InSAR系列讲座5:InSAR系统中的误差传播

作为InSAR系列讲座的第五篇，本文介绍InSAR高程与形变测量中的误差来源，对主要误差源（干涉相位、基线参数和地形数据）推导出误差传播模型。此外，还将讨论地形数据误差对干涉形变测量的影响。     

三维点位不确定性中的误差椭球与误差曲面关系研究

随着三维GIS的兴起和蓬勃发展,三维位置数据的不确定性可视化显得非常重要。误差椭圆和误差曲线在平面上能用直观的二维图形对抽象的点位质量具体化、可视化,延伸到三维空间,则是误差椭球和误差曲面的可视化。本文首先推导出三维随机点的误差椭球和误差曲面方程,推证其在图形上的相互关系,并对其原理上的差异性进行讨论,认为误差椭球和误差曲面在实用上各有千秋,有着相互补充的作用。     

DEM线性建模过程中的高程误差传播

在建立数字高程模型(DEM)时,基于规则格网数据和基于三角形网数据的线性建模是常用的方法.在建模过程中,结点的高程误差会随之传播.研究了DEM在基于规则格网数据和基于三角形网数据的线性建模过程中的高程误差传播问题,推导出了在结点高程误差相关情形下的高程误差传播公式,求出了在规则格网和不规则格网面上的平均高程传播误差.平均高程传播误差可以作为DEM线性插值过程中高程误差传播的度量指标.     

DEM线性建模过程中的高程误差传播

在建立数字高程模型(DEM)时,基于规则格网数据和基于三角形网数据的线性建模是常用的方法。在建模过程中,结点的高程误差会随之传播。研究了DEM在基于规则格网数据和基于三角形网数据的线性建模过程中的高程误差传播问题,推导出了在结点高程误差相关情形下的高程误差传播公式,求出了在规则格网和不规则格网面上的平均高程传播误差。平均高程传播误差可以作为DEM线性插值过程中高程误差传播的度量指标。     

基于双三次Hermite插值方法的DEM误差传播分析

针对由双三次Hermite插值所生成的DEM数据,提出了一种新的传播误差估计方法。传播误差估计模型所适用的空间对象包括:线、不规则三角网(TIN)和规则格网等DEM数据。基于统计学中的误差传播定律,推导出了由非线性插值方法所生成DEM的误差传播公式。最后,将由双三次Hermite插值方法所生成DEM的传播误差与先前研究中采用线性插值所生成DEM的传播误差进行对比分析,由此可以更加全面地掌握通过线性插值或者非线性插值方法所生成DEM的误差传播规律。该成果可用于指导对实际生产DEM产品过程中插值方法的选择。     

机载LiDAR定位精度分析

介绍机载激光雷达测量技术,根据测量的几何原理推导定位方程。讨论定位的误差来源,建立误差模型并对误差影响进行分析。综合各项因素的影响,将模拟数据代入误差传播公式,计算定位精度。     

InSAR高程模型及其精度分析

提出了一种改进的InSAR高程模型，建立了高程和干涉相位的直接关系，并对公式推导中一般采用的平行射线近似处理方法所引入的高程误差进行了量化分析。结果表明，对于星载雷达而言，平行射线近似误差不能忽略。给出了近似误差与基线参数的确定性关系及相应的误差传播曲线，有助于误差纠正和重建高精度DEM。另外，基于改进的高程模型，推导出了高程测量误差传播公式，明确了基线长度和方向对测高精度的影响，对合理选择干涉像对具有指导意义。     

隧道GPS网对横向贯通误差的影响

本文在阐述隧道工程独立坐标系和隧道ＧＰＳ网数据处理方法的基础上推导出ＧＰＳ网对横向贯通误差影响的通用计算公式，分析了隧道ＧＰＳ网基准数据位置对横向贯通误差的影响。     

SRTM DEM频率域误差特性分析

为利用多源DEM开发出质量更高的DEM,有必要研究数据源的误差特性,本文提出了利用傅里叶变换的多源DEM融合评价数据源的频率误差特性方法。以某实验样区为实验对象,取相同位置的航天飞机雷达地形测绘任务数字高程模型数据(SRTM DEM)与1∶50 000地面高程库数据,并以控制点数据作为参考数据,通过重采样、数据配准、系统误差消除等步骤形成融合数据源,利用傅里叶变换作低通与高通滤波融合,选择不同的截止频率得出不同的融合效果,从而判断SRTM DEM的频率误差特性。实验结果表明SRTM在采用低频信息时,融合效果优于采用高频信息,SRTM的误差更多的表现在高频特性上。     

GIS空间数据几何变换的不确定性传播

针对点位误差、线元在对称、旋转变换过程中不确定性的传播规律,该文采用误差椭圆和εm模型描述GIS空间数据对象模型中最常用的点、线元素的误差域,讨论几何变换(如对称、旋转变换)过程中不确定性的积累和传播规律,结合区间算法给出了变换后误差域模型。基于区间运算的INTLAB模拟结果验证了该模型的有效性和实用性。研究结果对进一步探讨其他几何变换过程中不确定性的积累传播规律具有一定参考。     

数字化坐标转换中顾及模型误差的影响

针对数字化坐标转换的模型误差,给出了函数模型优选的标准,提出了衡量误差大小的精确度指标及实用估计方法,讨论了线性和非线性对数字化坐标转换的影响,结果表明采用二阶多项式拟合模型对数字化坐标转换的影响很小,在理论上更为合理,文中通过具体的数字化坐标拟合实例论证了这一点。     

EOP预报误差对导航卫星轨道预报的影响分析

导航卫星轨道预报是利用精密定轨结果在惯性系下进行轨道外推,再将外推得到的惯性系轨道转换为地固系轨道,然后生成卫星星历数据。由于坐标系转换时使用的是带有误差的地球定向参数（EOP：Earth Orientation Parameters）预报值,转换结果会产生误差,进而影响轨道预报结果的精度。分析了EOP快速预报产品公报A的预报精度,研究了参数预报误差对轨道预报精度的影响。结果表明,对于利用GPS精密星历外推模拟得到的卫星轨道而言,EOP预报1天引起的轨道预报误差大致分布在0．232±0．183m,参数预报7天引起的轨道预报误差大致分布在0．438±0．356m。     

面要素栅矢转换不确定性分析

在G IS应用过程中,往往需要进行栅格数据到矢量数据的转换。对于面状目标,在以往的研究中,忽略了栅格数据到矢量数据转换过程中存在的误差和不确定性。而在一些应用领域,这些误差和不确定性是不能忽略的。主要分析了栅格数据到矢量数据转换过程中的误差和不确定性来源以及传播。这些来源主要包括栅格数据本身的误差和不确定性,栅格数据处理过程中的误差和不确定性以及栅格到矢量数据转换模型本身的误差和不确定性。通过试验,以面目标的面积为指标分析了面状目标由栅格到矢量数据转换过程中的误差和不确定性。     

平面相似变换的粗差探测方法及应用实例

基于最小二乘法的平面相似变换对粗差的反映不灵敏、稳健性差.在平面相似变换的模型建立前,必须进行粗差探测,剔除存在粗差或等级较低的公共点.本文介绍了粗差的探测方法及应用实例.     

惯性系统/激光测距仪组合定位技术研究

本文针对捷联惯性系统定位精度随误差积累而降低的情况,提出了一种基于惯性系统和激光测距仪的组合定位技术,并加以调平转位机构辅之。主要研究了捷联惯导系统静基座初始对准,分析了初始对准的精度,推导了激光测距仪载体坐标系到导航坐标系的坐标转换关系。最后,通过仿真和实施相关实验验证该定位技术。结果表明,此方法的测量误差较为稳定,误差大小在允许范围内,定位精度较高,具有一定的可行性。     

GIS中面状要素矢量栅格化的面积误差分析

在探讨矢量栅格化的几种形式和产生误差原因的基础上,系统分析在面状要素矢量栅格化的误差分析方法研究方面所取得的进展,指出当前分析方法存在的主要问题,并提出利用结构性栅格数据进行面状要素矢量栅格化的误差分析方法,然后以土地利用数据的栅格化为例进行实证研究。研究表明,常规分析方法很大程度上低估了栅格化的误差,因为没有充分考虑栅格化误差存在空间上的"此消彼长"现象。建议采用结构性栅格数据来改善栅格化误差分析,对误差作基于格网的量化计算,并标记在单元格上。它能有效地区分"此消"与"彼长"导致的误差,使面状要素栅格化的误差分析更加全面、客观、准确,且容易进行误差的量化分析与表示。     

测绘4D产品坐标系统转换方法研究与应用

我国的测绘成果一直存在着坐标系统不统一的问题,在使用的过程中各种产品往往由于坐标系统的不统一给使用者带来很大的不便,进而导致测绘成果不能得到充分利用。本文针对这一问题,结合本单位生产实际,重点研究了4D产品不同坐标系统之间的转换方法,并按此坐标系统转换思路设计并实现了一套简单易用、可操作性强的坐标系统转换软件,最后,通过对实验数据转换结果的精度评估,验证了该转化方法和转换软件的可行性。     

激光跟踪仪用于大型预埋板形位误差的检测

根据激光跟踪测量系统的特点,结合工程实例,用跟踪仪自由设站测得预埋板所要检测的数据;用平面拟合、直线拟合、坐标转换等数据处理方法,得出偏差数据,很好地对预埋板的形位误差进行了检测,以便设计、施工的需要。     

基于OpenGL的3维弯管线的衔接方法

三维管线的显示问题已取得了不少进展,直线部分已经成熟,但弯管的显示还不够光滑。从三维管线衔接处的光滑出发,借助OpenGL中的几何转换技术及剪切变换技术,巧妙地利用四串同直线上的圆台衔接两直线管。该方法不仅实现起来比较简单,而且视觉效果较好,不论从哪个角度观察,衔接处都很光滑。