测区面积达4600km2,南部沟壑纵横、北部沙漠延绵,交通极为不便,使得本测区约680个像控点的施测工作面临着巨大的困难,且测区多属荒漠戈壁,手机信号基本属盲区,针对以上情况,结合相关规定,我院选择使用连续运行基准站点的方式运用GPS-RTK和GPS-PPK技术联合作业的方法进行像控点的测量工作,求得各像控点的CGCS2000坐标系坐标和大地高,利用新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果(2011年),求取像控点的正常高。其次再选取若干由新疆测绘局档案资料馆提供的同时具有CGCS2000坐标系和1980西安坐标系国家已知点或基准站点(所选取的点位应尽量均匀覆盖和控制整个测区)的两套成果,计算求得CGCS2000坐标系到1980西安坐标系转换参数,从而求得各像控点的1980西安坐标系成果。
1.2 作业方法
1.2.1 内业准备
在设置基准站前,应首先进行点校正。即:将该基准站以及其周围4个以上基准点的WGS—84大地坐标值B、L、H(进行三维无约束平差后的值)和这些点的CGCS2000坐标系的平面坐标值、大地高值导入电子手簿以求得该局部区域的坐标转换参数,并在手薄中对基准站和流动站的相关项进行设置,完成外业测量前的准备工作。
1.2.2 GPS-RTK和GPS-PPK外业观测
我院使用一台Trimble 5700和四台Trimble 5800进行像控点施测工作。首先在确定的已知点上架设基准站,准确量取天线高度,并由手簿来启动基准站。启动时选择手簿的《测量菜单》,进入《RTK和infill测量》项,点击选取的已知点成功启动基准站后即可开始测量(此时基准站主机的数据记录灯应亮)。
在正常工作以前应检校测区附近的控制点,以确认参数的准确性。若测点距基准站较近,可以收到无线电信号时,和常规GPS-RTK作业方法一致。但当作业半径大于15km以上时,传统的GPS-RTK测量由于接收不到基准站发出的无线电信号而显得无能为力,此时即可用PPK测量模式来代替RTK测量。在流动站上,测量模式选择《PPK测量》,根据手簿提示,当卫星较多且卫星的图形分布较好时,初始化时间较少(一般大约为6~8min),当测量模式由浮动变为固定后,即可开始测量。
GPS-RTK和GPS-PPK测量方式的规定。施测时,基准站至流动站距离不大于35Km,流动站观测的采样间隔为1s,RTK观测历元数≥20个,PPK观测历元数≥180个,观测次数两次,两次较差平面≤±20cm,高程≤±10cm。基准站和流动站有效观测卫星数≥4个,PDOP值≤6。
在前期作业过程中,由于缺少经验,只是严格的按照“技术文件”规定中的每次观测历元数≥180个的临界即观测历元等于180个去执行,由于外业观测数据量较少,致使基线解算后存在个别基线不通过或通过后两次测量成果较差不能满足“技术文件”规定的限差,因测区交通极为不便,为了较少返工工作量,后经反复试验,取每次观测历元数为600个(即记录时间为10分钟)最为适宜。
1.3 内业数据处理
观测结束后,除将基准站记录的观测数据导出到计算机之外,还须把手簿中观测的原始数据导出到所测项目中去。设置好相关的解算参数后,即可处理基线。若有未解算通过的基线,可改变相应的参数设置如选取更高的高度角、剔除部分卫星数据、多次重复解算等方法进行重新解算,还未通过的,则可能是外业观测数据量不够所致,需外业返工重测。待基线全部通过后,即可得到正式成果。
1.4 精度评定
采用RTK、PPK技术施测获取像控点的CGCS2000国家大地坐标系的平面网格坐标和大地高,利用新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果(2011年)求得像控点的正常高。并采用等外水准测量的方法对平地区域的部分像控点高程或像控点间的高差进行检测。
以测区内“TB11(阿福拉兹)”、“MJ02”、“MJ03(Ⅰ叶休101)”、“MJ05(Ⅰ叶休105)”、“05”和“民丰西增大”共6个基准站点的WGS—84坐标系的B、L、H成果和CGCS2000坐标系的平面网格坐标X、Y和大地高成果进行点校正,点校正水平最大残差:0.039m,垂直最大残差:0.018m;以“TB11(阿福拉兹)”、“MJ02”、“MJ03(Ⅰ叶休101)”、“MJ04(Ⅰ叶休103)”、“MJ05(Ⅰ叶休105)”、“3007”、“JHB187(Ⅰ叶休100-1)”、“05”和“民丰北增大”为RTK、PPK基准站进行观测,像控点与基准站距离最长不超过35Km(详见像控点联测图),施测得到像控点的CGCS2000坐标系的平面网格坐标成果和大地高,然后利用新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果(2011年)求得像控点的正常高。像控点施测前、后均在相邻基准点上进行了检测,检测最大点位互差为0.133m≤±0.2m;检测最大高程(大地高)互差为0.089m≤±0.2m,满足“技术文件”规定要求。
检测点和像控点均按要求观测两次,其两次测量均满足“技术文件”规定的点位互差≤±20cm、高程互差≤±10cm的技术要求。
并采用等外水准测量的方法对平地区域不少于10%(涉及像控点38个)的像控点高程或像控点间高差,详见像控点等外水准检测路线图。检测像控点,检测高程较差最大为0.421m,检测高程中误差为0.362m;检测的像控点间高差较差最大为0.132m≤±0.22m,满足技术文件规定。
说明:检测像控点高程较差最大为0.421m,检测高程中误差为0.362m,是受新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果(2011年)的精度影响产生,其相关情况以报告的形式递交自治区测绘局测绘技术中心并已处理。
2 结论
在项目作业区较大、交通困难、控制点稀少的外业实施过程中使用GPS-RTK和GPS-PPK技术联合作业的方式进行像控点测量工作,可弥补GPS-RTK作业中受电台传输距离、地形等客观条件的限制而不能实施测量的缺点,从而大大提高外业像控点测量的工作效率。
摘要：GPS-PPK技术和GPS-RTK技术的联合使用,使得像控点测量工作,在作业区相对较大、控制点相对稀少、电台数据传输受阻的测区,得以更好、更便捷的开展。
关键词：GPS-RTK,GPS-PPK,像控点
参考文献
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