论自检校区域网平差中的信噪比

在解析空中三角测量平差中，利用附加参数的自检校平差已成为当代最有效的一种平差方法。从本质上讲，自检校平差乃是从观测值的误差（假设已排除粗差）中排除噪音（即偶然误差）的干扰而分辨出信号（即系统误差）来，因此观测值中的信噪比应当是决定自检校平差效果的内在因素。本文利用一组不同信噪比的模拟数据进行自检校光束法平差的试验研究，导出了自检校平差的效果与信噪比的关系，并得出结论：在一般情况下附加参数不应作为自由未知数而应视为带权观测值，并由信噪比来合理地决定它的权。这样就可避免噪音干扰产生的过度参数化，从而保证得到稳定、可靠的平差结果。最后推荐一种概求附加参数权的方法。在附录中给出了验后补偿法在不同信噪比下的效果。     

GPS辅助光束法平差中观测值的自动定权

提出一种基于重复计算可靠性矩阵ＱｖｖＰ的逐次递归快速算法的观测值自动定权方法。试验证明,在ＧＰＳ辅助光束法区域网平差中,只要在迭代过程中逐次对各类观测值进行验后权估计和修正,迭代收敛时,虚拟的自检校观测值和漂移误差改正参数的权可被惟一确定,而真实观测值如地面控制点坐标、ＧＰＳ摄站坐标和ＧＰＳ天线偏心分量的权却随先验权的不同而略有变化。尽管如此,区域网平差仍能得到一致收敛的解,并且不会因此增加太大的     

GPS辅助光束法平差中观测值的自动定权

提出一种基于重复计算可靠性矩阵 Q vv P 的逐次递归快速算法的观测值自动定权方法。试验证明,在GPS辅助光束法区域网平差中,只要在迭代过程中逐次对各类观测值进行验后权估计和修正,迭代收敛时,虚拟的自检校观测值和漂移误差改正参数的权可被惟一确定,而真实观测值如地面控制点坐标、GPS摄站坐标和GPS天线偏心分量的权却随先验权的不同而略有变化。尽管如此,区域网平差仍能得到一致收敛的解,并且不会因此增加太大的计算量     

自检校光束法区域网平差的相关分析和附加参数显著性检验

本文选用正交的附加参数组对自检校光束法区域网平差进行相关分析和附加参数的显著性检验。主要讨论了区域网平差坐标的理论精度、附加参数的理论精度、附加参数之间及其与坐标未知数之间的相关系数,以及如何由附加参数显著性检验结果决定附加参数的取舍。所有这些讨论均在附加参数取不同的权时进行的。得到的主要结论有:(i)自检校区域网平差中平差坐标和附加参数的理论精度,以及附加参数与坐标未知数之间的相关均与附加参数所选择的权有关。(ii)正交的附加参数组,在一定的几何图形下,它的某些参数也可能与坐标未知数产生强相关。(iii)针对区域网平差的几何图形和所用的附加参数组,采用模拟数据进行相关分析,就可以找出其中可能存在的对权敏感、不易测准的或引起未知参数强相关的附加参数。只要将这些参数剔除或给予一个较大的权,则可保证自检校平差获得可靠的精度改善。此时平差结果对附加参数的权变得不敏感了。(iv)反过来,如果能精确地按照信噪比确定附加参数的权,在不考虑对系统误差的拟合误差时,可免去对平差结果的相关分析和显著性检验,而获得有效的精度改善。文章最后结合文献[1]、[2]的研究结果,对实际生产中如何使用自检校平差提出了具体的建议。     

地面坐标作为带权观测值的空间后方交会与验后权估计

本文讨论了验后方差估计在单象空间后方交会中的应用。此时所要估计的是地面坐标和象片坐标的权。如果地面坐标有相同的方差,譬如人工标志点,则我们可将地面点视为固定点而不必作为带权观测值,且不需要进行验后方差估计。但是,若地面坐标的方差不等,譬如采用自然点(需要辨认和转剌)的情况,则必须将它们作为带权观测值逐点进行方差估计。采用这种方法可以提高平差结果的精度。     

在光束法区域网平差中正交附加参数组的建立及各类系统误差对平差结果的影响

本文介绍在自检校光束法区域网平差中建立正交附加参数组的方法,并分析 Ebner 附加参数组所代表的各类系统误差对平差结果的影响。这对于认识系统误差的作用规律、了解自检校平差补偿系统误差的效果、分析附加参数与其它未知数可能产生的强相关、合理地选择附加参数以及如何合理布设地面控制点均有一定的参考价值。     

基于验后方差估计的稳健整体最小二乘方法

根据整体最小二乘的验后方差估计,求出观测值的验后方差,通过方差检验可找出方差异常大的观测值。然后根据经典权与观测值方差成反比的定义赋予它一个相应小的权进行下一步迭代平差,逐步实现粗差定位。通过坐标转换实验,利用一般最小二乘法(LS)、加权整体最小二乘法(WTLS)以及文中提出的稳健整体最小二乘法(RTLS)分别对待估参数进行求解对比,解算结果表明文中提出的方法能对粗差进行有效的定位,且估计量受粗差影响较小,具有稳健性,估算效果优于其它两种方法。     

POS辅助机载三线阵影像自检校光束法平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理中,分析并建立POS数据的引入模型、两种模式的自检校附加参数模型以及自检校光束法区域网联合平差模型。采用试验场ADS40数据进行不同地面控制点配置的常规和自检校光束法区域网平差试验。结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

资源三号卫星三线阵CCD影像自检校光束法平差

本文将自检校光束法区域网平差技术用于资源三号卫星三线阵CCD影像的精确定位处理中。根据传感器成像特点,分析设置了ZY-3 TLC影像坐标系统误差自检校附加参数模型,在将轨道姿态数据转换为外方位元素后,通过合理设置变化模型将其引入光束法平差中,构建了自检校光束法平差模型。利用嵩山实验场地区ZY-3 TLC影像及辅助数据,通过常规和自检校光束法平差,对不同平差模型、不同控制点数量对定位精度的影响进行了实验和评估。结果表明所用ZY-3 TLC影像经常规平差后存在较为明显的系统误差,可以通过设置合适的附加参数利用自检校光束法区域网平差进行有效补偿,显著提高定位精度。     

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。     

自检校平差中过度参数化的克服

带附加参数的自检校平差是当今解析空中三角测量中补偿系统误差的最有效方法。可惜的是,当采用一个十分庞大的附加参数组时,在某些几何条件下将导致很坏的法方程系状态,从而使测求的平差结果很差。本文研究和试验了几种克服过度参数化的方法。它们不是用统计分析方法来消除某些附加参数的,因为这会引起实际计算的困难。本试验研究表明: ——如果采用飞行方向交叉的双区域,用自由附加参数平差,附加参数的可测定性和系统的可靠性均是可接受的; ——如果附加参数作为带权观测值,而且按信噪比确定其权,在许多情况下过度参数化将是可避免的。——如果所有的未知数按极大验后估计原理或岭估计原理处理成带权观测值,並给予一个小权(例如P=0.005～0.001),则在所试验的任何情况下均可克服过度参数化。     

基于自检校的机载线阵CCD传感器几何标定

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载线阵CCD传感器几何标定中,以ADS40为对象,分析集成传感器成像几何关系,引入GPS观测值数学模型和IMU视轴偏心角模型,建立用于标定的自检校光束法区域网平差模型;在深入分析机载三线阵CCD传感器成像误差特性的基础上,建立有效的相机标定参数模型;并采用检校场ADS40数据进行了标定试验,结果表明几何标定方法可行有效,可显著提高测量精度和可靠性。     

机载三线阵CCD影像自检校光束法区域网平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理,分析了机载三线阵CCD传感器成像的误差特性,建立了相适有效的自检校附加参数模型,以及3种形式的外方位元素变化模型和自检校光束法区域网平差模型。实验结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿ADS40影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

方差分量估计在机载InSAR区域网平差中的应用

基于验后方差分量估计的思想,针对观测值中各类观测分量的方差难以直接估计的问题,研究了机载InSAR区域网平差干涉参数定标权值确定理论,设计了利用Helmert方差分量估计扩展模型的机载InSAR区域网平差干涉参数定标权值确定方法。采用我国机载双天线InSAR数据进行相关试验,表明验后估计定权能合理地顾及DEM的生成精度和拼接精度。     

基于验后方差原理的选择权迭代法定位粗差

当观测数据中存在粗差时,使用经典的最小二乘算法往往不能得到高精度的参数解,此时需要使用具有抗差估计的算法。基于验后方差的选权迭代法,克服了单位权方差未知或者权函数靠经验选取的情况,利用验后方差检验求出方差异常大(即含粗差)的观测值,然后通过不断的迭代,使含粗差的权逐渐趋于一个较小的数,最终实现粗差的探测和改正。结合工程实例,分别比较了不含粗差和含粗差的情况下,利用经典最小二乘法与本文所提的基于验后方差原理的选权迭代法进行平差,结果表明,二者的平差结果相差在1mm以内,解算精度相当。     

附加参数的可靠性研究

为了补偿观测数据中可能的系统误差，必须利用若干合适的附加参数来进行自检校平差。这些附加参数不仅应当很好的描述实际的系统误差，而且应当有好的可靠性。利用巴尔达的可靠性理论，本文研究了附加参数的内外部可靠性，即可测定性和灵敏度，计算了自检校光束法区域网平差在不同的几何条件下的可测定性和灵敏度数值。结果表明，目前采用的显著性和可测定性检验测度对于正确地选择附加参数是不充分的。只有附加参数的灵敏度，它才是选择附加参数的一个最重要、最有效的测度。     

模型误差理论及其应用

本文概述了数学模型及模型误差的一般概念。在此基础上,从测量中广泛使用的高斯一马尔可夫模型出发,以未知参数的方差和均方差作为模型误差的标准,论述了参数模型和随机模型中的模型误差对待估参数的影响,并利用讨论的结果,对光束法自检校平差中附加参数选择,过度参数化与岭估计等问题进行了理论分析。     

POS辅助光束法区域网平差

介绍POS数据与摄影测量观测值联合平差的基本原理,推导了平差基础误差方程,并利用自行研制的POS辅助光束法区域网平差系统WuCAPS对摄自两个平坦地区的1:2 500和1:60 000比例尺两种航摄影像进行了试验.结果表明,利用POS系统测定的未检校与经检校场检校后的影像定向参数辅助光束法区域网平差的结果基本是一致的.此时,仅需在区域四角各布设1个平高地面控制点就能满足航空摄影测量加密的精度要求,这不但减少摄影测量加密野外像片控制点的联测工作量,而且避免了使用POS系统时必须设置专门检校场的繁琐检校,可以明显提高航空摄影效率,节省POS使用成本,有利于POS系统的大规模推广应用.     

二维控制场建立中的关键技术研究

本文对控制点标志的选择进行分析,指出选择的基本原则;提出了基于像点与物方之间几何关系来识别点的方法。阐述了对目标影像的分割、定位及光束法平差解算物方点的空间坐标,并根据验后方差确定观测值的权;给出了一个二维控制场建立的实例,物方控制点的坐标中误差小于±0.2mm。     

基于验后方差估计原理导出的选权迭代法剔除粗差

将抗差估计的思想融入到粗差探测的算法中,设计出对模型误差,特别是粗差具有抵抗能力的粗差探测算法。基于验后方差估计原理导出的选权迭代法即为抗差估计的一种,首先是应用最小二乘法来计算观测值的参数x赞、残差v、协因数阵Qvv及单位权Q赞0的初值,然后再根据残差和有关的参数,按所选择的权函数,计算每个观测值的权,经过迭代计算求得观测值的残差,然后按照统计检验的方法剔除粗差。通过实验证明,基于验后方差估计原理导出的选权迭代具有很强的粗差探测能力。