1864 -5.520 -116.460 116.565 11.422 -4.560 -115.490 115.612 10.144 -5.060 -115.950 116.062 10.735 5.070 115.960 116.069 10.735
系统误差改正后
前方交会 GPS 辅助光束 法区域网平差
1:2000航测成图 检查点不符值:
平面<1.0m
高程<0.4m
POS系统所确定加密点坐标的精度
比较方案
检查点数
X
最大残差(m)
Y 平面
高程
X
最小残差(m)
Y 平面
高程
X
平均残差(m)
Y 平面
高程
X
实际精度(m)
Y 平面
高程
系统误差改正前
前方交会 GPS 辅助光束 法区域网平差
34 -5.705 -116.355 116.456 11.601 -4.394 -115.241 115.374 10.125 -5.128 -115.907 115.374 10.530 5.140 115.908 116.021 10.535
1
5
×
A
D
×
×
2
6
B
E
×
×
3
7
C
F
×
4
8
×9
×13
17
G
J
M
×10
×14
× 18
H
K
N
×11
×
×
15
19
I
L
O
×
×
12
16
20
1，2，…，20 待定点名 A，B，…，O 像片名 平高地面控制点
转 置 对 称 项
建议采用的地面控制方案
a. 4角平高控制点 + 2排高程控制点
平高地面控制点
b. 4角平高控制点 + 2条垂直构架航线
三、 POS辅助空中三角测量
• POS系统测定像片外方位元素
Xs, Ys, Zs, , ,
• 空间前方交会解算地面点坐标 （直接传感器定向）
• POS辅助空中三角测量 （集成传感器定向）
POS系统
航摄相机 导航控制系统 IMU高精度姿态测量系统 IMU与相机连接架 机载DGPS天线 地面DGPS基站接收机
x y

x0 y0

POS辅助空中三角测量
zI yI w v
IMU旋转中心
xI
u
I
航摄仪投影中心
R RIMU RB



arctg(-

b3 c3
)


arcsin(- a3 )
+
a

a


+
(t

t0
)

b b
天津 (1995) 面积:1100km2
太原 (1994) 面积:10km2
秦岭 (2004) 面积:24000km2
中越边界 (1996~1998) 面积:10700km2
海南岛 (1996~1998) 面积:30000km2
总面积：364000km2 加密区： 150000km2
太原试验
(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地)
太原试验
(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地形)
太原试验
(1994年航空摄影,航摄比例尺1:5000,丘陵地形)
GPS辅助空三结果分析
1. 带地面控制的GPS辅助光束法区域网平差理论精 度非常好：平面1.2o~2.8o，高程2.0o~4.4o， 达到自检校光束法区域网平差精度
投影中心与GPS天线相位中心之几何关系
机载GPS天线相位中心 A
X A u X s
YA


R

v


Ys

Z
Z A w Zs
M
wv u
航摄仪投影中心 S
y x
Y X
GPS摄站坐标误差方程
顾及动态GPS定位之系统误差
X A X S u aX
空间前方交会
•单模型点投影系数法
X Y



X s1 Ys1

+
(N1Y1

N1 X 1 N2Y2
BY
)
/
2
Z Zs1
N1Z1

BX X s2 X s1
BY Ys2 Ys1
BZ Z s2 Z s1

Z

arctg(
a2 a1
)
a
b
S y x
Y
M
X
检校场的布设
飞机进场时 飞S弯
布设检校场
北京测区试验
(2003年摄影，比例尺1:8000，平地)
北京测区试验
(2003年摄影，比例尺1:8000，平地)
GPS辅助光束法平差的精度
地面控制点
CTB



BTA
BTC
AT
A

T
A
Pg
A
ATC
CTA
C TC Pg
RT Pg A

DT Pg A


AT Pg R
RT Pg R DT Pg R
x
AT
Pg
D

t


BT ATlx
lx +
+ Pclx
T
A Pgl
g

R
T
Pg
D

光束法
计算/量测航线 独立模型法
航带法
初步航带平差
区域网平差
航带法 解求航线的非线性 改正参数
独立模型法 解求模型的相似变 换参数
光束法 解求像片的外方位 元素及物点坐标
传统的摄影测量目标定位过程
航空 摄影
外业 控制
空三 加密
空三加密解算像片 外方位元素
Xs, Ys, Zs, , ,
无地面控制 GPS 辅助光束法平差
o 检查点数 m 平面 高程
10.3 94 91
理论精度
(cm)
平面
高程
5.4 22.5
10.4 103 95 6.5 23.3
9.7 103 95 11.3 24.0
实际精度
(cm)
平面
高程
5.2 16.0
7.9 18.1
23.2 35.2
对于1:1000航测成图，检查点不符值： 平面<0.5m，高程<0.40m 对于1: 500航测成图，检查点不符值： 平面<0.5m，高程<0.35m
N1

BX Z2 X1Z2
BZ X 2 X 2Z1
N2

BX Z1 X1Z2
BZ X1 X 2Z1
•多片最小二乘平差法
vx v y



a1 1 a21
a12 a22

a1 3 a23

X

Y
Z




X S

YS Z S


u R v
w

aX

aY aZ


(t
bX

t0
)


bY bZ


X A
YA


Z A 算

X A
YA

Z A 测
GPS辅助光束法误差方程
单位权中误差（um） 检查点数
平面 最大残差（m） 高 程
平面 最小残差（m） 高 程
平面 中 误 差（m） 高 程
无
2.4 34 118.090 -13.011 113.295 -5.054 115.220 8.123
四角
2.2 30 0.630 0.830 0.055 0.008 0.255 0.392
将GPS摄站坐标视为带权观测值引入自检校光束 法平差所得到的一个基础方程
Vx At Bx Cc
lx
Vc E x x
lc
Vs
Ecc
ls
Vg At
Rr Dd lg
权E 权Pc 权Ps 权Pg
GPS辅助光束法法方程

B
T B + Pc ATB

依照Kalman滤波递推算法，求出每一观测历元时刻 机载GPS天线的空间坐标
利用插值方法，由相邻两个历元的 GPS天线位置内 插航摄仪曝光时刻GPS摄站坐标
武汉大学研制成功了相应的GPS差分动态定位软件 DDkin（GPS kinematic positioning）
GPS动态定位软件 DDkin
确定目标点位并评定其质量
现行航空摄影系统改造
机载天线相位中心 A
天线
wv u
S 航摄仪投影中心
GPS天线 GPS信号 放大器 接收机
航摄仪
带GPS信号接收机的航空摄影系统
GPS航空摄影系统的空间偏移
Z X
Y
GPS摄站坐标解求
状态方程 X k Φk,k1X k1 Bkb +Γk1Wk1 观测方程 Yk Hk Xk Dkd +Vk
c r