pos辅助航空摄影外方位元素系统误差探测与精度验证探究

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1、POS辅助航空摄影外方位元素系统误差探测与精度验证探究　　摘要：POS辅助航摄（基于IMU/DGPS组合辅助空中摄影）技术已逐步应用于生产实践，POS数据的应用可以大大减少乃至无需外业施测像片控制点而直接恢复立体模型。POS数据本身的质量直接影响后续航测成果成图的精度，本文结合某摄区生产实践，分析研究POS数据系统误差探测和精度验证的方法，为POS数据在某摄区3D数字产品更新生产中的正确应用提供技术依据。关键词：POS数据，外方位元素，系统误差探测，精度验证中图分类号：O434文献标识码：A文章编号：PO

2、S数据系统误差探测和精度验证研究1引言机载定位定向系统POS（PositionandOrientationSystem）是基于全球定位系统（GPS）和惯性测量装置（IMU）的直接测定影像6个外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于在无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取[]。9机载POS系统测定的航空影像外方位元素在数字摄影测量中的应用有两种方式：一是直接地理定位（DirectGeoreferencing，简称DG）。就是将POS系统获取的定位定向参数直接反演成像的过程，通过立体

3、像对的前方交会，以确定像点的地面坐标达到地形图测绘或制作正射影像的目的。二是集成传感器定向（IntegratedSensorOrientation，简称ISO）。是将POS辅助航摄获取的定位定向参数，引入航空摄影测量区域网平差中，采用统一的数学模型和算法，以获得精确的影像外方为元素和立体测图控制点的地面坐标。比较而言，DG方法相对简单，无需地面控制点，能降低成本、提高作业效率，但是难以满足大比例尺地形图测绘的技术要求。ISO方法比较复杂，实质为摄影测量区域网联合平差，因为引入了定位定向参数，仅需利用少量的

4、地面控制点即可获得很高的定位精度[]。无论采用哪一种方式，POS数据本身的数据质量对后续航测成果成图质量的影响十分明显，因此，获取高精度的影像外方位元素，并通过有效的方法对其精度进行检测尤为重要。9采用POS辅助航摄时，获取的影像外方位元素的精度主要由以下几个因素决定：传感器位置、时间同步、初始校正、系统检校[1]。这几个方面的精度控制和质量评定由航摄单位完成。本文结合某摄区生产实践，分析研究基于少量地面控制点的POS辅助空中三角测量（即ISOn法）[]航测作业之前，对POS数据进行系统误差探测和精度验证

5、的方法，为POS数据在某测区1:1万3D数字产品更新生产中的应用提供技术依据。2精度验证方法2.1建立验证区某测区计划采用经第三方验收合格的POS辅助航摄成果进行1:1万3D数字产品更新生产，摄影比例尺1:2万，航线东西向飞行，地形类别为丘陵地。为检验航摄单位提供的POS数据精度及是否存在系统误差，选取测区16幅1:1万地形图范围为一个精度验证加密分区，该分区7条航线，每条航线有15条基线，共计112张航片。按照常规加密方法对像控点的布点要求，平面采用WGS84坐标系统，高程采用1985国家高程基准施测像

6、片控制点，同时在每幅1:1万图幅范围内，外业实测9个与像控点同等精度的检查点，检查点的刺点目标要求及点位说明等同于平高像控点。2.2常规方法空三解算精度9用常规空中三角测量的方法进行加密计算，按照像控点刺点说明精确测定加密网全部平高和高程定向点，外业实测检查点严格按照点位说明作为加密网的内业点精确测定。将区域网平差计算得到的外业实测检查点的空三解算坐标与外业实测坐标进行对比，计算其较差的中误差和最大误差，分析误差的分布规律，判断是否获得满足规范精度要求的加密网。常规方法加密外业实测检查点的空三解算坐标与外

7、业实测坐标较差的中误差和最大误差统计如表一。表一常规方法空三检查点较差统计表Tab.1表中：Mx——实测检查点X方向较差中误差；My——实测检查点Y方向较差中误差；Mz——实测检查点高程较差中误差；Ms——实测检查点点位较差中误差；ΔXmax——实测检查点X方向最大较差；ΔYmax——实测检查点Y方向最大较差；ΔZmax——实测检查点高程最大较差；ΔSmax——实测检查点点位最大较差。由表一可以看出，区域网平差后，实测检查点空三解算坐标与外业实测坐标的较差基本呈正态分布，符合测量误差的分布规律，检查点精度

8、满足GB/T23236-2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》中表3规定[]。表明外业实测的像控点及检查点成果的正确性，该网是符合各项精度要求的加密网。2.3POS辅助空三解算精度2.3.1有地面控制算法精度9对以上常规方法空中三角测量得到的加密网的所有定向点和内业点（实测检查点）的点位均不再重测，只保留加密网四角平高定向点，其余平高定向点和高程定向点不参与加密网定向，引入POS数据进行POS辅助空中三角测量区域网计算（