对偶四元数用于航天线阵遥感影像光束法平差解算

利用对偶四元数可以同时描述位置与姿态的特性,在简化四元数球面线性插值算法的基础上,建立了基于对偶四元数的航天线阵遥感影像的外方位元素模型,且利用该模型设计并实现了光束法平差解算方法。该方法可使用具有约束条件的参数平差法进行迭代求解。利用两个地区的SPOT-5 HRS立体影像进行了对比试验分析,结果表明,提出的基于对偶四元数的光束法平差算法正确可靠,相比于基于欧拉角的平差算法和基于单位四元数的平差算法,有更高的平差计算精度。     

基于单位四元数的机载三线阵影像光束法平差

为克服欧拉角在空间方位的描述和插值中的局限性,采用单位四元数来描述相机的姿态,推导了四元数描述的共线条件方程。在此基础上,提出了将四元数球面线性插值(Slerp)引入到三线阵影像定向片法平差的思想,通过利用Slerp公式进行相机姿态的匀速插值,建立了基于单位四元数的三线阵影像平差的数学模型并进行了线性化。两套ADS40数据的试验结果表明,在区域四角布设平高控制点的情况下,基于Slerp模型的定向片光束法平差在平面和高程方向均可取得优于1个地面像元(GSD)的定位精度,是三线阵相机检校和空中三角测量较理想的技术手段。     

对偶四元数GPS辅助光束法区域网平差

针对GPS辅助光束法区域网平差中线元素和角元素分而治之引起转动和平移的耦合误差问题,该文提出了一种基于对偶四元数的GPS辅助光束法区域网平差方法。利用对偶四元数统一描述像空间坐标系与WGS84坐标系之间的旋转和平移关系,建立对偶四元数GPS辅助光束法区域网平差模型,实现了区域网影像外方位元素以及待定点WGS84坐标的平差解算。实验结果表明,本算法具有对迭代初值无依赖性、迭代次数少和精度高的优点,为姿态稳定较差的轻小无人机影像的GPS辅助光束法区域网平差提供了一种新的思路。     

单位四元数在航空摄影测量解算中的应用与实践

研究了单位四元数方法在航摄空中三角测量各个步骤中的应用,并对其算法稳定性和适用性作了评价。首先叙述了基于单位四元数构造旋转矩阵的方法,及基于单位四元数的相对定向模型的建立和解求方法;构建了基于单位四元数的光束法区域网平差模型。然后利用大量实际航空影像数据进行了相对定向和光束法区域网平差试验,并同传统的基于欧拉角构建旋转矩阵的方案进行了比较。试验结果表明,在相对定向试验中,若采取P-H算法,只需要最少控制点就能保证所有试验数据均可得到正确的解。而在光束法平差中,基于单位四元数的方法比传统方法的稳定性差,对摄影比例尺和控制点的数量较为敏感,导致部分试验数据无法正确收敛。     

基于附加参数模型的自检校光束法区域网平差算法运行结果对比

像点偏移是影响光束法区域网平差结果精度的主要因素之一。克服平差过程中像点偏移的影响,以提高区域网平差精度,一直受到业界高度重视。当前,克服像点偏移的常规做法是借助特定的参数模型对其进行描述,构建基于附加参数模型的自检校光束法区域网平差模型,在区域网平差的同时求解引入的参数,进而实现对系统误差的补偿。Bauer模型、Ebner模型、Brown模型、光学畸变模型是现有算法中描述像点偏移的常用模型。为了对上述4种模型的系统误差进行验证,本文首先在经典的光束法区域网平差模型基础上分别设计了与4种模型相对应的自检校光束法区域网平差模型,并予以编程实现;然后通过实例对上述4种模型的算法运行结果进行了验证、比较及分析。试验结果表明,Ebner模型和Brown模型的引入可有效提高光束法区域网平差的精度;Bauer模型的引入对小型区域网平差精度的提升更加有效;光学畸变模型的引入对区域网平差结果的精度提升作用相对较小。     

基于简化Slerp模型的三线阵影像定向片法平差

讨论了基于四元数姿态插值方法的三线阵影像定向片平差原理,针对其中球面线性插值公式形式复杂、计算量大的问题,根据定向片的特性提出了一种简化方案,并建立了基于简化球面线性插值公式的定向片法平差模型。ADS40数据的多组实验结果表明,利用四元数球面线性插值公式进行相机姿态的内插,能取得比传统的欧拉角Lagrange多项式内插更优的平差精度;该方案在对定向片法平差的结果不产生不良影响的同时,能显著降低平差模型的复杂度,提高平差运算的速度,是另一种理想的三线阵影像平差方案。     

基于拟稳基准的秩亏自检校光束法平差

为了提高工业摄影测量的解算精度,围绕平差解算过程中基准的选择问题进行了分析和论证。首先介绍了现有平差过程的基准,分析了采用拟稳基准的合理性;然后基于自检校光束法平差和秩亏自由网平差原理,设计了拟稳基准的G矩阵,构建了基于拟稳基准的自检校光束法平差的法方程。通过实验对比分析了不同基准的平差效果,结果表明:拟稳基准的平差结果精度更高且分布更为均匀。     

基于IGG3的数字工业摄影测量抗差光束法平差

数字工业摄影测量中,相机拍摄的不同相片得到的像点坐标被视为等精度观测值,其权值被定为单位权进行平差计算。自检校光束法平差能够有效的补偿系统误差,但测量过程中仍然不可避免地存在粗差和随机误差。为了进一步提高数字工业摄影测量平差计算结果的精度,结合抗差估计具有"充分利用有效信息,限制利用有用信息,排除有害信息"的特点,对自检校光束法平差方法进行改进,提出了一种基于IGG3的抗差光束法平差方法;并进行公共点转换实验和重复测量实验来评价其外符合精度和内符合精度。实验结果表明改进后的方法比原方法计算所得的结果精度更高。     

光束法平差的一种快速算法

提出了一种基于矩阵块分解的光束法平差快速计算方法,并分析了该算法的时间复杂度和空间复杂度。试验结果表明该算法是可靠有效的。     

非量测CCD数码相机的航空摄影测量应用

研究非量测CCD数码相机应用于航空摄影测量的技术方法.采用基于自检校光束法平差严格标定非量测CCD数码相机;提出基于相对定向、三视张量、自由光束法平差、区域网光束法平差的空中三角测量流程.实验表明,严格标定的数码相机,可以应用于大比例尺航空摄影测量.     

顾及垂直递减率函数的中国区域大气加权平均温度模型

大气加权平均温度(Tm)是全球导航卫星系统(GNSS)水汽监测的关键参数。针对中国区域地形起伏较大的特点,本文构建了顾及精细季节变化的Tm垂直递减率函数模型,在此基础上,利用2007—2014年的Global Geodetic Observing System(GGOS)atmosphere格网数据建立了中国区域的Tm格网新模型(简称为CTm模型)。以2015年GGOS格网数据和无线电探空资料为参考值,对CTm模型进行精度检验,并与常用的Bevis公式和GPT2w模型进行比较分析。结果表明:①以GGOS格网数据为参考值,CTm模型的年均偏差和均方根误差(RMS)分别为-0.52 K和3.28 K,相比于GPT2w-5和GPT2w-1模型,精度(RMS值)分别提高了27%和13%;②以探空数据为参考值,CTm模型的年均偏差和RMS误差分别为0.26 K和3.75 K,相对于GPT2w-5和GPT2w-1模型,精度分别提高了21%和16%,尤其在中国西部地区,CTm模型表现出更为显著的优势。此外,将CTm模型用于GNSS水汽计算,其引起的水汽计算RMS误差和相对误差分别为0.29 mm和1.36%。CTm模型不需要实测气象参数,因此,在中国区域的GNSS实时高精度水汽探测中具有重要的应用。     

High-resolution airborne infrared measurements of ocean skin temperature

Airborne measurements of ocean skin temperature T/sub s/ are presented from the Coupled Boundary Layers, Air-Sea Transfer in Low Winds (CBLAST-Low) Pilot Experiment in August 2001 off Martha's Vineyard, MA. We used an infrared (IR) camera with a spatial resolution of 1 m or less and temperature resolution of roughly 0.02/spl deg/C. Using subframe sampling of the IR imagery, we achieve lower noise and higher spatial resolution than reported by previous investigators using IR radiometers. Fine-scale maps of T/sub s/ exhibit horizontal variability over spatial scales ranging from O(10 km) down to O(1 m) that are related to atmospheric and subsurface phenomena under low to moderate wind conditions. Based on supporting measurements of wind and waves, we identify coherent ramp-like structures in T/sub s/ with stratification breakdown and meandering streaky features with internal waves. Regional maps of T/sub s/ show the standard deviation for the region is /spl plusmn/1.04/spl deg/C, while the meridional and zonal variability is 0.23/spl deg/C /spl middot/ km/sup -1/ and 0.27/spl deg/C /spl middot/ km/sup -1/, respectively. This temperature variability results in meridional and zonal scalar heat flux variability of 7.0 W /spl middot/ m/sup -2/ /spl middot/ km/sup -1/ and 7.6 W /spl middot/ m/sup -2/ /spl middot/ km/sup -1/, respectively. Our results demonstrate the potential for airborne IR imagery accompanied by high-quality ocean data to identify T/sub s/ features produced by subsurface circulation.     

北斗三号卫星经验型太阳光压模型分析与精化

太阳光压摄动作为在轨导航卫星受到的最大的非保守力,是卫星精密定轨的重要误差源。ECOM模型、ECOM2模型,这两种经验型光压模型被广泛应用于导航卫星定轨。然而,ECOM模型和ECOM2模型分别是针对GPS和GLONASS卫星设计的,并不完全适用于我国北斗三号(BDS-3)卫星。针对五参数ECOM模型在BDS-3卫星低太阳高度角时期轨道不连续性增大的问题,本文提出在 D方向引入一阶周期项来吸收未被模型化光压加速度。结果表明,引入一阶余弦周期项 D_c,能将低太阳高度角时期CAST卫星的切向、法向、径向重叠轨道误差分别减小约60%、52%、29%。针对ECOM2模型中 D_2c和 D₀、D_2s和 B_s之间存在的强相关性,本文提出了不估计 D_2c参数的八参数ECOM2模型和不估计 D_2c与 D_2s的七参数ECOM2模型。结果表明,相较九参数ECOM2模型,不估计 D_2c参数的八参数ECOM2模型能够将CAST卫星和SECM卫星径向重叠轨道误差分别减少约18%和27%。在此基础上,继续移除 D_2s后(七参数ECOM2),径向重叠轨道误差可进一步减小5.2%~8.5%。综合考察重叠轨道精度和SLR检核精度,不顾及 D_2c和 D_2s的七参数ECOM2模型表现最佳。CAST卫星和SECM卫星重叠轨道切向、法向、径向精度分别为5.0、3.4、1.4 cm和5.4、3.5、1.5 cm;SLR检核残差标准差分别为3.1~3.2 cm、4.4~4.7 cm。     

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

青藏高原地区大气加权平均温度模型的构建

加权平均温度(Tm)是将天顶湿延迟转换为大气可降水量的关键参数,针对青藏高原地区海拔高、地形起伏大、水汽高度分布复杂的特点,本文利用2010—2014年GGOS Atmosphere Tm格网数据和地表高程数据建立Tm垂直递减率函数,进而建立一种顾及Tm垂直递减率变化的适合青藏高原地区的新模型(QTm模型).此外,利用...     

栅格DEM坡体因子融合方法北大核心CSCD

坡体是自然地形实体的基本组成单元,利用综合性坡体因子分析和挖掘地形隐含信息,有助于区域地形地貌分析及规划利用。本文针对当前坡体综合表达因子(LS)未顾及坡宽因子的缺陷,采用归一化几何运算法将坡长(L)、坡度(S)、坡宽(W)进行融合,获取了一种新的坡体融合因子LSW。以DEM为数据源、黄土高原某小流域局部范围为典型研究区,在提取L、S、W及LS因子的基础上,分别以L×S×W、L+S+W、LS×W及LS+W共4种方式进行融合试验。结果表明,L+S+W融合方式获取的坡体LSW因子标准差矩阵均值最小,为0.234 4,有效平衡了各单地形因子对融合坡体因子LSW的贡献度,信息熵值计算分析也实证了L+S+W融合方式具有最优性。