区域网空中三角测量的精度分析

第18讲 区 域 网 空 中 三 角 测 量的精度…
一、区域网加密精度分析的不同方法 1、理论精度 区域网平差的精度分布规律： • 区域内部精度均匀，精度最弱点位于区域四周； • 密周边布点时，光束法区域网平差的理论精度不 随区域大小改变； • 控制点稀疏布点时，区域网的理论精度随区域增 大而降低；增大旁向重叠，可提高区域网平面坐 标的理论精度。使用60%的旁向重叠的航片，大约可以提高精度40% • 区域网平差的高程精度取决于控制点的跨度，与 区域大小无关。
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三、影响区域网加密精度的主要因素 1、直接影响原始观测数据的精度的因素 （3）空中三角测量中点的类型
• • 标志点——量测精度最高。只在高精度的测量中使用。 连接点——人工转刺点量测精度低，匹配点高。
•
自然地物点——精度介于二者之间。
（4）空中三角测量中所使用的量测仪器
GPS数据后处理
• 摄影时刻机载天线相位中心坐标的获取。
精确获得相机曝光时间后，根据相邻时刻的GPS
天线位置内插出曝光时刻天线的位置。 • • 坐标系转换（WGS84—1954北京坐标系）及 机载GPS天线与摄影机之间的偏移处理 高程基准
平差后所得的单位权标准误差 0并不是一个常数， 而是随着区域的大小、控制点的数量与分布等参数 的变化而不同。
σ
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四、区域网平差的系统误差 2、系统误差对区域网平差的影响
• 结论：大小相同但类型不同的系统性的影像误
差，对加密点坐标的影响不相同。
• 当存在有某种不知其模式的系统影像变形时，
三、影响区域网加密精度的主要因素 1、直接影响原始观测数据的精度的因素
从
0 Q;
V T PV 0 r
分析
（1）航摄仪的类型（常角、宽角、特宽角）
• • • 从几何角度看，特宽角所摄像片的基线/航高比大。 像片周边影像质量降低； 软片压平误差的影响增大。
（2）摄影比例尺
• 小比例尺的航摄像片，航高大，大气雾蒙影响大，影 像质量下降。 • 大比例尺的航摄像片，由于飞机运动造成的影像位移 问题，则飞机必须带有像移补偿装置。
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三、影响区域网加密精度的主要因素 2、直接影响到区域网的几何强度的若干因素 （2）摄影覆盖方式
• 在通常的摄影测量作业中，大多是采用航向重叠 60%，旁向重叠20%。 • 有时补充横飞骨架航带，以减少对于高程控制点 的要求。 • 可采用增加旁向重叠来提高成果精度。 • 在Appenweir试验场，为了进行大地测量加密， 采用了四重摄影覆盖。其目的是使同一物体能在多张 像片上同时成象，从而使某些类型的系统误差得到互 相抵偿。
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一、区域网加密精度分析的不同方法 二、布设像片控制点的要求
内 容 安 排
三、影响区域网加密精度的主要因素 四、区域网平差的系统误差
五、光束法自检校区域网平差简介
六、GPS辅助空三简介
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一、区域网加密精度分析的不同方法 1、理论精度 把待定点的坐标改正数视为随机变量，在最小 二乘平差计算中，求出坐标改正数的的方差——协 方差矩阵。 原理
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二、布设像片控制点的要求 2、点位要求 • 像片控制点应尽量公用：点位应选在航向和旁向 的6片（更多片）的重叠范围内； • 控制点应离开各类标志和像片边缘； • 控制点点位的影像要全部清晰、明显
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间接平差误差方程式： AX L V 权P 法方程式：
AT PAX AT PL
QX A PA
T
未知数权系数矩阵：
单位权中误差： 未知数中误差： 平均中误差：
1 n X Xi n 1


1
V T PV 0 r X 0 QX
最大中误差： ( Xi )max
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一、区域网加密精度分析的不同方法
常用平面控制点布点方案
密周边布点
稀疏布点
C3 8个点
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一、区域网加密精度分析的不同方法 2、实际精度 •概念
预先测定大量检查点上的平面位置和高程，然后 将这些实地测量的平面位置和高程，同区域网加密的 相应结果进行比较，将其差值视作真误差，再对这些 真误差进行统计分析，从而得出区域网空中三角测量 的精度。
c11 c12 c 21 c22
c13
c14
c15 c25
c16 c26
c17 c27
c18 c28
c23 c24
x a0 a1 x a 2 y a 3 x 2 a 4 xy a5 y 2
y b0 b1 x b2 y b3 x b4 xy b5 y
2 2
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五、光束法自检校区域网平差简介 2、光束法自检校区域网平差的误差方程式 自检校区域网平差的计算过程
1. 第一遍区域网平差不使用附加参数，按常规平差 方法进行。平差的目的是为了取得十分接近的近 似值，同时也可以初步地清除观测数据和控制数 据中的粗差，为以后的平差运算扫清障碍。 2. 第二遍区域网平差使用完整的参数组进行平差， 并把附加参数当作带有一定权值的观测值来对待。 3. 第三遍区域网平差是利用剩余有效的附加参数进 行自检校区域网平差，并把这些有效的附加参数 处理成自由参数。
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五、光束法自检校区域网平差简介
2、光束法自检校区域网平差的误差方程式
利用附加参数以抵偿在观测数据中存在的系统 误差，一般都是针对光束法区域网平差而言的。
假定像点坐标的系统误差的改正数为δx，δy， 则有共线方程为 ：
a1 ( X Xs ) b1 ( Y Ys ) c1 ( Z Zs ) x x f a 3 ( X Xs ) b3 ( Y Ys ) c 3 ( Z Zs ) y y f a 2 ( X Xs ) b2 ( Y Ys ) c 2 ( Z Zs ) a 3 ( X Xs ) b3 ( Y Ys ) c 3 ( Z Zs )
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六、GPS辅助空中三角测量简介
联合平差是指以摄影测量观测值为主，综合利用 其它非摄影测量信息，采用统一的数学模型和算法， 整体测定点位并对其质量进行评价的理论、技术和方 法。
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六、GPS辅助空中三角测量简介
• 对于平面区域网平差而言，只要有周边控制就够了。区域 内部的控制点可以局部改善精度，但不能代替周边控制。 • 在具有密集周边控制的条件下，区域的形状是无关紧要的。
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一、区域网加密精度分析的不同方法 1、理论精度 区域网平差的精度分布规律：
• 对于由20%的旁向重叠的航摄像片所构成的区域，至少要
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三、影响区域网加密精度的主要因素 3、平差方法 （1）光束法区域网平差是最直接、最严 密的平差方法，因而其精度最高； （2）独立模型法次之； （3）航带法区域网平差精度最低。
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四、区域网平差的系统误差 1、系统误差的存在 系统误差主要包括：物镜畸变差、摄影材料变 形、软片的压平误差、地球曲率和大气折光误差、 像点坐标量测误差、人差。 系统误差的预改正不能完全消除系统误差，因 为存在难以预计和测定的影像系统误差。 对同一组航空摄影资料进行解析空中三角测量，
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五、光束法自检校区域网平差简介
2、光束法自检校区域网平差的误差方程式 线性化，将像点坐标x，y视为基本观测量，则有误差方程为 ：
d d d dXs c19 x lx v x dYs c29 dZs y ly v y dX dY dZ
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三、影响区域网加密精度的主要因素 2、直接影响到区域网的几何强度的若干因素 （3）辅助数据的运用 • 新的导航系统，如GPS，则是利用卫星通过 测距确定摄影瞬间航摄仪的位置，即摄影中心 的外方位线元素。 • 将摄影测量数据同辅助数据、地面控制数 据一起进行联合区域网平差，可以改善区域网 平差的成果。
三、影响区域网加密精度的主要因素 2、直接影响到区域网的几何强度的若干因素
从
0 Q;
Q AT PA


1
分析
（1）控制点的精度、数量及其分布
• 小比例尺测图中，控制点数据误差相对于区域 网空中三角测量来说可以忽略不计。 • 大比例尺空中三角测量（如地籍测量）中，控 制点数据的误差就十分重要而不可忽视。所以必须 将控制数据看作是带有一定权值的观测值参数的平 差。
有三排高程控制点分别布设在区域的首末两端和中央。 • 在跨距较短（i≤5）的条件下，区域网的高程精度可以 保持在单位权中误差的数量级。大体相当于0.1%的航高。
• 由于最大的高程误差总是出现在区域的上下两条边缘航带、
相邻两排高程控制点的中间部位，所以，在这些地方增补
一个高程控制点，可以有效地提高区域网的高程精度，并 改善精度分布的均匀性。
就不能可靠地估计出区域网平差结果的精度。 • 因此，系统误差的检测和消除，是空中三角测 量中需要解决的重要课题之一。
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四、区域网平差的系统误差 3、补偿系统误差的方法
1. 试验场检校法。 2. 在平差过程中，使用扩充了的数学模型，用附加 的参数来抵偿各种系统误差的联合影响。这些附 加参数作为待定参数在整体平差的过程中确定。 我们称这种方法为自检校法。由于这种方法不要 求知道任何系统误差的具体形式，也不要求增加 任何附加观测，所以得到了广泛的采纳。 3. 在平差之后，采用某种内插方法，根据已知地面 控制点上的残余误差，对平差结果加以调整改正。 这种方法叫做区域网的外部平差，或验后补偿法。
仪器主要有三类，立体坐标量测仪，模拟立体测图仪，解析测图仪，数字 摄影测量系统。其精度亦各不相同
（5）摄影材料的稳定性和影像系统误差的改正
•
•
摄影材料的稳定性主要指摄影底片的片基对成像所产生的影响。
系统误差主要有四种：物镜畸变差、底片变形、大气折光差的影Hale Waihona Puke Baidu。
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•原理
x
( X
检
X摄 )
2
nX
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二、布设像片控制点的要求 1、布设原则 • 平面控制点采用周边布点，高精度加密时控制点 间的跨度可取值i=2b； • 高程控制点应布设成锁形，旁向间隔为2b，航向 间隔视具体精度而定，当旁向重叠仅20%时，每条 航线两端必须有一对高程控制点； • 不增加控制点的情况下，扩大平差区域范围（上 下各增加一条航线，左右各增加一个模型）可提高 加密点的精度和可靠性。 • 不同的成图精度、不同区域形状视具体情况参考 规范布点。 •控制点统一编号
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五、光束法自检校区域网平差简介
1、自检校区域网平差的基本思想
自检校区域网平差方法的基本思想，就是 在通常的误差方程式中，增加由待定参数组成 的若干项来抵偿系统误差的影响，这些附加的 待定参数在区域网的平差过程中与其它未知参 数一起同时解答出来。所以，也叫带附加参数 的区域网平差。