[发明专利]一种基于POS设备与数字航测相机的校验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量与遥感技术，尤其涉及一种基于POS设备与数字航测相机的校验方法及装置。

背景技术

惯性测量单元(IMU，Inertial Measurement Uint)/差分全球定位系统(DGPS，Differential Global Positioning System)辅助航空摄影测量技术在国际上属于新兴技术，随着技术进步和应用实践日益成熟，并逐步应用到航空遥感的各个领域。IMU/DGPS系统已经成为数字航摄仪以及机载激光扫描系统的必备装备。目前，通过在IMU/DGPS系统中加装定位定向系统(POS，Position and Orientation System)设备，形成航空遥感集成系统，可直接测定IMU/DGPS系统的姿态参数，通过对IMU、DGPS数据进行联合处理，可以快速获取测图所需的高精度外方位元素。

但该航空遥感集成系统，存在系统误差，其系统误差的来源如下：

①IMU/DGPS系统随时间累计的漂移误差；

②系统集成误差；

③系统时间同步误差；

④地球曲率引起的误差；

⑤大气折光差。

其中，第一项误差属于航空遥感集成系统本身固有的误差，对于航空遥感集成系统的漂移误差，主要是陀螺仪所固有的随机误差，在相应POS数据后处理软件中可通过相应多项式模型予以拟合处理；

后两项属于传统摄影测量固有的误差，可直接引用传统摄影测量的研究成果和经验公式；

第二项和第三项属于集成系统引进的误差，即在航空遥感集成系统中，由于POS设备与数字航测相机集成而引进的误差，称之为系统集成误差。其中，

由三个角元素和三个线元素组成的外方位元素的偏移值(偏心分量)是引起系统集成误差的主要因素。外方位元素是用于描述摄影中心的空间坐标值和姿态的参数，其中，三个线元素用于描述摄影中心的空间坐标值；另外三个角元素用于描述像片的空间姿态。理想情况下，在POS设备辅助航空摄影测量时，IMU一般与数字航测相机紧密固联。IMU本体坐标系与数字航测相机的本体坐标系的对应的轴应该平行，但由于集成安装的原因，将IMU与数字航测相机固联之后，两坐标系的相应轴实际是不可能平行的，相应轴间的夹角称为偏心角，分解在三个方向，形成三个角元素，该偏心角在实际应用中必须检校，并在坐标转换中予以考虑。

地球曲率以及数字航测相机内方位元素中焦距的变化引起线元素分量的偏移值。地球曲率的影响表现在摄影测量区域网平差中采用的数学模型的坐标系统与确定区域网绝对空间位置的控制点坐标系统不一致。航摄条件的变化引起焦距的变化从而使得航空摄影测量地面坐标产生变化。

对于系统时间同步误差，由于航摄飞机的飞行速度一般为50～550km/h。由于短时间内，飞行速度不可能发生太大变化，假设线性内插误差是POS观测历元距离的1％。对于飞行速度为600km/h的飞机和输出频率为200Hz的航空遥感集成系统，时间同步误差约为0.8cm。因而，对于摄影测量而言，这一数量级完全可以忽略不计。

目前，对于POS设备与数字航测相机集成而引进的系统集成误差，还没有有效的校验方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于POS设备与数字航测相机的校验方法及装置，能够对系统集成误差进行有效校验。

第一方面，本发明实施例提供一种基于POS设备与数字航测相机的校验方法，包括：

利用POS设备记录的姿态信息，进行转换后得到影像直接地理定位外方位元素初值，利用单片后方交会方法获取外方位元素作为真值，解算外方位元素；

采用基于POS设备的位置姿态参数和基于GPS设备辅助空三的外方位元素交互验证的方法，对获取的多传感器数据进行检核；

利用所述影像直接地理定位外方位元素初值以及直接利用控制点绝对定向，均匀采集检校场外业检查点，进行校验。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述利用POS设备记录的姿态信息，进行转换后得到影像直接地理定位外方位元素初值，利用单片后方交会方法获取外方位元素作为真值，解算外方位元素包括：

通过对地面检校场通过空三加密，计算出数字航测相机的外方位元素真值；

与组合导航计算出数字航测相机的角元素对比，通过最小二乘法计算出偏心角和偏心距；

将计算的偏心角和偏心距改正整个测区的POS数据，计算出整个测区影像的外方位元素。