CORS站在POS輔助航空攝影中的應(yīng)用

秦先兵，臧德彥，王云龍

（1.東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013；2.包頭市國(guó)土資源局，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

1 CORS簡(jiǎn)介

CORS是一種將全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global navigation satellite system，GNSS )導(dǎo)航定位技術(shù)、測(cè)繪技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種技術(shù)集成在一起的實(shí)用性分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它不僅提供動(dòng)態(tài)、連續(xù)、高精度的空間定位信息服務(wù)，還通過(guò)GNSS技術(shù)建立統(tǒng)一、連續(xù)的空間坐標(biāo)基準(zhǔn)框架。

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)由連續(xù)運(yùn)行參考站、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心3部分構(gòu)成，能以多種精度滿(mǎn)足廣泛的應(yīng)用需求，并通過(guò)全球同步觀(guān)測(cè)，不斷完善和維護(hù)國(guó)際地球參考框架(ITRF)，完成監(jiān)測(cè)地球自轉(zhuǎn)和固體地球形變、陸海板塊構(gòu)造邊界變化、海平面變化、電離層及大氣水汽變化、確定衛(wèi)星軌道等全球性科學(xué)任務(wù)。其產(chǎn)品包括偽距及載波相位觀(guān)測(cè)值、站坐標(biāo)、速度場(chǎng)、精密星歷、地球自轉(zhuǎn)參數(shù)、大氣水汽、電離層參數(shù)等數(shù)據(jù)，可用于工程定位、科學(xué)研究以及滿(mǎn)足不同用戶(hù)的應(yīng)用需求[2]。

2 POS輔助航空攝影的精度分析

2.1 項(xiàng)目概況

某攝區(qū)采用POS輔助航空攝影的技術(shù)方案獲取真彩色數(shù)字影像，成圖比例尺為1∶1 000，攝區(qū)地形平坦，主要設(shè)備如表1所示。

表1 主要設(shè)備統(tǒng)計(jì)表

由于攝區(qū)地域特殊，不具備靜態(tài)基準(zhǔn)站的設(shè)立條件，因此選用離攝區(qū)50 km的CORS站作為基準(zhǔn)站，為機(jī)載GPS和POS提供數(shù)據(jù)后差分的基準(zhǔn)，如圖1所示。

圖1 CORS站位置示意圖

2.2 檢校場(chǎng)空三精度分析

航攝飛行結(jié)束后，在攝區(qū)內(nèi)部選擇3條相鄰航線(xiàn)，每條航線(xiàn)11張像片，按照常規(guī)像控點(diǎn)選取標(biāo)準(zhǔn)，布設(shè)14個(gè)控制點(diǎn)，其中4個(gè)為檢查點(diǎn)，控制點(diǎn)間隔為3條基線(xiàn)，控制點(diǎn)布設(shè)示意圖如圖2所示。

圖2 控制點(diǎn)布設(shè)示意圖

組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)采用NovAtel公司的IE軟件進(jìn)行解算，基站采用CORS站原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，框架坐標(biāo)為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，最終獲取曝光點(diǎn)時(shí)刻的3個(gè)線(xiàn)性坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及飛機(jī)測(cè)滾、俯仰和航偏角。再借助檢校場(chǎng)的空中三角測(cè)量結(jié)果，進(jìn)行線(xiàn)性坐標(biāo)和3個(gè)角度的進(jìn)一步轉(zhuǎn)換。

采用中國(guó)測(cè)繪研究院TG-AT軟件對(duì)檢校場(chǎng)進(jìn)行空中三角測(cè)量，平面和高程限差均為0.3 m。采用7個(gè)定向點(diǎn)和6個(gè)檢查點(diǎn)，各個(gè)控制點(diǎn)的精度統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 攝區(qū)控制點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)表/m

根據(jù)1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范[3]中關(guān)于限差的要求（絕對(duì)定向后基本定向點(diǎn)為0.3 m，多余控制點(diǎn)為0.5 m），本項(xiàng)目的檢查點(diǎn)和定向點(diǎn)中誤差完全滿(mǎn)足1∶1 000成圖比例尺有關(guān)平面位置和高程限差的要求。

2.3 IMU和GPS數(shù)據(jù)聯(lián)合解算精度分析

對(duì)檢校場(chǎng)進(jìn)行空中三角測(cè)量，將每張像片的3個(gè)線(xiàn)元素和3個(gè)角元素作為已知值，將組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)與之相比較，計(jì)算偏心角及線(xiàn)元素偏移值，并解算中誤差，其中偏心角及線(xiàn)元素偏移值限差如表3所示。

表3 偏心角及線(xiàn)元素偏移值解算精度統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出線(xiàn)元素偏差中誤差分別為：X=0.1848，Y=0.2687，Z=0.1302；角元素偏差中誤差為：φ=0.0362，ω=0.1767，κ=0.0579；誤差曲線(xiàn)如圖3所示。其中線(xiàn)元素達(dá)到了成圖比例尺1∶1 000和1∶500的規(guī)范要求，角元素精度稍差。影響精度的原因有多種，如檢校場(chǎng)空三的精度、飛機(jī)飛行狀態(tài)和POS檢校精度等。

3 結(jié) 語(yǔ)

圖3 誤差曲線(xiàn)圖

利用CORS站作為航攝飛行中的基準(zhǔn)站是航攝新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，其方便、快捷的特點(diǎn)提高了工作效率，在特殊的地域中的作用尤為重要。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，CORS站作為基準(zhǔn)站的定位精度滿(mǎn)足POS輔助航空攝影1∶1 000相關(guān)技術(shù)要求，角度上的精度還不夠高，需要進(jìn)行深入探討。

[1]李健.衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)及軟件體系設(shè)計(jì)[D].鄭州：信息工程大學(xué)，2007

[2]CH/T 2008-2005.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范[S]

[3]GB 7930-87.1:500,1:1 000,1:2 000地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范[S]

[4]管健安.基于CORS系統(tǒng)精密定位服務(wù)若干技術(shù)問(wèn)題研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2010

[5]龍洋，許江濤，朱睿.CORS系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].山西建筑，2012，38（5）：231-232

[6]汪偉，史廷玉，張志全. CORS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展及展望[J].城市勘測(cè)，2010（3）45-47

[7]史建青，周立，董春來(lái). CORS建設(shè)的新方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2012（4）：8-10