一种基于欧拉角序列变换的影像外方位元素解算方法

IMU/DGPS组合导航定位可以获取传感器精确姿态位置数据,在低空遥感监测中具有重要应用。但是POS系统并不能直接输出影像的外方位元素,需要经过多次转换才能用于影像校正。针对不同POS系统输出航偏、俯仰、横滚角的轴序的不同,详细推导POS数据依据欧拉角序列进行余弦变换求解影像外方位元素的一般过程,并对ω-ψ-κ和Yaw-Pitch-Roll欧拉角序列作重要说明,且以NovAtel SPAN-CPT接收机为例证明该方法的正确性。     

地面摄影RTK辅助SFM算法的影像定向

基于运动恢复结构(structure from motion,SFM)算法的地面影像定向通常没有考虑影像的位置姿态信息,影像定向结果在自由网坐标系,因此无法获取绝对坐标和真实尺度;利用地面摄影实时动态(real-time kinematic,RTK)技术可以获取地面影像的位置姿态信息,但是RTK和摄影测量的角度系统定义不同,RTK相位中心与影像投影中心存在偏差.针对这些问题,推导了利用RTK获取的GPS和角元素heading pitch roll(HPR)计算影像外方位元素的公式,提出地面摄影RTK辅助SFM算法的地面影像定向方法,在少量或者无需像控点条件下将SFM算法自由网的定向结果转换到绝对坐标系下,获得场景的真实坐标和尺度.实验结果表明,该转换公式正确,地面摄影RTK辅助SFM算法的影像定向方法可行.     

旋转矩阵表达方式对大旋转角三维基准转换的影响

大旋转角三维基准转换算法可采用不同的旋转矩阵表达方式。本文研究了欧拉角法、方向余弦法、单位四元素法、罗德里格矩阵法等4种算法的旋转矩阵表达方式。从转换参数精度、迭代稳定性、单位权中误差、左右手坐标系之间的适用性等方面分析了不同旋转矩阵表达方式对大旋转角三维基准转换的影响。模拟和实际数据表明,迭代法比解析法获得的转换参数精度高,且方向余弦法能够适用左右手坐标系之间的转换。     

顾及系统误差的三维激光扫描坐标转换

地面激光扫描仪设备坐标系是正交的三维直角坐标系,工程测量坐标系是用高斯平面坐标和高程来表达和研究三维实体的,不是严格正交的,用刚性三维坐标变换模型解算坐标转换参数,存在模型误差。因而本文提出了刚性化模型,顾及了归算和投影变形,以及大气折光和地球曲率等系统误差的综合影响,并在扫描区距离不同中央子午线的情况下,验证了刚性化模型可以有效消除系统误差的影响,从而保证了点云坐标转换后的精度及稳定性。     

POS数据的上下视差误差源检测及误差补偿回归模型

分析POS数据存在系统误差的主要原因,推导基于POS的立体像对相对定向模型,建立POS系统误差回归补偿模型。三个不同比例尺测区试验数据的结果表明：POS系统提供的外方位元素中角元素误差是引起模型上下视差的主要误差源;利用回归补偿模型对POS数据进行改正后模型上下视差明显减小;在无需区域网平差的情况下,直接通过相对定向消除POS系统误差,定位精度有较大提高,从而证明该补偿模型的正确性与可行性。     

平面α角坐标系及其应用的几个问题探讨

本文首先指出《解放军测绘学院学报》1991年第4期“平面α角坐标系及其应用”一文存在的问题,推导了不同平面α角坐标系转换的通用公式,给出了坐标增量、方位角及两直线夹角等参数在平面α角坐标系中的表示形式;重新分析了数字坐标仪X轴与Y轴不正交对方位角的影响,还通过一实例说明平面α角坐标系及其公式在实践中的应用。     

机载激光雷达点云与定位定姿系统数据辅助的航空影像自动匹配方法

本文针对LiDAR点云和POS数据辅助航空影像的连接点自动匹配,设计了用于相关系数匹配的最佳匹配点位快速搜索算法;提出一种基于虚拟地面控制点的相机安置角误差自动检校方法,在此基础上自适应确定影像匹配搜索范围。试验结果表明,本文提出的最佳匹配点位快速搜索算法可在保证匹配正确性的情况下节省约25%的匹配耗时;相机安置角误差补偿方法能够有效地提高由POS数据计算的影像外方位元素的精度,从而明显改善同名点匹配时的点位预测精度;本文算法能处理多分辨率、多视角的交叉飞行航空影像,获得高精度的匹配结果。     

像底点用于POS系统直接对地目标定位

根据像底点与航摄像片外方位角元素的几何关系,本文提出利用像底点求解IMU视准轴误差,以提高POS系统直接对地目标定位精度的方法,并用一组实际飞行的数据进行了试验。结果表明,该方法可有效提高POS系统直接对地目标定位的精度,而无需布设特定的检校场和地面控制点。对带POS系统的城区大比例尺航空影像对地目标定位有一定实用价值。     

GPS-陀螺全站仪的研究

在保证高精度陀螺定向精度的前提下,探讨采用GPS单点定位技术快速测定测站点坐标,方便求得测站点的子午线收敛角。通过分析大地坐标和平面坐标对子午线收敛角精度的影响,将GPS单点定位测量的WGS-84数据转换到1954北京坐标系,并结合单点定位技术分析其所测数据能否满足陀螺定向精度要求。目前,GPS单点定位精度能够满足纬度在60°范围内陀螺定向中子午线收敛角的精度要求。通过理论分析可知,GPS单点定位精度要求随着纬度和经差的减小而不断降低,将子午线收敛角的精度控制在2″之内,测站点位于中纬度地区(30°～45°),GPS单点定位精度控制在40 m之内,即可满足陀螺定向所需精度要求。最后对GPS-陀螺全站仪的数据处理流程进行总结,分析GPS-陀螺全站仪的功能模块,理论上实现GPS-陀螺全站仪直接得出定向边的坐标方位角。     

几内亚BOKE558铝土矿勘探独立坐标系的建立及转换研究

建立地方独立坐标系的主要元素是中央子午线、投影面和参考椭球。建立独立坐标系有三种方法：中央子午线移到城市或工程建设地区中央,归化高程面提高到该地区的平均高程面;采用抵偿高程面;只移动中央子午线。以工程实例得出国家坐标系与地方独立坐标系之间转换的可靠、简便方法。     

Transformation method of exterior orientation angular elements obtained via position and orientation system under Gauss-Kruger projection coordinate system

Data obtained via airborne position and orientation system (POS) is in WGS 84 global geocentric reference frame, while the national coordinate reference system for topographic mapping in China is generally Gauss-Kruger projection coordinate system. Therefore, data obtained via a POS must be transformed to national coordinate system. Owing to the effects of earth curvature and meridian deviation, there are some errors in the process of angle transformation from roll, pitch, and heading (Φ ,Θ ,Ψ )obtained dir...     

利用双重投影改进横墨卡托投影极区应用方法

针对球体横墨卡托投影与基于地球椭球体的导航设备结合使用存在误差以及传统椭球横墨卡托投影依据经差分带不适用于极区的问题，在分析双重投影可用于极区存在计算奇异和计算溢出问题的基础上，研究了一种基于双重投影的横墨卡托投影极区应用改进方法。首先利用函数等效变换和经线长度比计算公式推导出椭球投影到球体上的坐标变换、球体半径和长度比计算公式，然后利用分段函数的方法研究了球体横墨卡托投影计算公式，综合两个阶段给出了完整的坐标变换公式和长度比计算公式，最后推导了子午线收敛角计算公式。理论分析和算例仿真表明，该改进方法能够解决极区投影计算奇异和计算溢出问题，近极点地区长度变形较小，且与导航设备采用的地球模型一致，可消除由于地球模型不同引起的误差，提高航海绘算精度。     

对高斯投影分带的研究

对目前高斯投影分带理论中高斯投影分带的区域性、高斯投影带号的理解、高斯投影横坐标的认识和高斯投影带之间坐标的转换等问题进行了研究;对产生这些问题的原因进行了分析,并初步找到了解决问题的方法。     

POS数据用于立体模型恢复时的上下视差分析

从连续法相对定向原理出发，推导了直接由像片外方位元素恢复立体模型时模型点上下视差的计算公式，用模拟数据验证了计算方法的正确性，并对两组不同摄影比例尺的实际航摄像片进行了试验。通过比较利用GPS辅助光束法区域网平差获得的像片外方位元素和POS提供的像片外方位元素重建立体模型所产生的模型上下视差，分析了POS系统误差对模型上下视差的影响。结果表明，直接利用POS提供的像片外方位元素进行安置元素测图会出现作业员难以忍受的模型上下视差，不能满足地形测图的规范要求。     

机载POS系统用于航空遥感直接对地目标定位的精度分析

利用实际航摄资料评价了WGS84和国家80坐标系下机载POS（position and orientation system）系统直接对地目标定位的精度，分析了不同大地水准面拟合方法对高程精度的影响，检校了POS系统的视准轴误差，讨论了检校场的检校结果。试验表明，基于POS系统的航空遥感直接对地目标定位至少需要利用带有1个平高地面控制点的检校场对POS系统进行检校才能消除系统误差；在WGS84坐标系中，可以获得较高的定位精度，而转换到国家80坐标系下，必须对高程进行大地水准面拟合改正。     

参心独立坐标系向地心独立坐标系转换地块面积变化分析和计算方法研究

对数字线划图由参心独立坐标系转换到地心独立坐标系、高斯投影大地中央子午线发生变化时,引起地块面积变化的因素进行分析、计算和研究,提出了一种坐标转换后地块面积的快速算法,并对算法的准确性进行了验证。     

浅析七参数坐标系转换在ArcGIS中的应用

利用Arc GIS的投影变换功能进行坐标系转换,介绍了转换过程中怎样使用七参数模型、布尔莎七参数模型及计算方法,对于抬高投影面和任意中央子午线建立的地方坐标系,在转换过程中要注意哪些操作。