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差分GPS技术在云南山区1∶1 000 DOM生产中的应用*

更新时间:2016-07-05

0 引言

像控点测量是利用无人机进行大比例DOM生产过程的一个重要环节,按照传统DOM的生产,其工作量较大,并且像控点测量的进度直接影响到整个项目的进展。在云南省山区,如果能够通过采用差分GPS技术,减少外业像控点测量,提高工作效率,这对利用无人机进行大比例尺DOM生产将会是一个新的突破。

差分GPS辅助空中三角测量的基本思想是利用由差分GNSS相位观测值进行相对动态定位所获得的摄站坐标,作为区域网平差中的附加非摄影测量观测值,以空中控制来减少地面控制的方法来进行区域网平差[1-5]

为此,本文主要介绍利用差分GPS辅助空中三角测量生产1∶1 000 DOM的方法,影像后期处理采用SVSCU软件与DPGrid软件相结合的方式。

1 项目概况

罗平县钟山乡片区位于两省(云南省、贵州省)三县(罗平县、富源县、兴义市)接合部,地形多为高原、山地,少量山间小盆地及河谷。海拔高低差异大,最高海拔梁马山之巅1 917 m,最低海拔鲁布革水电站1 080 m。

为此,老鳜鱼在村里威信降低了许多。原来大家都认为是个爷们的老鳜鱼,村长睡了他老婆,他找村长报仇,村长只用了一瓶地瓜烧,杀吃了两只鸡,狗日的老鳜鱼就成了孙子。

航飞面积364 km2,共设计7个架次进行飞行。飞行区域架次分布情况,如图1所示。

图1 罗平县钟山乡片区各架次分布情况 Fig.1 Distribution of different sorties in Zhongshan township,Luoping county

2 技术路线

利用DB-2型无人机搭载尼康D810相机(相机焦距35 mm,像元大小0.004 8 mm,像幅大小7 360*4 912 pixel)和苍穹差分GPS硬件,获取数码航摄影像;通过差分GPS数据处理软件解算POS数据,将POS数据导入空三软件SVSCU,结合外业少量控制点进行空三加密,最终完成1∶1 000 DOM的制作。

3 GNSS辅助空中三角测量

3.1 外业作业流程

1)在测区附近开阔位置架设GNSS基准站。若须多次测量,最好固定基准站位置。基站接收机要早于飞机上GNSS接收机开机,晚于飞机接收机关机。

2)打开飞机上的GNSS接收机电源,在成功捕获卫星信号后即可起飞。

东湖开发区紧邻中心城区,依山傍水。区内地势北高南低,湖泊密布,山峦起伏,再加上外围风景区、森林公园等绿化和水面多达200km2。由于武汉市已经进入2015年“海绵城市”建设试点城市,东湖开发区作为武汉市未来建设的重点区域,应积极响应住建部的号召,开展“海绵城市”的建设工作。

3)飞机起飞,拍摄像片。

像控点相对邻近基础控制点的平面位置中误差不应超过±0.1 m。像控点相对邻近基础控制点的高程中误差不应超过0.1 m。

5)测定测区四角转折点在目标坐标系中的坐标。

6)以GNSS基准站作为基准,对四角转折点(如图2所示)进行RTK测量。

图2 四角转折点与基站的关系 Fig.2 Relationship between turning points and base station

注:基站与飞行摄区转折点的距离最好控制在20 km左右,这样能保证差分GPS接收机的接收信号与基站的关联度更强。

3.2 数据处理流程

1)RTK求解转折点的WGS-84近似坐标。

任务型阅读教学,在设置任务的时候也要相对应的考虑到调动学生的积极性,由于缺乏设备,教师应定期一起学习研讨。对于一些简单的教具,老师们可以尽可能地自己做。考虑到课堂时效的问题,学校也应该逐步实现多媒体教学。

膀胱癌常见且治愈困难、死亡率高,一旦发生转移更是会威胁到人的生命健康[1]。近些年膀胱癌发病率一直居高不下[2]。手术治疗在早期患者的治疗中具有较好的疗效;但晚期以及术后复发的膀胱癌患者,常采用化疗,但所使用的药物昂贵、毒副作用大,患者身体痛苦程度高、心理压力大,治疗效果并不显著[3]。近期研究发现,雷帕霉素(rapamycin,RPM)又名西罗莫司(sirolimus)在膀胱癌的治疗具有明确疗效[4]。而本研究引入超声微泡造影技术,进一步分析RPM对膀胱癌的治疗机制以及超声微泡造影技术应用在膀胱癌的治疗当中的意义,为临床应用提供依据。

2)通过转折点的WGS-84近似坐标及目标坐标系控制成果,求得两坐标系之间的转换参数。

对测区范围内涉及的364 km2的标准分幅DOM进行影像质量检查,得到的结果是:影像清晰、色调均匀、反差适中,无影像处理所留下的斑点、划痕、折裂,接边处影像的亮度、色调、饱和度一致,灰度平滑过渡。

4)使用之前求得的坐标转换参数,将相机曝光时刻机载天线相位中心的WGS-84坐标转换为目标坐标系坐标。

通过以上步骤,解算出每个曝光点的在目标坐标系中的XYZ坐标。

4 航线设计

航线设计应根据CH/Z 3005—2010《低空数字航空摄影规范》要求设计:航向重叠度一般应为60%~80%,最低不应小于53%;旁向重叠度一般应为15%~60%,最低不小于8%。

(4)做好教学评价。通过作业、实验报告、课堂教学反应、课后调查等途径,了解学生学习效果、分析教学不足,持续改进教学方法,着力提高教学效果。

4)对镶嵌后的影像进行编辑,包括拼接线的编辑和影像微小拉花变形编辑。具体过程为:

表1 航线设计参数

Tab.1 Route design parameters

架次基准面海拔/m绝对航高/m相对航高/m 航间距 拍照间距 理论值/m设计值/m理论值/m设计值/m罗平11700242972948528017480罗平21500222972948528017480罗平31500222972948528017480罗平41500222972948530017480罗平51500222972948530017480罗平61500222972948528017480罗平71400212972948528017480

5 像控测量

像片控制点测量,是为航测内业成图提供必要的像片平面坐标和高程控制成果,是保证空中三角测量数学精度的关键环节,检查点用于对空三加密成果进行精度自检,因此航测像片控制点和检查点测量工作必须严格按照相关的技术要求执行。

5.1 像控点测量的精度要求

4)飞机返回后收集GNSS基准站和飞机上GNSS接收机的GNSS原始观测文件。

5.2 像控点及检查点的布设方案

外业控制点的布点方案采用区域网布点方法,参照规范GB/T 7391—2008 《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图航空摄影测量外业规范》布设。具体如下:

索洛经济增长模型中假设总生产函数为Y=F(K,L,R,H,t)。式中,Y为总产出 (通常是指国内生产总值);K为物质资本存量;L为简单劳动力的投入量;R为知识资本存量;H为人力资本总存量;t表示时间。

2)外业像控点测区内布点情况:按照测区的分布情况均匀布设,保证每平方公里布设一个控制点。

3)检查点尽可能均匀布设于测区内,检查点的个数不少于像控点总数的10%。

根据CH 3004—2010《低空数字航空摄影测量外业规范》的要求,该布点方案可以减少外业像控点约50%。

5.3 像控点布设情况

项目区共设7个架次。各个架次布点情况,如表2所示。

表2 像控点布设情况

Tab.2 Layout of image control points

测区面积/km2定向点检查点罗平16311113罗平26110112罗平3589510罗平460729罗平554788罗平6568510罗平752616

6 内业数据处理

内业采用武汉大学开发的SVSCU软件及DPGrid软件相结合进行DOM的制作。数据处理流程,如图3所示。

图3 影像后期处理流程 Fig.3 Post-processing flow of image

6.1 数据准备

项目所需数据为像片数据、相机检校数据和控制点数据。其中像片数据由外业航拍获得;相机检校数据则是航拍所使用相机检校数据,由相机检校部门提供;像片控制点数据采用GNSS-RTK测量获得。

6.2 影像预处理

另一方面,完善员工综合素质的培养。尽管危险品物流中的危险性具有客观性,然而并非具有必然性。如果从业人员工作懒散,不按照规章作业,危险随时会爆发;但是从业者若能兢兢业业、一切按章办公、操作时谨小慎微,则有可能会避免危险的发生。长三角地区有关主管部门要坚持“以人为本”的理念,对危险品道路运输安全的重要性进行宣传,使社会公众监督危险品道路运输人员的安全操作。除此之外,还要通过定期培训、专家讲座等方式提高从业人员的安全生产意识。同时实行从业人员培训、 诚信档案终身制, 督促长三角地区企业加强对从业人员基础信息管理工作, 建立健全并落实各项从业人员安全管理制度。

6.3 空中解算

自动转点即自动匹配图像同名像点(连接点),匹配过程自动化,然后进行区域网平差。自动转点是整个流程中最关键的环节,二次转点是在空三转点的基础上进一步进行加密转点以得到更多的连接点;空三编辑即人工交互编辑,其主要操作包括:调节像片的对应关系,量测控制点、删除连接点、增加连接点等操作。

任何一项工程的完成,都需要制定好详细的计划。依据不同的工程要求,制定的计划也各不相同。小型农田水利工程建设关系着地区的农业和经济发展,应建立完善的制度,对相关施工人员和资金使用流程做出规范。工程建设环节涉及因素都应该包括在制度当中。用制度来要求,才能最大程度确保施工质量,保证工程建设的科学化、标准化。

6.4 DEM的制作

数字高程模型(DEM)是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。本次采用空三加密输出的结果自动生成DEM。

影像预处理包括:导入POS进行航带编辑、畸变纠正、匀光匀色、影像旋转、金字塔生成及图像增强。

6.5 DOM的生产

利用DPGrid软件进行DOM的生产,过程如下:

1)首先选用色彩亮度较为合适的影像作为模板对畸变处理后的影像进行整体匀光匀色。

2)利用DEM对匀光匀色的影像进行数字微分纠正,完成单幅DOM的制作。

3)对单幅DOM进行影像的镶嵌。

钟山乡片区航线设计参数,如表1所示。

①拼接线的编辑。拼接线应根据地物的情况进行选取,如拼接区域通过居民地时,拼接线可以绕过居民地,最终保证拼接线两边的地物色彩平衡,亮度反差适中。

②影像微小拉花变形的编辑。选中所要编辑的区域后指定合适的编辑参数进行编辑,最终使DEM切准地面,DOM影像完整、美观为准。

7 质量检测与精度分析

7.1 正射影像质量检查

3)使用地面基站和飞机上流动站同步观测数据文件,差分求解并输出相机曝光时刻天线相位中心相对基站的位置坐标,计算在WGS-84坐标系中完成。

生成的1∶1 000标准分幅DOM,如图4所示。

图4 标准分幅DOM Fig.4 A standard subdivision DOM

7.2 影像精度分析

利用GPS RTK实测共检查了491个点,将外业实测点与DOM上相应地物点坐标进行比较,得到的结果是:点位中误差为0.367 m,最大点位误差为0.983 m。

XY方向点位较差分布如图5、图6所示。

1)外业控制点测区间布点情况:首先从每个测区外围布点,外围布点按照航向每八条基线布设一个平高控制点,旁向按四条航线布设一个平高控制点;并且测区外围控制点同时也作为相邻测区的公共控制点,以确保测区接边的精度。

基于以上讨论,架构隐喻在媒体话语中起到了重要的作用,能够使媒体话语更加具有说服力,达到引导和传播其价值观的目的。本文将以特朗普参加G20峰会时的新闻语篇为语料,着重分析其中的表层架构、深层架构和话语策略,旨在探索特朗普的“美国至上”政策带给其盟国的影响。

从图5、图6可以看出,检测点误差分布无明显突变,表明检查数据符合随机规律。从检查点点位较差分布图上看,约84%的点分布在0~0.5 m区间内,小于1.2 m的限差,表明被检数据总体精度良好。从XY方向的分布图上看,符合正态分布规律,说明检测数据无明显系统性误差。从检查结果可以看出,成果精度满足规范要求。

图5 检查点X方向点位较差分布图 Fig.5 Difference distribution map of check points in X direction

图6 检查点Y方向点位较差分布图 Fig.6 Difference distribution map of check points in Y direction

8 结论

由于利用SVSCU软件进行空三加密,预处理及加密点匹配的效率远远高于DPGrid,内业生产效率得到了较大提高。

实践证明,利用差分GPS和SVSCU与DPGrid相结合,在云南山区制作1∶1 000 DOM是切实可行的。此生产方式不但可以将外业像控测量工作量减少50%,而且在内业数据处理方面也有较大提高,可为山区1∶1 000 DOM的生产提供较好的借鉴。

2015年,中国科学院大连物理化学研究所的刘生忠课题组采用升温结晶法生长出尺寸为 71 mm×54 mm×39 mm的CH3NH3PbI3单晶体[53], 其光学结晶质量大大优异于薄膜材料(见图4),是目前报道的最大钙钛矿单晶材料。随后,该课题组在升温结晶法的基础上采用空间限域的方法制备出CH3NH3PbI3单晶片[59]。该方法具有很大的优势,可以通过调整基板之间间隙的大小成功实现单晶厚度的控制从而生长出一系列不同厚度的CH3NH3PbI3单晶片,使得钙钛矿材料方便应用于各种光电器件。

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[1] 周思怡,熊勇.基于无人机摄影测量空三加密技术在1∶1 000 DOM制作的应用[J].江西测绘,2016(1):27-29.

[2] 刘潘,张兴元,魏国.GPS事后差分无人机遥感平台[J].中国科学成果,2013(20):59-61.

[3] 陈楚,王琳.利用无人机快速更新大比例尺地形图方法研究[J].城市勘测,2016(2):105-107.

安:我更喜欢纽约施坦威,尽管在纽约琴上演奏更具挑战,但他们的声音更符合我的审美。于我而言,纽约琴有一种更暗、更柔和的声音,我非常喜欢纽约琴的低音部分。

[4] 杨润书,吴亚鹏,李加明,万保峰.无人机航摄系统的特点及应用前景探讨[J].地矿测绘,2011,27(1):8-9.

[5] 杨润书,苏建平,马燕燕,王亚男.云南首次大面积利用低空无人机进行航摄及 1∶2 000 DOM的制作[J].地矿测绘,2014,30(1):1-4.

Grice指出,说话者意义由所言(what is said)和所含(what is implicated,以下简称含意)组成。[1]所言指的是说话人明示表达的,与句子的语言(语义)内容密切相关的字面意义或最简命题。含意指未明确表达的,但与说话人意图相关的,基于语用因素而推导出来的更多命题或交际意义,分为规约含意和会话含意。其中会话含意是话语参与者在相互遵守会话原则或某一准则的基础上推理得到的,可细分为一般会话含意和特殊会话含意,前者是某些语词正常使用(不需要特定的语境)产生的这样或那样的含意,后者则指完全依靠语境推导出来的最终交际意义。[2]24-37

从图6(a)可以看出,算法对运动目标位置的估计逼近其真实轨迹.图6(b)统计并比较了几种算法的估计误差,从中可以直观地看出,本文算法的估计误差要明显小于其余三种算法,并且随着目标靠近接收站,几种算法的定位精度均显著增加,这与仿真1中远近目标定位性能的比较结果一致.

马燕燕,陈冲林,杨丽丽,朱品辉,侯文婷
《地矿测绘》 2018年第01期
《地矿测绘》2018年第01期文献

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