精密单点定位技术在gps辅助空中三角测量的应用研究

硕士学位论文精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用研究申请人姓名：王宏涛指导教师：郭增长教授专业名称：地图学与地理信息系统研究方向：地理信息服务河南理工大学测绘与国土信息工程学院二○一○年三月二十五日河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河南理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日中图分类号：密级：UDC：单位代码：10460精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用研究ResearchontheApplicationofPrecisePointPositioninginGPS-SupportedAerialTriangulation申请人姓名王宏涛申请学位理学硕士学科专业地图学与地理信息系统研究方向地理信息服务导师郭增长职称教授提交日期201003答辩日期201006河南理工大学致谢转眼之间，三年的研究生学习历程匆匆而过，这三年的时间是我工作的三年，更是学习的三年，在经历了许多事情的哗闹与坎坷之后，我深深相识到了写作论文时的那份清静与思考。回首两年的修业历程，对那些引导我、帮助我、勉励我的人，我心中弥漫了感谢。衷心感谢我的导师郭增长教授，论文从定题到写作定稿，倾注了郭老师大量的心血，郭老师对科研和管理工作全身心的投入、对事业执着的追求和强烈的责任意识时时刻刻感染着我，在导师的引领下，我得以机会迈进摄影测量相关科研的殿堂，并在实际的工程项目中发挥了一定的作用，使我真真正正的学到了实际性的东西，且重修了理论基础知识之不足，导师的言传身教必将使我终生受益！在硕士论文完成期间，有幸得到了王双亭教授的热心指导与无私帮助，王老师敏锐的思维，严谨的治学态度深深影响着我，并在论文的写作中给予了许多引导与提倡，谨在此表示衷心的谢谢。感谢我的同事李克昭老师和李天子老师，他们在论文的修改方面给予我了大量宝贵的意见。感谢我工作和学习了十年的母校—河南理工大学，母校给了我一个宽阔的学习平台，让我不停罗致新知，不断充实自己。昀后，再次衷心感谢河南理工大学我所有老师和同窗们的关心和支持！感谢所有帮助过我的人们！祝各位领导、老师、同学和亲友们幸福安康！摘要在传统的GPS辅助空中三角测量中，主要采用差分方式来获取摄站点的三维坐标，这需要布设一定数量的地面参考站，不仅耗费了大量的人力和物力，而且增加了航空摄影测量应用的难度。本文主要研究了基于精密单点定位技术的GPS辅助空中三角测量，以求达到在获取同等精度加密成果的基础上简化航空摄影测量工作流程的目的。论文首先介绍了GPS辅助空中三角测量的基本原理，进而引出了GPS辅助光束法区域网平差的数学模型，接下来重点研究了基于精密单点定位技术的摄站点坐标获取方法和地面像控测量的实施方案，昀后在三个不同的地区，进行了精密单点定位成果在不同成图比例尺下的GPS辅助光束法区域网平差的应用试验，并与差分定位支持下的平差结果进行了对比，探讨了摄站点坐标定位误差对平差结果的影响，详细分析了在不同地面控制的情况下将精密单点定位技术所获取的GPS摄站点坐标作为控制点参与光束法区域网平差的结果。试验结果表明，精密单点定位和差分定位所获取的摄站点坐标在同一条航线上具有一个相对固定的系统差值，但将两者成果应用于GPS辅助空中三角测量可达到近乎一致的平差结果，精密单点定位技术可有效的应用于GPS辅助空中三角测量当中。不同地面控制方案下的平差结果表明，随着地面控制的增加，平差结果能够得到有效的改善，若在测区两端施测两排平高点，并采用适当的系统误差补偿模型，则精密单点定位支持下的GPS辅助光束法区域网平差能够达到较高的精度。在无地面控制的情况下，适当加大摄站点坐标的权重可提高平差结果的精度，能够满足中小比例尺成图的精度需要。关键词：精密单点定位差分定位GPS辅助空中三角测量GPS辅助光束法区域网平差像控测量IIIAbstractIntraditionalGPS-supportedaerotriangulation,differentialGPS(DGPS)positioningtechnologyisusedtodeterminethe3-dimensionalcoordinatesoftheperspectivecenters.However,theestablishmentofGPSreferencestationsforDGPSpositioningisnotonlylabor-intensiveandcostly,butalsoincreasestheimplementationdifficultyofaerialphotography.ThispapermainlystudisaerialtriangulationsupportedwithPrecisePointPositioning(PPP),inordertoachievethesameaccuracywithDGPSandsimplifytheworkofaerialphotography.ThisPaperfirstintroducedthethebasicprinciplesofGPS-supportedaerotriangulation,InturnleadstothemathematicalmodelofGPS-supportedBundleBlockAdjustment,thenfocusesonthethemethodofobtainingthecoordinatesoftheperspectivecentersandthemeasurementsofground-photo-control.Last,threesetsofactualaerialimagestakenfromsurveyingandmappingprojects,differentinbothterrainandphotographicscale,aregivenasexperimentalmodels.Intheseexperiments,thePPPresultswerecomparedwithresultsobtainedbyDGPSpositioningandtraditionalbundleblockadjustment,andtheimpactoferrorswithPPPontheadjustedresultsisanalyzed.Finally,theresultsofGPSsupportedbundleblockadjustmentwithdifferentgroundcontrolsareanalyzedindetail.TheempiricalresultsshowthatPPPappliedinaerialtriangulationhasasystematicerrorwithinafewdecimetersonthesameroute.However,thetworesultsofPPPandDGPSareusedinGPS-supportedbundleblockadjustmentcanbeachievedalmostidenticalresults,ThisshowsthatPPPcanbeeffectivelyappliedtoGPS-supportedaerialtriangulation.theadjustmentresultsofdifferentgroundcontrolshowthat,withtheincreasementofGCPs,adjustmentresultscanbeeffectivelyimproved.Iftworowsofcontrolpointsaremeasured,.andasystematicerrorcompensationmodelisadoptedstrip-by-strip，theresultofbundleblockadjustmentsupportedbyPPPCanachieveahigheraccuracy.Inthesituationofnogroundcontrol,increasingtheweightsofcoordinatesofGPScamerastationscanimprovetheaccuracyoftheresultsofadjustmenttomeettheprecisionofsmallandmediumscalemappingneeds.Keywords:PrecisePointPositioningDifferentialGPSGPS-supportedaero-triangulationGPS-supportedbundleblockadjustmentPhoto-controlMeasurementIIIIV目录1绪论...............................................................11.1概述..............................................................................................................................11.2GPS辅助空中三角测量的国内外研究现状..............................................................21.3本文研究的主要内容和技术路线.............................................................................51.3.1论文研究的主要内容.................................................................................................................51.3.2论文研究的技术路线.................................................................................................................71.3.3论文研究的特色和创新点.........................................................................................................82GPS辅助空中三角测量的理论基础......................................92.1光束法区域网平差系统中像点和对应物点之间应严格遵循的几何关系...........102.2光束法区域网平差系统中的系统误差...................................................................102.2.1影像坐标系统误差的特性...........................................................