基于GNSS PPK技术的无地面控制点空中三角测量

摘要

如何减少或无需地面控制点而直接获取像片的外方位元素，一直是摄影测量工作者追求的目标。传统的航空摄影测量，像控点的布设耗费较多的人工与时间；若采用搭载精密空间定位系统（Position and Orientation System,简称POS）的航空器，高精度惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,简称IMU）的成本与载重制约了它的普及。本文研究重点主要有空中三角测量中点线面的拓扑关系、基于GNSS PPK（PostProcessed Kinematic,动态后处理）技术的无控点算法。 本文数据来源于武汉航天远景科技股份有限公司的月亮岛项目，该项目基于CW-10无人机、搭载35mm焦距的航空摄影机，属于GPS辅助空中三角测量范畴，并依据算法需求将数据处理。研究的主要内容如下： （1）研究空中三角测量所涉及点线面的拓扑关系。通过分析不同的航向、旁向重叠度，列出像主点与像点的八连通、十四连通关系，并针对测量区域内生成的同名点进行统一编号，即像片连接点矩阵。进一步推算出像主点、像点、同名点三者的相互关系，任意两个点号可以推出剩下一个点的数据。实验表明，空中三角测量的拓扑关系为算法提供数据的逻辑基础。 （2）研究基于GNSS PPK技术的无控点算法。由航空摄影机内方位元素、GNSS天线中心像空间坐标及其地面摄影测量坐标、像片同名像点像坐标，运用空间相似变换、立体像对空间前方交会，求解像片外方位直线元素近似值、同名点对应地面点的地面坐标近似值；再由光束法区域网空中三角测量法方程式、解析法绝对定向法方程式，解算累加的法方程式，并判断求解出的像片外方位元素改正数、同名点对应地面点的地面坐标改正数是否符合限差，不符合就进入迭代，符合则输出结果。 （3）针对本算法解算所得结果，与实测值比对，并分析误差产生的可能原因。 本文提出的基于GNSS PPK技术的无地面控制点空中三角测量方法，以后处理GNSS天线中心坐标为控制点，运用算法实现无地面控制点的空中三角测量，解算得到航线上每张像片的外方位元素以及像片上同名点的地面坐标。无需地面控制点、无需IMU，结果证明，本算法计算效率高，该测量技术对于现实生产有较大意义。

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