地面检校场POS辅助航空摄影测量检校方法

POS辅助航空摄影测量中会存在视准轴误差和空间位置偏心差,其会对最终结果精度产生较大的影响,传统的飞行检校方法存在耗费大以及对天气、空域等因素的要求高等特点,不方便进行经常性检校工作。本文提出了一种基于地面检校场的检校方法,并详细推导出误差解算数学模型,同时利用建立好的地面检校场设计试验,最后的试验结果证明了该方法的正确性。     

地面检校场直接地理定位的精度分析

为了验证地面检校场代替空对地检校场的可行性,本文参照国际上已经成熟的方案布设了不同的检校场,在建立国产POS与SWDC-4A系统集成检校的数学模型之后,基于不同的检校场进行了多传感器集成直接地理定位的实验,并对最终的结果进行精度分析。结果表明,利用地面检校场进行直接地理定位可以达到平面中误差0.3m、高程中误差0.4m的精度,这种检校方法可靠稳定,能够代替空对地检校场进行实际作业。     

基于像底点的机载POS视准轴误差检校

基于灭点理论,提出一种利用像底点检校机载POS系统视准轴误差的方法。首先从理论上建立像底点与POS系统视准轴误差之间严格的数学关系,并在此基础上推导出求解视准轴误差的误差方程式,然后用一组带有POS数据的航空影像进行了试验验证。试验结果表明,所建立的利用像底点检校POS系统视准轴误差的模型是正确的,用两张以上像片上的像底点坐标即可检校出POS系统的视准轴误差,而毋须布设特定的检校场和地面控制点,对城区大比例尺航空摄影时POS系统视准轴误差检校具有一定的实用价值。     

机载LiDAR系统安置角误差的检校方法

机载LiDAR系统中存在多种误差,本文主要对系统中最大的系统误差源一安置角误差进行了介绍,并对该项误差提出了一种不需要布设地面控制点就可以进行检校的方法,并给出了检校的具体流程,最后就通过地物点云的匹配吻合程度以及点云坐标相对精度来验证检校的结果.     

地面三维激光扫描仪的检校与测量精度评定

针对地面三维激光扫描仪的测量精度评定问题,提出了利用比长基线检定场进行测距精度评定,利用多齿分度台进行水平角精度评定,利用室内检校场进行垂直角和点位精度评定。采用比长基线检定场方法,每个观测点布设稳固,且有强制对中装置,能够较好地减少其他误差的影响。采用多齿分度台利用全圆组合比较法进行水平角精度评定,该方法所用的角度标准器精度高,可溯源。基于Riegl VZ-1000的试验结果表明,本文所提出的方法对地面三维激光扫描仪进行性能评定可靠性好、稳定性强,对地面三维激光扫描仪的检校研究具有一定的参考和应用价值。     

相机检校的迭代处理方法

对相机光学畸变精确检校是提高摄影测量精度的手段之一。常规的相机检校方法一般是利用检校场,对相机检校模型的畸变系数进行估算进而校正相机畸变误差。由于引起各类相机畸变的原因千差万别,目前尚无法找到能对各类相机都适用的理想模型。为此,本文在对现有相机检校模型进行分析的基础上,提出了一种相机检校迭代处理的思路。首先,利用现有条件快速建立简易的室外检校场。其次,利用现有相机检校模型按照迭代处理的思路通过多次应用检校模型进行迭代检校来消除影像畸变。最后,在无控制点情况下,结合自由网平差理论进行无控制点的相机迭代检校处理。本文通过对两种非量测相机进行检校试验,比较分析了常规检校方法和迭代检校方法。试验结果表明,本文提出的相机检校迭代处理的思路能在常规检校方法的基础上进一步提高非量测相机检校的精度。     

光学测绘卫星地面检校场设计及测量应用

针对光学测绘卫星地面检校场地物几何和辐射参数的高精度、大范围、实时同步测量需求,文章分析了几何标志点定位、地物辐射特性、大气特性等地面测量的主要任务和作用,提出了集几何和辐射于一体的地面检校场综合测量方法,设计了贯穿卫星过境前、中、后全过程的地面检校场几何辐射测量技术流程,采用RTK GPS测量、自动气象站、太阳辐射计等多种仪器设备,实现了对靶标地物的精确放样布设、标志点的几何定位、大气特性与地物特性参数等测量。经资源三号卫星几何辐射检校试验结果验证,达到了光学立体卫星几何辐射检校场地物测量的技术要求,对提高测绘遥感卫星的几何和辐射质量以及定量化应用水平具有参考作用。     

地面检校场的非量测型数码相机检校

由于相机检校作为非量测型数码相机应用于摄影测量前的必经步骤,其精度直接决定着后续测图的精度,因此针对传统的相机检校方法不能较真实地反映相机的物理状态、检校精度不高的问题,该文给出了基于地面检校场进行检校的流程,并以和静县数据为例,将该方法的检校精度与基于室内三维检校场以及基于纯平液晶显示器的检校精度进行了对比。实验表明:经该方法检校出来的相机参数精度更高,能够满足大比例尺测图要求。     

相位式地面三维激光雷达实验室检校

目的 建立了地面三维激光雷达系统误差的基本模型和参考模型,推导了平差模型。综合物理意义和经验的系统误差,利用实验室检校场,对相位式地面三维激光雷达FARO Focus3D进行了检校实验。实验得到了FARO Focus3D的系统误差改进模型,并验证了其有效性。     

一种基于平面特征的自检校误差模型研究及精度分析

针对基于点特征的地面三维激光扫描仪自检校方法需要建立检校场的问题,提出了一种通过拟合点云数据中平面几何特征来解算仪器系统误差参数的方法,构建并推导了该方法的误差模型公式,并通过实验对RIEGL VZ-400地面三维激光扫描仪进行检校。实验结果表明,经过系统误差改正后对平面的拟合效果要明显优于不考虑系统误差的拟合效果,从而验证了基于平面特征的地面三维激光扫描仪自检校方法的有效性和可行性。     

GOCE引力梯度内部校准方法

GOCE卫星引力梯度仪的精确校准是反演高精度重力场的前提之一,本文利用GOCE卫星L1b数据中的引力梯度仪及恒星敏感器数据实现了卫星引力梯度的内部校准。以最小二乘联合多个恒星敏感器观测数据确定内部校准使用的角速度,有效避免了单个恒星敏感器低精度角速度分量对坐标转换过程的影响。考虑到恒星敏感器坐标系与梯度仪坐标系间旋转矩阵随时间的变化,本文在ESA官方内部校准方法的基础上,提出了顾及旋转矩阵校准参数的内部校准模型,并利用2009年11月的GOCE实测数据验证了该方法的效果。结果表明,该旋转矩阵校准参数数值约100″,且在该月存在3″~30″的漂移;与GOCE官方内部校准方法对比,从卫星引力梯度精度结果来看,在低于0.005 Hz频段内,同时解算旋转矩阵的校准参数与梯度仪内3个加速度计对的校准参数的内部校准模型优于仅考虑加速度计对校准参数的模型;除此之外,本文讨论了以该模型为基础的GOCE梯度仪数据校准的可能方法,为GOCE及后续重力卫星的数据处理工作提供参考。     

用于普通相机标定的三维控制架测量方法

普通相机标定的三维控制架降低了控制场的建设成本,使用户自主进行相机标定成为可能。针对如何快速准确进行三维控制架测量,获得高精度控制点坐标问题,该文分别采用两测站空间前方交会法和单测站空间极坐标法对三维控制架进行测量,分析对比两种方法的测量精度,并总结出提高测量精度的方法。实验表明,两测站空间前方交会法测量精度高,测量方法简便易行,精度稳定可靠。     

高精采集系统激光标定的评测方法

常用的激光标定评价方法是在检校场用同名特征点的距离误差衡量标定质量,选点的误差对高精度激光的标定评测不可忽略。本文提出了利用同名面评测激光的标定精度的方法,用控制点和静态激光建设精度较高的面检校场作为真值,从待评测激光点云中提取同名面,统计被评测激光的同名面和真值面之间的误差,评价激光的标定精度。该激光标定精度评测方法已经应用于高德高精采集车,并投产两年多,点云资料矢量化出的高精地图要素中相对精度优于10 cm的占比达到了98%。     

室内控制场数码相机检校应用于通用航空摄影测量的可行性研究

非量测数码相机已广泛应用于计算机视觉、摄影测量等领域,但必须对其进行内定向和构像畸变的校正。常用的检校方法主要有室外检校法和室内检校法两类,其中利用室外三维控制场进行数码相机检校是目前较为成熟的做法,而室内三维控制场检校精度能否达到常规比例尺航空摄影要求尚未进行有效验证。通过论述一整套室内三维控制场相机检校方法,并对比分析两种检校结果表明,室内三维控制场检校精度还无法满足通用航摄精度要求。     

高分七号卫星激光测高仪无场几何定标法

无场几何定标是未来多波束激光测高卫星面临的一个关键问题。本文针对高分七号（GF-7）线性体制全波形激光测高仪,提出了一种基于地形和波形匹配的无场分步定标方法。在深入分析高分七号卫星激光测高仪特点的基础上,构建了严密几何定位模型,采用公开版的地形参考数据和某地区1∶2000高精度的DOM和LiDAR-DSM基础地理信息成果,开展了在轨无场几何定标试验,显著提高了高分七号卫星激光测高数据精度。在2020年上半年受新冠肺炎影响未进行外场定标期间,有效解决了激光测高数据处理无定标参数的实际困难。本文对无场定标结果与高分七号实际外场定标结果进行对比验证,结果表明,无场定标结果与实际落点位置的平面误差为11.597±3.693 m,最小值为7.115 m,平坦地区高程精度优于0.3 m,虽然略低于外场定标结果,但能满足1∶10 000高程控制点测量需求。     

光源发散角对DPC偏振定标的影响分析及验证

多角度偏振成像仪(DPC)是一种多角度、多光谱具备偏振测量功能的大视场偏振遥感器。偏振定标光源的发散角与DPC像元对应的视场角匹配一致,是提升DPC实验室偏振定标精度的关键因素之一。通过比较实验室偏振定标与在轨定标的状态差异,参考DPC在轨运行光学系统的成像原理,通过微分运算方式,建立一种偏振定标光源的发散角与单像元视场角匹配的模型,分析结果给出了光源的发散角应大于0.14°才能满足DPC全视场的偏振定标要求。以490 nm偏振通道为例,设计了采用可调光谱积分球替代0.125°发散角扩束镜平行光源方案,验证所建立模型和分析结果的合理性。结果表明,DPC的线偏振度测量值和理论预测值间的平均差异由1.26×10–2减小至4.4×10–3,说明所建立模型和采用可调光谱积分球作为偏振定标光源方案可用于DPC的实验室偏振定标。     

TLS算法在参考球标定场中的应用

精密工程测量领域,对仪器有着极高的要求,需要定期对仪器的各项性能指标进行检定。仪器的检定和精度标定都需要有一定的基准,并用来评价仪器的性能。文中以球体为基准建立空间标定场,提出利用TLS(整体最小二乘平差)算法拟合球面的方法,并对比分析该方法的可行性;提出在满足精度要求下,参考球的选择方法;理论加实例分析,验证该方法的合理性。     

Geometric test field calibration of digital photogrammetric sensors

Test field system calibration will be a fundamental part of the future photogrammetric production line. Accurate calibration and performance evaluations are necessary for fully assessing the stability and accuracy of digital sensing techniques. In this paper, a method of comprehensive geometric calibration in a test field has been developed and empirically tested using eight image blocks collected with three UltraCamD digital large format photogrammetric cameras. Permanent photogrammetric test fields form the basis of the method. Important components of the method are determination of system parameters, evaluation of systematic errors, and assessment of geometric accuracy. The results showed that UltraCamD images contained systematic deformations that could not be modeled with single lens additional parameter models. Good point determination accuracy was obtained despite the systematic errors; the typical accuracy was 2–3 μm in image space in the horizontal coordinates and 0.05–0.09‰ of the object distance in height. One of the cameras had significantly poorer performance. In the worst cases, the horizontal accuracy was 5 μm in image space and the height accuracy was 0.18‰ of the object distance. The analog cameras gave better results than the UltraCamD, but the development of appropriate mathematical models for UltraCamD as well as improvements in digital sensors may change the situation in the near future.     

基线边长法的高精度三维标定场建立

针对大范围的摄影测量,传统量测相机标定精度有限,本文提出一种高精度、大尺度的三维标定场建立方法。该方法采用稳定性良好的天然大理石作为基础结构,并设计通视良好的角形基准座,采用微米级多路激光测距手段获取点位距离,进而基于测边网平差模型直接建立高精度三维标定场。通过模拟多组近似坐标和距离观测值对该算法进行验证。结果表明,该标定场近似坐标的模拟误差不能超过3 mm,单位权中误差与距离观测值模拟误差相当,距离反算值与理论值偏差的标准差是距离观测值模拟误差的一半,验证了测边网计算模型及程序的正确性。该标定场既可为量测相机提供大尺度标定,也可对激光跟踪仪的测量性能进行不定期检核。     

Monitoring GOCE gradiometer calibration parameters using accelerometer and star sensor data: methodology and first results

The Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) satellite, launched on 17 March 2009, is designed to measure the Earth’s mean gravity field with unprecedented accuracy at spatial resolutions down to 100?km. The accurate calibration of the gravity gradiometer on-board GOCE is of utmost importance for achieving the mission goals. ESA’s baseline method for the calibration uses star sensor and accelerometer data of a dedicated calibration procedure, which is executed every 2?months. In this paper, we describe a method for monitoring the evolution of calibration parameter during that time. The method works with star sensor and accelerometer data and does not require gravity field models, which distinguishes it from other existing methods. We present time series of calibration parameters estimated from GOCE data from 1 November 2009 to 17 May 2010. The time series confirm drifts in the calibration parameters that are present in the results of other methods, including ESA’s baseline method. Although these drifts are very small, they degrade the gravity gradients, leading to the conclusion that the calibration parameters of the ESA’s baseline method need to be linearly interpolated. Further, we find a correction of ?36 × 10^?6 for one calibration parameter (in-line differential scale factor of the cross-track gradiometer arm), which improves the gravity gradient performance. The results are validated by investigating the trace of the calibrated gravity gradients and comparing calibrated gravity gradients with reference gradients computed along the GOCE orbit using the ITG-Grace-2010s gravity field model.