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基于GPS PPK技术的空三精度分析

更新时间:2009-03-28

本文研究用GPS-PPK技术进行较大区域像控点测量,其系统组成简单,不需要很多的设备,携带方便,在外业测量精度满足要求的情况下,可以节省人力,增大有效作业距离,提高仪器利用率和工作效率。用PPK测量技术进行试验,采用天宝Trimble R6 GPS接收机进行外业像控点测量,影像数据是基于佳能EOS 450D数码相机拍摄的四川彭州地区三条航带的9张影像。GPS测量数据采集完毕之后,利用TGO(Trimble Geo-matics Office)软件进行基线解算和平差处理,将平差后的坐标数据导出,此坐标作为空三解算的像控点坐标。在ERDAS IMAGINE的LPS模块下,进行数字图像的空三处理,构建数字高程模型和生成数字正射影像。空三解算时采用不同的像控点布设方案,并对不同方案的空三成果精度进行分析。得出在保证成图精度的前提下,可以适当减少控制点的数量,提高外业工作的效率。

1 GPS PPK作业原理

PPK(Post Processed Kinematic)是动态测量后处理模式,在已知坐标的参考点上设立基准站,基准站保持连续观测,按照流动站GPS记录间隔记录数据,流动站必须进行初始化以求解整周模糊度及卫星至GPS天线波长数,不需电台实时传输,不能实时得到三维坐标,需事后在室内进行数据处理。基准站和流动站同步接收的数据在计算机中进行线性组合,形成虚拟的载波相位观测值,确定接收机之间的相对位置,最后引入基准站的已知坐标,从而获得流动站的三维坐标。PPK技术不考虑电离层影响,有效距离达50 km以上。PPK测量模式在流动站距离基准站较远(一般大于15 km),在接收不到无线电信号时,只要观测足够量的数据,经内业基线解算和平差处理即可精确获得点的坐标。

2 光束法空三测量

2.1 数码相机的内定向

内定向的目的是确定像素坐标系与像平面坐标系之间的转换关系以及数字影像可能存在的变形。这种转换关系可以通过仿射变换公式的形式来表示,需要求出六个参数,可以实现由像素坐标到像平面坐标的转换。像素坐标与像平面坐标如图1所示:

跨国商务活动是否能够成功与翻译水平存在直接联系,因此如何提升翻译水平也得到广泛关注。只有熟悉中西方文化,尊重对方的思维方式,以及对事物的理解认知,这样能够促进成功的商务交际。下面将简要分析商务活动中常用的翻译方法。

  

1 像素坐标系(o-IJ)与像平面坐标系(o-xy)

以下是数码相机内定向的公式,(即仿射变换公式)

式中,x=[ΔXYZ]T,t=[Δφ,Δω,Δκ,ΔXs,ΔYs,ΔZs]T,c=[ΔA1A2A3]T

y=b0+b1J+b2I

(1)

其中,mx为定向点北坐标x的中误差,mv为定向点东坐标y的中误差,mz为定向点的高程中误差,ms为定向点的平面中误差,maxs为定向点的最大平面误差,maxz为定向点的最大高程误差。从以上四种布设像控点的作业方案平差的结果来看,每种布点方案的精度均能达到内业规范的限差要求。从以上四种加密成果中读取了6个加密检查点的坐标,点号分别为1、2、3、4、5和6。1、2点位于第一条航带上,3、4点位于第二条航带上,5、6点位于第三条航带上,比较结果如表4所示:

 

(2)

式中,Δ是CCD感光像元尺寸,M是行方向像素个数,N是列方向像素个数。

将上式转换为仿射变换公式的形式:

 

(3)

按照上式待求参数的公式,式中NMΔ可以根据数码相机参数得出,即可以求出六个参数,实现由像素坐标到像平面坐标的转换。

2.2 光束法区域网空中三角测量

光束法区域网平差是以一幅影像所组成的一束光线作为平差的基本单元,以中心投影的共线方程作为平差的基础方程。通过各个光线束在空间的旋转和平移,使模型之间公共点的光线实现最佳的交会,并使整个区域最佳地纳入到已知的控制点坐标系统中。

(1)确定各影像外方位元素初值和地面点坐标近似值,外方位元素初值可以由POS(Position Orientation System,POS)数据得到,地面点坐标近似值可以通过空间前方交会方法近似得到。

(2)从每幅影像上的控制点和待定点的像平面坐标出发,按每条摄影光线的共线方程列出误差方程式。

其中,共线方程如下式所示:

角膜移植排斥反应不同于其他大器官移植。这归结于角膜的无血管结构及角膜特殊的免疫状态:免疫偏离。然而,植床发生新生血管,可以活化角膜缘朗汉氏细胞,并促进淋巴管的生长,增加抗原及抗原提呈细胞向淋巴结转运,诱导发生TH1细胞介导的免疫排斥反应。所以在伴有新生血管的角膜植床及有角膜排斥病史的角膜移植中,其发生排斥反应概率却与大器官移植相似。BACHMANN等[6]的研究显示,角膜植床的新生血管与移植排斥的发生相关,而本次研究并未发现角膜植床新生血管与术后发生排斥反应有关,但根据国内外现有研究,不能明确术前植床新生血管与排斥反应的发生无关。

根据佳能EOS 450D数码相机拍摄的影像和PPK测量的像控点坐标,在LPS上进行空三解算,构建数字高程模型和生成数字正射影像。

实验数据共来自三条航带,采用四种方案来布设像控点。方案Ⅰ,像控点在第一条航带和第一二条航带的重叠区域内均匀布点;方案Ⅱ,像控点在第三条航带和第二三条航带的重叠区域内均匀布点;方案Ⅲ,像控点分别在第一条航带、第三条航带和三条航带三度重叠区域上均匀布点;方案Ⅳ,把分布在此三条航带上的像控点全部采集,进行空三解算。各种方法光束法平差的结果如表3所示。

盐碱地改良需要政府强力推动。要发挥政府的引导作用,集中力量办大事的优势,积极给予盐碱地改良项目以政策支持、资金支持等全面的协同助力。搭建好改良平台,组织好试验示范,为盐碱地改良提供有力的组织保障。

对一个一直在坚持做到最好的人来说,到达一个终点的意义不过是证实他的选择和坚持,于此,我更能理解他所说的拿到MS以后对工作和生活影响并不大,因为,很多的变化,早已经发生在他走向侍酒师大师的这一路,潜移默化,一步一个脚印。

 

(4)

对共线方程进行线性化,其误差方程为:

V1=At+Bx+Cc-l1,权P1

V2=Ex-l2,权P2

V3=Ec-l3,权P3

口语教学围绕课前完成的单元Lead-in学习展开,教师组织陈述学生将其课前完成的Lead-in话题以口头播报形式展示,同时,激发听众学生以该口头播报为素材,捕捉信息点并进行提问等口头交流活动,教学采用共同参与式教学法、网络自主学习式教学法、合作学习教学法、话题任务讨论法等。Speaking out的教学采用教师引导式教学法,教师以无规律停顿放音方式引导学生完成视听练习。Let’s talk及View and Speaking的教学主要采用话题讨论法、合作学习教学法、情景教学法等开展。

(5)

x=a0+a1J+a2I

(3)逐点法化建立改化法方程式,按循环分块的求解方法先求出其中的一类未知数,通常是先求得每幅影像的外方位元素,改化后的法方程如下式所示:

 

(6)

首先,由于入库文献的转录文本和实物图像都经过精加工处理,并支持多种检索方式,所以研究人员可以利用检索结果进行多角度的语言学研究。例如对文献中典型的句法、特定词汇的研究,对不同类别文献、不同时期文献或不同作者文献的语言风格进行对比研究等。

l1X+l2Y+l3Z-lx=0

l4X+l5Y+l6Z-ly=0

(7)

对左、右影像上的一对同名点,可列出4个上述的线性方程式,而未知数个数为3个,故可以用最小二乘法求解。若n幅影像中含有同一个空间点,则可由总共2n个线性方程式解求X,Y,Z,3个未知数。

3 实验影像及成果

3.1 实验数据

所选的实验区为四川省彭州地区,实验选用佳能EOS 450D数码相机拍摄的影像,选择其中的三条航带共九张影像,飞行质量和影像质量良好,可以满足空三加密及生成数字正射影像的要求。此实验区域的像控点坐标是由Trimble R6 GPS接收机采用GPS PPK技术测量解算出的坐标。

EOS 450D数码相机参数:CCD面阵的尺寸:22.2(mm)×14.8(mm);影像行列方向像素个数:4 272×2 848;CCD感光像元尺寸:5.196 6(micron)×5.196 6(micron);焦距f:24 mm。

3.2 实验过程

内业在EOS 450D数码相机提供的影像上布设控制点,像控点的位置要求在航向重叠的中线附近,布设在影像的标准位置上,距影像边缘的距离不小于1cm。要求在两张影像的重叠区域标准位置上布设6个像控点。根据实验的需要和精度检核的要求,需要在测区多布设几个控制点。采用PPK技术数据采集完以后,对数据进行后处理,所用的软件是TGO,经过基线解算和平差后输出像控点的三维坐标。

共线方程:

3.3 精度分析

  

2 数字正射影像

  

3 数字高程模型

3.3.1 PPK测量精度分析:

(4)空间前方交会求得待定点的地面坐标,对于相邻影像的公共点,应取其均值作为最后结果。空间前方交会根据共线条件方程,可以整理列出下面的线性方程:

GPS测量用内符合精度和外符合精度来评定GPS测量的精度。内符合精度,是该测试点上的每个观测子样与其观测子样平均值的差值;外符合精度,是该测试点上的每个观测子样与其标准值(已知的、观测精度相对较高的结果)的差值,在每一个测试点上都能给出一个评定结果。此次试验中,观测子样是GPS PPK测量的结果,标准值是已知的控制点坐标。内、外符合精度统计表如下图所示:

 

1 内符合精度统计表

  

最大点位误差/cm2.95基线长度/m1316.704最弱边相对精度1/45000最小点位误差/cm0.14基线长度/m1003.264最强边相对精度1/720000

 

2 外符合精度统计表

  

点名已知坐标X/m已知坐标Y/m已知坐标Z/m观测坐标X/m观测坐标Y/m观测坐标Z/m点位误差高程差L3***639.6464***195.4270530.2192***639.649***195.427530.2170.0026-0.0022L4***639.5509***190.3992530.2272***639.641***190.429530.2220.0949-0.0049

3.3.2 LPS不同控制点分布的空三加密成果比较

三是从人才培养的视角探讨当前社会组织专业人才培养状况。郁建兴等(2012、2013)从社会组织人才培养视角考察当前美国、德国的社会组织人才培养体系,刘惠苑等(2011)提出应探索建立高校学历教育、专业培训、知识普及有机结合的社会组织人才培养体系,同时加快社会组织人才培育基地和省、市、县三级结合的人才培训网络建设。郭德厚等(2012)以惠州学院为例,提出社会组织参与高校人才培养工作具有资源、信息、实践等优势。因此,提出应建立社会组织参与人才培养方案制定、参与师资结构改善、参与实践教学、激励人才培养、支持人才就业工作的机制,促进社会力量高校人才培养工作。

 

3 光束法平差结果/m

  

误差方案mxmymzmsmaxsmaxzⅠ0.04540.07360.03210.08650.13740.0535Ⅱ0.02530.03200.01800.04080.07200.0317Ⅲ0.03760.07870.05380.08720.11790.1272Ⅳ0.03210.08650.04960.09230.16640.1195

式中,I为行号,J为列号,待求参数为a0,a1,a2,b0,b1,b2像平面坐标xy可由下式求得:

农民是从事农业生产的主体人员,因此农民的自身素质对于设施农业的发展有直接影响。农民对于机械的使用认识程度不高,是影响设施农业发展的重要原因之一。所以,可以向农民开展“如何致富”、“如何增加粮食产量”为主题的指导课程,通过课程向农民讲解设施农业机械化的重要性,提高农民对机械的使用意识和市场竞争意识,向农民明确使用机械设施会减少人力劳动的投入、提高生产效率、科学的种植能够提高农作物的产量、能够提高农民的经济效益。农民对于设施农业有正确的认识,才能积极使用设施农业机械设备,进而推动我国设施农业的发展水平。

在访谈中,当被问到“职业感”这一主题时,绝大部分被访者的职业坚定度都很高,没有特殊情况,不会选择离开这份职业。同时,多数被访者表示,在大学学习阶段只是停留在专业知识与技能层面的学习,真正对职业建立起情感都是在工作后,一方面他们感受到逝者家属对他们专业性的认可,另一方面他们对殡葬行业前辈产生的崇敬心理,使他们往往在当代浮躁的社会生活中,较大部分青年人多了一份淡然心态,一般不会存在青年人职业初期容易出现的频繁更换工作的情况。

4 加密点成果比较/m

 

其中,XYZ分别为检查点的北坐标东坐标和高程,dx为检查点的平差值北坐标与外业实测北坐标的差值,dy为检查点的平差值东坐标与外业实测东坐标的差值,dz为检查点的平差值高程与外业实测高程的差值。从表4中的比较结果可以看出,方案Ⅰ,第三条航带上的点的坐标误差比较大;方案Ⅱ,第一条航带上的点的坐标误差比较大;方案Ⅲ和方案Ⅳ像控点布设方法平差结果均能达到规范限差要求。

由以上分析可以得出,像控点布设方案Ⅲ、Ⅳ的精度均满足规范限差要求,但是方案Ⅲ在方案Ⅳ的基础上减少了像控点布设的数量。由此可以得出,按照方案Ⅲ的像控点布设方案,可以在保证内业量测精度的前提下提高外业工作的效率。

5a 1H NMR(CDCl3) δ:7.79-7.76(m,1 H),7.76-7.75(m,2 H),7.55-7.53(m,3 H),7.33-7.31(m,3 H),3.82(s,3 H)

3.3.3 按照方案Ⅲ生成的空三成果精度分析:

LPS模块空三成果包括数字正射影像(Digital Orthophoto Map,DOM)和数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)。试验中分别在生成的DOM和DEM上采点,所采的点与此点实测的坐标和高程进行比较,将比较的结果列于表5和表6中。以下分别是DOM和DEM的精度分析表。

 

5 DOM坐标比较

  

点号实测坐标x实测坐标y量测坐标X量测坐标YΔXΔYG26***785.844***655.388***785.76***655.30.0840.088G27***033.747***604.959***033.69***604.970.057-0.011G37***954.928***239.791***955.00***239.78-0.0720.011G38***199.941***217.034***199.99***217.14-0.049-0.06629***828.866***684.779***828.85***684.790.016-0.01174***930.045***133.788***930.13***133.72-0.0850.068112***931.529***150.333***931.42***150.430.079-0.097114***150.684***768.269***150.79***768.72-0.086-0.051292***450.017***760.577***450.07***760.57-0.0530.007

 

6 DEM高程比较

  

点号实测高程/h量测高程/HΔhG27683.186683.284-0.098G37660.558659.8760.14174752.557752.4910.066112672.934671.9830.285113674.324674.332-0.008292697.193696.7310.462

对于数字正射影像平面精度的评定,根据公式

乡村旅游可以满足城市人从喧嚣、忙碌的环境中暂时解脱的期盼,在回归自然的过程中享受清新空气和幽静环境,用充满田野情趣的休闲生活消除疲惫,通过人与山水土地亲密交流缓解压力,然而由于时间、经费等因素的制约,过节度假的城里人很难长途跋涉去名山胜景旅游,而城郊乡村旅游便凭借地缘的优势和便捷的交通适应了城市居民特别是工薪阶层的消费水平,成为旅游的首选。

来计算平面坐标xy的中误差,通过中误差来评定其平面精度。中误差的限差可以参看GB/T 7930-2008《1:500 1:1 000 1:2 000地形图航空摄影测量内业规范》中的要求。

式中,xi,yi为地面点的实测坐标,Xi,Yi为地面点在生成的数字正射影像上量测的坐标,n为检测点个数,σx,σv分别为地面点在XY方向的点位中误差,由上式分别计算得σx为0.068 m,σv为0.057 m,由σx,σv的值可以得出,生成的数字正射影像的精度可以达到厘米级,可以满足生成大比例尺的地形图(如1:1 000地形图)的精度。

对于数字高程模型高程精度的评定,根据公式

来计算高程中误差,通过中误差来评定其高程精度 。中误差的限差可以参看GB/T 7930-2008《1:500 1:1 000 1:2 000地形图航空摄影测量内业规范》中的要求。

式中,hi为地面点的实测高程,Hi为地面点在生成的数字高程模型上的量测高程,n为检测点个数,σh为地面点的高程中误差,由上式计算得σh为0.234 m,可以满足生成大比例尺的地形图(如1:1 000地形图)的精度要求。

注水与施肥,注入的新水要过滤以防止杂鱼及鱼卵随水进池,虾池水位先浅后深,利用水深的控制获得更有利于虾生长的水温。同时施肥培育足够量的浮游生物成为虾的直接天然饵料,常用发酵后的有机肥料,施用量为每亩80kg,视水色逐步追加施肥。

4 结 论

本次试验采用GPS PPK技术测量像控点坐标,内业用ERDAS IMAGINE LPS模块进行空三解算。在空三解算时,采用四种不同的像控点布设方案,通过试验结果分析可以得出,四种方案的光束法平差结果精度均能满足要求。对于方案Ⅰ、Ⅱ,像控点布设偏重于测区的一侧,导致测区另一侧生成的DEM和DOM的误差较大。方案Ⅲ、Ⅳ,像控点均匀分布在测区中,而方案Ⅲ在方案Ⅳ的基础上适当减少了像控点布设的数量,由试验结果分析可得,方案Ⅲ生成的数字高程模型和数字正射影像可以满足生成大比例尺的地形图(如1:1 000地形图)的精度要求。现行航空摄影测量外业规范对像控点数量的要求偏严,实际生产中可以适当减少像控点的数量,既能保证内业成图精度,又能减少外业工作量,提高外业工作的效率,降低生产的成本,缩短生产周期。

参考文献

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[2] 倪卫明,王志伟,王永平.GPS RTK技术和PPK技术联合作业探讨[J].物探装备,2006,16(4):303-304.

[3] 朱吉涛.RTK和PPK相配合在航测外业控制测量中的应用[J].物探装备,2007,17(4):288-290,301.

[4] 张剑清,潘 励,王树银.摄影测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2006.

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[8] 何文林,郭 文.航空摄影测量像片控制点布设方案研究[J].四川测绘,2003,26(1):43-48.

 
丁超营
《矿山测量》 2018年第02期
《矿山测量》2018年第02期文献

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