基于QR分解的Ⅱ类病态性诊断

为了对现代测绘数据处理中参数估计系统的Ⅱ类病态性[1]进行诊断,利用观测结构分析方法解决了观测有效性的分析问题.通过对观测矩阵的QR分解,将观测结构的分析过渡到对R矩阵的分析,提出了相对体积法,方法几何意义明确.算例表明,该方法能够准确度量参数估计系统的Ⅱ类病态性程度,是一种对Ⅱ类病态性进行定量诊断的新方法.     

基于特征系统的病态性诊断

基于特征系统的特征分析法和条件数法是最为常用的诊断病态性的方法。本文试图就这两个方法的概念、区别与联系 ,以及存在的模糊认识进行研究和澄清。指出条件数法能够改进特征分析法存在的问题 ,但是又不能够完全取代它 ,并对条件数法应用于测量平差系统的病态性诊断作了有意义的探讨。最后给出了几点结论     

基于QR分解的观测结构分析

通过对观测结构的研究探讨了观测的基本机理;提出了观测结构的6种形态,从根本上分析了病态性存在的原因.利用观测矩阵的QR分解结果,将对观测结构的分析过渡到对上三角矩阵的分析与计算.由此对观测结构进行了深入分析与度量,能够对观测结构的各种形态进行推断,进而对系统的Ⅰ类及Ⅱ类病态性作出推断与估计.     

光轴偏心相机内方位元素测试技术研究

随着对航天相机性能要求的逐渐提高,现在的测绘类和大部分非测绘类相机都要求具备测绘功能,由于内方位元素测试精度和稳定性影响相机摄影的成像精度,因此对其标定技术需作专门研究。对于测绘类相机的内方位元素测试,已经具有完善的测试技术;对于非测绘类相机,由于在系统集成时没有主点与中心像元的调试环节,导致有些非测绘类相机的光轴和视轴有较大偏差,不能准确利用主点作为测试起始点,此时用传统的最小二乘法计算其内方位元素会引入较大误差。因此本文对传统的计算方法进行改良,引入光轴偏心角度,提出适用于测绘类和非测绘类相机内方位元素计算的方法,很好地解决了相机的内方位元素测试问题,其实现精度能够满足现有相机几何参数标定需求。     

基于敏感度分析的病态性诊断

如何针对测量实际,削弱或克服测量平差系统病态性的危害,取得更为准确的参数估值和可靠的平差成果,是当前测量工程数据处理中面临的一个重要课题,而给出更合理的诊断指标是进行病态性诊断研究的重点。本文采用矩阵微分法,通过对法矩阵的逆阵、均方误差以及最小二乘估计进行敏感度分析,提出了病态性问题的一种新的诊断技术——敏感度分析诊断法。     

基于虚拟观测的病态问题解法

在大地测量数据处理领域中,处理病态问题的主要方法有:岭估计方法、奇异值分解法(SVD)、Tik-honov正则化方法等,但是这些方法大多数是强调数学上的意义,没有充分联系大地测量的实际情况,因此不利于在测绘领域病态问题本质的理解和研究。为使病态问题的求解具有实际的物理意义,提出了基于虚拟观测的岭估计方法。该方法将先验约束条件作为一类互相独立的虚拟观测值,从而把病态问题转化为测量平差问题,然后运用Helmert方差估计法来确定岭参数。该方法还可以得到的参数之间的权矩阵,用它来代替虚拟观测值的权矩阵,重新对参数进行计算,则实现了该方法向广义岭估计的推广。实际算例分析的结果表明该方法不仅计算简单而且能保证结果精确。     

GPS大地高的应用分析

GPS相对定位可以较精确地测定WGS-84坐标系下的GPS测站间的具有几何意义的大地高差。但是现实测绘和工程建设上需要的具有物理意义的正常高(或正高)高差。常规传统正常高只能通过几何水准测量方法求得,但由于它与GPS测量相比,存在野外工作量大、容易引入人差和折光系统误差等缺点,因此,探求GPS水准测量方法与技术,是当前测绘工作者较为热心的课题之一。     

有偏改正的正则化抗差方法

现代测绘科技中,由于数学模型的过度参数化或观测信息不足,会导致观测方程具有病态性,同时,观测值中会产生粗差,由于上述两种原因,平差结果的质量将会受到严重的影响。而普通的正则化抗差方法,定权过程不严谨,同样会对平差成果造成不利的影响。针对上述问题,文中提出一种有偏改正的正则化抗差方法,即通过有偏改正后的残差进行等价权的确定,然后利用严密的等价权对含有粗差的病态方程进行求解。通过具体的实例分析,验证本方法在均方误差意义下优于普通的正则化抗差方法。     

摄影测量中病态问题的条件数指标分析

介绍了评价法方程系数矩阵病态性常用的条件数指标的基本原理,分析了用条件数评价平差系统病态性的不足,并将其归结为3类风险。指出了重新参数化是利用条件数评价病态性的必要前提,并论述了重新参数化改善由数值计算引起的病态问题和避免条件数评价的范数风险,成功地解释了航空摄影后方交会时解算结果的稳定性和条件数指标的矛盾。     

海洋测绘国际标准S-100的空间模式

S-100——《通用海洋测绘数据模型》是IHO颁布的海洋测绘最新国际标准,其中的空间模式是描述几何类型及其相互关系的框架,在描述、存储、应用海洋测绘地理空间数据方面起着基础和关键性作用。从拓扑学的角度对S-100空间模式的几何构造理论进行了总结,对几何类型的基本框架、继承关系、用途和构造方法进行了分析,将其与现行国内外标准的空间模式进行了对比,进而得出它具有数学严密性、灵活性和可扩展性等优点,同时也发现了一个类型继承错误以及无法描述线群和面群的不足。     

测量数据处理中病态矩阵和部分有偏估计方法

从扰动角度、空间几何角度、超椭球的角度对病态方程进行研究,加深对病态方程的认识,并给出部分有偏估计方法。数值试验结果表明,该方法效果较好,可以作为相关计算的参照。     

OpenStreetMap数据下的空间数据更新方法

针对利用专业测绘数据对空间数据库更新中存在的现势性问题,提出了利用OpenStreetMaps数据对空间数据库进行更新的方法。阐述了基于OpenStreetMap数据的空间数据更新方法的关键理论与技术,特别是OpenStreetMap数据与专业测绘数据的变化要素检测算法:基于格网的匹配检测算法和基于几何量算的变化要素检测。在此基础上,利用珠海市的专业测绘数据与相应区域的OpenStreetMap数据作为试验数据,编程实现了基于OpenStreetMap的空间数据更新。     

困难环境下的GPS定位实现

本文给出了在困难环境下进行GPS定位的方法,使得在仅能观测3颗甚或2颗卫星时,仍然能够实现三维导航定位,同时对由于卫星几何结构不好导致的法方程病态性问题进行了探讨。仿真结果表明了本文方法的可行性和有效性。     

等式约束对病态问题的影响及约束正则化方法

有效利用参数间已知的等式约束信息能够提高最小二乘解的精度,消除秩亏,但是等式约束能否消除或减弱平差模型的病态性尚不明了,由此提出了一种通过消除部分参数将等式约束病态问题转化为无约束问题的方法。然后分析了等式约束对病态问题的影响,用简单实例证明了加入约束后,系统可能呈现良态或病态,它的性态由原设计阵和等式约束共同决定,并提出了求解等式约束病态问题的诊断-正则化两步方法。最后用一个数值实例验证了该方法的可行性。     

资源三号测绘卫星三线阵成像几何模型构建与精度初步验证

资源三号测绘卫星是我国首颗民用高分辨率立体测图卫星,其主要任务是利用三线阵影像实现1：5万立体测图。与采用国外商业卫星遥感影像进行测图相比,建立我国自主的测绘卫星的成像几何模型,进而生产影像产品和测绘产品,是卫星测绘应用的核心技术问题。本文根据资源三号测绘卫星的总体设计,分析了资源三号卫星高精度几何处理的关键问题,结合资源三号测绘卫星几何特性,提出了基于虚拟CCD线阵成像技术的资源三号测绘卫星成像几何模型,并进行传感器校正产品生产。本文利用资源三号卫星第一轨影像大连地区数据,完成了前视、正视、后视的传感器校正产品的生产试验,不同控制点情况下进行了平差试验,初步生产了该地区的数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）,并验证了精度。结果表明：在试验区四角布设控制点的情况下DOM平面精度优于3m,DSM高程精度优于2m。试验验证了资源三号测绘卫星成像几何模型的正确性。与国外相近分辨率的卫星相比,资源三号测绘卫星可以达到较高的几何精度。     

“天绘一号”卫星测绘相机在轨几何定标

卫星在空间环境运转过程中, 测绘相机的几何参数会发生不可预估的变化, 从而对摄影测量定位精度和数据处理精度产生影响。因此, 所有测绘卫星都对星载相机的几何参数进行在轨定标, 监测相机几何参数在轨运行状态下的变化情况。本文着重介绍了“天绘一号”卫星在轨几何定标的内容和采用的方法。     

几何精度因子的算法研究及矩阵病态性探讨

针对GPS定位中的影响定位精度的几何精度因子（GDOP）的传统矩阵求逆算法和基于矩阵QR分解法进行了叙述,并对两种方法进行了比较分析,结果表明：后者具有数值稳定性好,计算效率高等优点。最后对其矩阵病态性进行了讨论。     

我国测绘类摄影测量与遥感标准现状分析

摄影测量和遥感相关标准是我国测绘地理信息标准体系的重要组成部分,对这些标准的现状和发展特点进行分析,对进一步完善测绘地理信息标准体系具有重要作用。介绍测绘类摄影测量与遥感标准的现状,并对标准的技术方法、传感器平台、传感器类型和标准现势性等方面进行统计分析,探讨摄影测量与遥感相关标准的发展特点,针对规范测绘地理信息标准的发展与完善提出一些建议。     

利用系统几何纠正提高ALOS PRISM影像有理函数模型精度的研究

有理函数模型（RFM）作为一种通用的传感器几何模型在星载推扫式光学卫星影像的处理中得到了广泛的应用。但是,ALOS卫星平台高频颤振引起RFM在替代PRISM传感器校正产品的严密成像几何模型时精度低,使得传感器校正产品的RFM精度无法满足测绘应用中提取DEM的需求。针对该问题,提出采用系统几何纠正产品替代传感器校正产品进行测绘生产的方法。首先通过对系统几何纠正产品特性的分析,建立系统几何纠正产品的三维几何模型,并从理论上论证该产品的三维几何模型可以被RFM高精度替代,可以支持测绘中DEM提取的应用。利用ALOS PRSIM传感器的前后视构建的立体像对,进行空间前方交会,验证了理论和方法的有效性。由于系统几何纠正产品与卫星平台无关的特性,该方法可以在其他星载推扫式光学卫星应用中推广。     

Ⅰ类病态系统中的参数优选

通过对Ⅰ类病态产生原因的分析提出了适合参数分组和不分组两种情况下的参数优选方法,即基于投影正交分解的附加参数比较与选择方法和基于QR分解的参数比较与选择方法.前者用伪残差比对附加参数进行排队,该方法的几何意义明确,伪残差比加速了参数的分化,对参数优选有利;后者利用观测矩阵的QR分解得到的上三角矩阵进行观测结构的分析,根据观测结构的优劣决定参数的取舍.最后利用两个算例对新方法进行了验证和说明.