误差理论在三维激光扫描点云处理中的应用

误差传播定律反映了直接观测量的中误差对间接观测量中误差的影响,通过三维激光扫描技术获取点云数据,点云数据本身的精度和后续处理的精度与可靠性对各种工程具有全局性的意义。基于此,将误差理论和误差传播定律应用在三维激光扫描技术上,分析了点云数据的误差来源及传播规律。采用点云数据实例演示了提高点云数据处理精度的过程,通过实例实验进行高压塔数据的配准,验证了ICP算法的可行性以及误差范围符合要求。     

多波束换能器吃水误差在分层计算的影响分析

针对传统多波束测深系统中对于换能器吃水改正中,存在误差影响下的声速剖面运用不当,并且未考虑声速分层影响,使得最终水深计算精度不高的问题。该文提出对多波束换能器吃水误差在水深分层计算中的影响进行探究,利用声速分层的计算方式结合吃水误差建立水深计算模型,设定不同吃水改正误差,得到观测偏差与吃水误差间的关系曲线并进行分析。实验表明:实际观测与理论观测深度的差值,受吃水误差的影响,增大速率随着吃水误差的增加会越来越快。     

卫星姿态误差对GOCE重力梯度精度的影响评估

在地球重力场和海洋环流探测卫星GOCE(Gravity field and Ocean Circulation Explorer)的观测数据中,其主要的观测量重力梯度数据不仅与搭载的6个加速度计的测量值有关,而且还与卫星自身的自转角速度存在着二次函数关系.由于加速度计测量频段的限制,这样就导致了卫星姿态的低频误差混入到测量频段内的重力梯度数据之中.为了客观地分析姿态误差对重力梯度精度的影响程度,本文论述了如何利用以四元数形式给出的姿态数据来计算自转角速度,并针对GOCE的实际姿态误差情况通过数据模拟分析了姿态误差对重力梯度测量精度的影响,得到了下列结论:若卫星姿态的误差是5〃,则对重力梯度精度的影响最大可达5.7 mEd;若重力梯度的精度指标是1 mEd,那么GOCE姿态的误差不能超过1〃.     

顾及观测噪声和数据分辨率的线性估计方法研究

基于最小均方误差准则的频域形式,探讨了观测噪声和数据分辨率对估计结果的综合影响,给出了频域内顾及观测噪声和数据分辨率的最优线性估计及其误差功率谱的一般公式.算例表明,当数据分辨率较高时,观测噪声时估计精度占有主要的影响;当数据分辨率较低时,估计误差主要表现为采样不足引起的混叠误差,观测精度的提高对估计结果的改善非常有限.研究成果可为重力场精化中技术方案的设计提供参考.     

利用误差熵评价光斑中点云不确定性

三维激光扫描点位精度受光斑影响较大,激光点在光斑中呈现了不确定性,该不确定性的准确描述关系到激光点位精度的评价。将误差熵模型引入到点位不确定性的评价中,利用激光点位在光斑中不确定性的概率密度函数,推导了激光点位信息熵,并依据误差熵与信息熵的关系得到了激光点位的误差熵。通过分析误差熵与光斑面积的关系,得到点云光斑平均误差熵,实现了将平均误差熵引入到点云不确定性的评价中。通过设置不同扫描间隔得到的点云数据,分析了平均熵模型进行基于光斑影响下的点云精度评价的可行性,最终实现了对光斑中点云不确定性的准确评价。     

三维激光扫描测量精度评定的讨论

三维激光扫描点转换到工程测量坐标系时,误差来源多、类型多,目前尚没有一套完整的精度评定方法体系。本文对误差源进行分析,将其误差归纳为标准控制点测量误差、扫描误差和坐标转换模型误差三大类;探讨了扫描点在工程测量坐标系中的位置误差指标体系,给出了体系中各项精度指标的计算方法,为三维激光扫描测量在不同的应用中提供一套系统的精度评定参考。     

一种综合考虑采样点水平和高程误差的DEM建模算法

为了降低采样点水平和高程误差对数字高程模型（digital elevation model,DEM）建模精度的影响,受总体最小二乘算法启发,以较高精度的多面函数（multiquadric function,MQ）为基函数,发展了整体最小二乘MQ算法（MQ-T）,并分别借助数值实验和实例分析验证模型计算精度。数值实验中,以高斯合成曲面为研究对象,设计了受不同误差分量影响的采样数据,借助MQ-T曲面建模,并将计算结果与传统MQ进行比较。结果表明,当采样点仅受高程误差分量影响时,MQ-T计算结果精度与MQ相当;当采样数据受水平误差分量影响时,MQ-T计算结果中误差小于MQ中误差。实例分析中,以全站仪获取的采样数据为研究对象,借助MQ-T构建测区DEM,并将计算结果与传统插值算法进行比较,如反距离加权（inverse distance weighted,IDW）法、克里金（Kriging）法和澳大利亚国立大学DEM专用插值软件（（Australian National University DEM,ANUDEM）法。精度分析表明,随着采样点密度降低,各种插值算法精度逐步降低;不管采样密度多少,MQ-T计算精度始终高于传统插值算法;对山体阴影图分析表明,MQ-T相比Kriging法有一定峰值削平现象。     

最新GPM降水数据在黄河流域的精度评估

基于黄河流域雨量计网络降水数据,利用相关系数、平均误差、均方根误差和相对误差4个评估指标以及极端降水指数和误差分析方法,研究全球降水测量计划卫星(global precipitation mission,GPM)的2个降水产品(GSMap-gauged和GPM IMERG)的误差空间变化特征、对极端降水的捕捉能力和降水数据精度。结果显示:2个产品数据都大体存在西部低估,东部高估的现象,而相比于GSMap-gauged产品,GPM IMERG产品在大部分地区的误差更大,并且漏报误差受海拔和降水强度的影响更为显著,但对微量降水的观测较为精确些; 2个降水产品日尺度降水数据统计指标对比表明,GSMap-gauged产品的相关系数更大,平均误差绝对值更小,监测性能更好;在极端降水观测能力上,GSMap-gauged产品监测能力强于GPM IMERG产品。     

一种基于先验误差分解定权的精密测量拟合算法

工业测量拟合通常只关心待测工件的尺寸姿态,而不关心其绝对位置,但观测数据却包含了两者的误差。为提取出影响待测工件尺寸姿态的误差分量,提出了基于测量仪器先验误差分解定权的工业测量拟合算法。该算法依据工件形状和观测姿态对空间直线、平面、圆和球拟合计算中的各测点进行先验误差多向分解,并依据各向误差分量的影响量对测点进行加权拟合。实验结果表明,该算法与等权拟合相比,在形状和姿态参数拟合精度上可提高约10%~17%。     

常用观测值精度指标的衡量与分析

运用具体事例，对几种常用的观测值精度指标进行分析比较，从而论证了当观测值个数有限时，用中误差作为衡量精度指标的可靠性。     

一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法

针对卫星导航系统和惯性导航系统(INS)的不同特性,提出了一种GPS/GLONASS/INS数据融合算法。采用差分自适应检测算法、改进码平均相位算法以及位置联合解算方法实现了GPS/GLONASS数据融合,借助于改进的粒子滤波器、INS误差模型建立系统状态方程和观测方程,完成GPS/GLONASS系统速度值和INS系统速度值数据融合,提高组合导航系统精度和可靠性。使用真实数据对数据融合算法性能进行仿真分析,结果表明所设计算法是有效的,能够处理非线性非高斯条件下的滤波估计,提高滤波精度和系统可靠性。     

顾及GPS观测值时间相关性的隧道贯通误差计算

讨论了隧道洞内外贯通误差的计算方法,利用国内外对GPS观测值时间相关性的研究,得到不顾及时间相关性的基线验后精度与实际精度的比例因子,并应用于隧道洞外GPS控制网贯通误差的计算,使该值更为真实、可靠,从而更好的确定后续测量等级与方案。     

基于哈达玛总方差的卫星钟差参数估计与预报

钟差参数估计与预报是卫星导航系统应用中的一项关键技术。本文研究了基于哈达玛总方差的钟差参数预报方法。随机部分采用幂律谱模型,利用哈达玛总方差计算Kalman噪声参数,进而得到状态噪声和测量噪声协方差阵。最后利用IGS数据,验证了基于哈达玛总方差进行钟差参数估计与预报的适用性。结果表明,短期预报精度可达到亚纳秒级。     

浅析边角精度匹配问题

根据横纵向误差来说明边角网中的匹配问题,并从传统的方法,最弱点的横纵向误差比,由平均必要观测数得出的横纵向误差比,平均多余观测分量比四个方面来进行边角相对匹配,然后考虑了边角匹配在地面控制网中的意义。     

似大地水准面的误差分析与抑制技术

大地水准面误差分析与精度评定是局部重力场逼近技术的重要组成部分,是大地水准面精化工程外业方案优化、算法设计和工程质量评价的基本依据。本文分别从地面重力数据误差和局部重力场算法两个方面,分析cm级大地水准面误差的影响特性,提出重力数据误差与大地水准面精度之间普遍适用的规律,推荐一种GPS水准和地面重力数据联合平差的精度评定方法,结合实例和模拟计算分析,介绍大地水准面误差分析与误差抑制方法。     

全站仪三维坐标法在桥梁施工测量中的应用

尽管全站仪三维坐标法已在工程测量领域得到广泛采用,但其测量精度及其影响因素还需要深入分析,使之能合理地应用于具体工程。推导了三维坐标的精度计算公式,分析了测量精度的影响因素,针对特定的测量仪器、测量条件和大气折光误差,计算和分析了测点所能达到的精度,阐明了控制和提高测量精度的措施。将该方法应用于苏通大桥墩塔基础施工测量,根据具体的测量仪器和环境条件等,计算测点的点位中误差和高程中误差分别为±5.9mm和±6.9mm,其精度完全满足施工测量的限差要求,表明测量结果具有较高的精度和可信度。     

高速铁路CPⅢ控制网平面观测粗差探测方法研究

CPⅢ控制网平面测量精度要求高、外业观测数据量大。如何进行CPⅢ控制网外业观测数据的粗差探测并进行精度评定,是CPⅢ控制网测量实践的重要内容之一。本文在充分研究CPⅢ平面控制网网形特点的基础上,引申出CPⅢ网纵横向较差的概念,并提出粗差检测方法。通过验证,该方法可以有效剔除含有粗差的外业观测数据,提高CPⅢ网的可靠性和...     

基于GM(1,1)灰色模型卫星钟差短期预报的精度分析

为了提高GPS快速单点定位的精度,必须及时获得高精度的精密星历。基于卫星钟差变化的灰色特性,建立GPS卫星钟差GM(1,1)灰色模型,对卫星钟差进行短期预报。计算结果表明,灰色模型GM(1,1)用于卫星钟差短期预报,只需要使用少数几个历元的已知卫星钟差进行建模,不仅减少建模数据量,提高建模速度,而且预报精度较高,可以满足GPS快速单点定位的实际需要;并对卫星搭载的原子钟精度进行分析,得出基于灰色模型GM(1,1)分析的Rb钟的精度和稳定性要优于Cs钟。     

基于ZHSSuside的建筑沉降数据处理实例

基于一元线性回归函数模型,利用计算机程序实现建筑沉降数据处理,根据误差理论和概率统计原理,建立数学计算与分析模型,对沉降观测各要点进行误差分析,提高沉降观测数据分析的精准性与快捷性。该方法在望京高层沉降工程中得到有效验证。