[发明专利]自检校POS直接对地目标定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及摄影测量与遥感领域，尤其是一种自检校POS直接对地目标定 位方法。

背景技术

集动态GPS定位技术(GPS)和惯性导航技术(INS)于一体的定位定向系统 (POS)应用于航空遥感，对由GPS获取的GPS天线相位中心坐标和IMU获取的 传感器姿态角数据进行联合处理，可以获得影像的6个定向参数。利用POS提 供的这组影像定向参数进行安置元素航测地形测图，将打破航空摄影测量“航空 摄影—像片野外控制测量—摄影测量加密—模型定向—地形测图”的传统作业 模式，大大简化工艺流程。随着航空数码相机(DMC)、合成孔径雷达(SAR)、 机载激光扫描测距系统(LiDAR)等新型传感器的使用，POS系统直接对地目 标定位技术的应用领域越来越广泛。研究表明，利用POS系统获取的影像定向 参数可满足数字正射影像图制作的精度要求，但利用其重构立体模型实施安置 元素测图会产生较大的模型上下视差，且难以满足大比例尺地形测图的高程精 度要求。

在POS直接对地目标定位中，POS影像定向参数的精度是影响目标定位精 度的关键因素，事先必须有效消除POS的系统误差。现行方法是利用检校场对 POS系统误差进行检校并补偿之。即布设一个专门检校场，将POS获取的影像 定向参数与光束法区域网平差解算的影像外方位元素进行比对，根据GPS、IMU 与航测仪之间的固有几何关系，计算POS系统的视准轴误差和坐标系统的平移 误差。然而，试验场检校法有其局限性：①需要布设专门检校场，增加了生产 成本；②检校场与摄区往往不在一起，两者的地形、获取影像的环境不尽相同， 并且由于天气等原因，两处的航空摄影不能保证在同一架次完成。因此，由检 校场检校出的POS系统误差并不能真实地反映摄区内POS影像定向参数的全部 系统误差。尽管无需检校场的POS辅助光束法区域网平差可以自检校和有效消 除POS系统误差，并解决利用POS影像定向参数重建立体模型产生较大上下视 差的难题，但是必须经过摄影测量加密工序，不能直接利用POS影像定向参数 进行安置元素测图。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的不足而提供一种自检校POS直接 对地目标定位方法。

实现本发明目的采用的技术方案是一种自检校POS直接对地目标定位方 法，包括以下步骤，

步骤1，从共线条件方程出发导出影像外方位元素误差与目标点位误差的理论关 系式，据此理论关系式构建POS系统误差补偿模型；

步骤2，将该POS系统误差补偿模型引入基于共线条件的多片空间前方交会严 密方程中，构建自检校POS直接对地目标定位的严格平差模型；

步骤3，利用最小二乘平差原理同时解求附加参数和待定点的三维地面坐标，实 现带附加参数的自检校POS直接对地目标定位。

而且，步骤1的具体实现过程如下，

表达透视成像中的物点—投影中心—像点之间的共线条件方程形式为：

式中，x，y为以像主点为原点的像平面坐标；f为航测仪主距；X，Y，Z为物点的三 维地面坐标；X_S，Y_S，Z_S为影像外方位线元素；a₁，a₂，a₃，b₁…，c₃为像空间坐标系与地 面摄影测量坐标系间的正交变换矩阵的9个方向余弦，是影像外方位角元素 ω，κ的函数；

若将式(I)分别对影像外方位元素ω，κ，X_S，Y_S，Z_S求偏导数，竖直摄影条件 下，影像外方位元素误差引起像点位移的影响系数为：

式中，H为平均摄影航高；

设POS影像定向参数误差分别为Δω，Δκ，ΔX_S，ΔY_S，ΔZ_S，当物点地面坐标无 误差时，由透视变换所引起的像点位移近似表示为：

将式(II)代入式(III)得：