三線陣立體測(cè)繪衛(wèi)星的測(cè)繪精度分析

王曉晨　孟婷

[摘要]通過(guò)對(duì)三線陣立體模型的構(gòu)建，對(duì)三線陣影響的立體測(cè)繪進(jìn)行了精度的分析，并研究了影響測(cè)繪精度的因素，對(duì)影響衛(wèi)星測(cè)繪精度的因素如GPS定位系統(tǒng)、時(shí)統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時(shí)提出了提高衛(wèi)星測(cè)繪精度的具體技術(shù)方法。

[關(guān)鍵詞]三線陣 立體測(cè)繪 精度 方法

[中圖分類號(hào)] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-9-284-1

三線陣立體測(cè)繪衛(wèi)星是指一種測(cè)繪衛(wèi)星，這種測(cè)繪衛(wèi)星是以三線陣CCD立體測(cè)繪相機(jī)為有效載荷的，這種測(cè)繪衛(wèi)星不但可以實(shí)現(xiàn)立體影像的獲得，還可以通過(guò)它得到所要測(cè)繪的東西的姿態(tài)、軌道位置等信息，并且能夠在無(wú)地面控制點(diǎn)的條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)地球、月球等星球表面地形圖的測(cè)定。在無(wú)地面控制點(diǎn)的條件下，如果想要實(shí)現(xiàn)未知地區(qū)的定位和一定精度的測(cè)繪，必須要對(duì)三線陣立體衛(wèi)星測(cè)繪系統(tǒng)提供相應(yīng)的條件，比如要先用三線陣相機(jī)對(duì)地面進(jìn)行推掃成像，形成具有一定重疊的影響，再利用相關(guān)儀器來(lái)進(jìn)行對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)的測(cè)量，以此來(lái)得到衛(wèi)星在慣性坐標(biāo)系中的具體位置，這就為三線陣的影響提供了三個(gè)外方位角元素，最后再利用軌道測(cè)量?jī)x器對(duì)軌道進(jìn)行細(xì)致的定位測(cè)量。立體衛(wèi)星的最終測(cè)繪精度主要是受到衛(wèi)星系統(tǒng)的一些技術(shù)指標(biāo)的影響，這個(gè)問(wèn)題在衛(wèi)星的設(shè)計(jì)階段和制造過(guò)程中可以得到很好的解決。

1精度要求

三線陣對(duì)立體測(cè)繪的精度要求較高，其通常是以某種比例尺的地形圖的精度為基準(zhǔn)，地形圖通常是利用等高線來(lái)表示地貌及地況，而等高線的繪制則是要依靠對(duì)實(shí)際地形的考察并根據(jù)一定的比例才能夠繪制出來(lái)，那么通過(guò)三線陣立體測(cè)繪的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)等高線的繪制，其關(guān)鍵就在于高層測(cè)量的誤差是如何決定地形的等高距的，采用三線測(cè)量技術(shù)對(duì)于衛(wèi)星精度的測(cè)量有著及其重要的作用，根據(jù)實(shí)地考察及測(cè)量得出的相應(yīng)地圖的比例尺及等高距等數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)與哦著復(fù)雜的關(guān)系，因而需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的誤差分析。

2誤差分析

2.1姿態(tài)角的誤差

姿態(tài)角誤差的產(chǎn)生的主要因素是姿態(tài)角內(nèi)插誤差，當(dāng)然也有呈敏感器指向誤差以及發(fā)射失重誤差等因素的作用，這些因素的單一或共同作用下，可引起夾角值的變化，進(jìn)一步就會(huì)導(dǎo)致姿態(tài)角誤差，當(dāng)然實(shí)際情況中，除上述因素外，影響姿態(tài)角的因素還有很多，比如光軸夾角誤差等，在實(shí)際的測(cè)量中，要考慮到各種因素對(duì)姿態(tài)角誤差的影響，并對(duì)每一個(gè)影響因素都要進(jìn)行仔細(xì)的分析和相應(yīng)的計(jì)算，將計(jì)算的結(jié)果帶入到對(duì)應(yīng)計(jì)算公式中，就可以得出姿態(tài)角誤差對(duì)高層測(cè)量的影響值。

2.2焦距及點(diǎn)坐標(biāo)誤差

通過(guò)對(duì)影響點(diǎn)坐標(biāo)誤差的因素的分析，可以得出測(cè)量點(diǎn)的具體精度為0.0048mm，將這個(gè)數(shù)據(jù)與焦距測(cè)量誤差0.02mm帶入到相應(yīng)的公式中計(jì)算得出，測(cè)量誤差對(duì)高層測(cè)量的影響值為1.1m。

3提高測(cè)繪衛(wèi)星的測(cè)繪精度的方法

在沒(méi)有控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上想要達(dá)到定位及對(duì)測(cè)繪精度要求，就必須對(duì)系統(tǒng)中的軌道定位、時(shí)間同步等能夠影響到測(cè)繪精度的因素進(jìn)行深入分析，并根據(jù)其特征提出一定的技術(shù)改造措施，使測(cè)繪的結(jié)果能夠達(dá)到最終的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.1軌道定位的精確制導(dǎo)

GPS軌道定位是測(cè)繪系統(tǒng)中精確度較高的的定位方法，這種方法能夠增強(qiáng)定位的精度和準(zhǔn)確度，同時(shí)在一定程度上還能夠降低基線誤差，極大的提高的軌道定位的精確性。我國(guó)當(dāng)下應(yīng)用的GPS定位系統(tǒng)主要有兩種，一種是測(cè)量性GPS接收機(jī)，另一種是導(dǎo)航性GPS接收機(jī)，這兩種單頻的軌道定位系統(tǒng)都是采用的C/A碼。首先對(duì)于測(cè)量型GPS接收機(jī)，其在提供導(dǎo)航解時(shí)，同時(shí)能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行記錄，測(cè)量型GPS接收機(jī)通常通過(guò)精密的事后定軌來(lái)提高定軌的精度，而導(dǎo)航型GPS接收機(jī)則是通過(guò)確定C/A碼的偽距，進(jìn)而直接確定了導(dǎo)航解，并以此獲得衛(wèi)星軌道的具體位置。根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，測(cè)量型的接收機(jī)主要應(yīng)用于衛(wèi)星的立體測(cè)繪系統(tǒng)。目前擁有的GPS接收機(jī)的位置精度和速度精度都可以達(dá)到較高的水平。

3.2增強(qiáng)時(shí)間的測(cè)繪精度

衛(wèi)星測(cè)繪的時(shí)間測(cè)繪精度能夠影響三線陣立體測(cè)繪衛(wèi)星的精度分析，以此來(lái)保證各種測(cè)繪數(shù)據(jù)的精度，并保證在同一時(shí)間內(nèi)能夠完成對(duì)各種數(shù)據(jù)的處理，這里以GPS系統(tǒng)的時(shí)間為基準(zhǔn)，將其定為統(tǒng)一測(cè)繪的基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)然也要同時(shí)與自然時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，然后完成時(shí)間的統(tǒng)一，在對(duì)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一的更定后，各個(gè)同一時(shí)間的設(shè)備需要及形象贏得計(jì)數(shù)，但這個(gè)過(guò)程必須保證使用高穩(wěn)時(shí)間單元來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

3.3增強(qiáng)姿態(tài)測(cè)量的精確度

在姿態(tài)測(cè)量中，比較常用的是星敏感器，因其精度比較高，所以應(yīng)用較為廣泛，在這個(gè)基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)定，可以采用與GPS數(shù)據(jù)相結(jié)合的測(cè)量方式，同時(shí)注意與陀螺組合驚醒配合進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)一步加強(qiáng)姿態(tài)測(cè)量的精確度，這種方式也能夠較好地將多方位角控制造一個(gè)合理的范圍內(nèi)。我們可以使用增多衛(wèi)星上的星敏感器的方法來(lái)進(jìn)一步提高姿態(tài)測(cè)量的精確度，對(duì)于星敏感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)要及時(shí)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合陀螺數(shù)據(jù)及聯(lián)合定資算法，對(duì)共同衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)結(jié)解算，增強(qiáng)衛(wèi)星時(shí)間測(cè)繪的精確度，例如，日本的ALOS衛(wèi)星，它的測(cè)繪衛(wèi)星上就使用了3臺(tái)星敏感器，而且其精度都比較高，不但可以有效降低雜光的影響，而且能夠在確定衛(wèi)星的姿態(tài)數(shù)據(jù)之后達(dá)到較高的準(zhǔn)確度。

3.4增強(qiáng)相機(jī)的標(biāo)定精度

我們?cè)趹?yīng)用相機(jī)進(jìn)行精確測(cè)繪時(shí)，必須要選擇能夠提供精確內(nèi)方位標(biāo)定值的相機(jī)。在對(duì)地面相機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先需要對(duì)相機(jī)的相主距進(jìn)行精確的測(cè)量，在此基礎(chǔ)上，在對(duì)主點(diǎn)位置及光軸夾角進(jìn)行精確測(cè)量，大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，內(nèi)方位測(cè)試儀在使用時(shí)，要選擇精度較高的，至少要達(dá)到使主距誤差保持在0.2像元。

4結(jié)語(yǔ)

為了使三線陣立體測(cè)繪衛(wèi)星的測(cè)繪精度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)三線陣測(cè)繪衛(wèi)星進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮較多的因素，如保證與時(shí)間同步，同時(shí)與姿態(tài)測(cè)量保證同步，最后還要確保軌道定位精度。另外，對(duì)三線陣立體測(cè)繪衛(wèi)星的相關(guān)旗艦級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到光學(xué)荷載的穩(wěn)定性，同時(shí)注意參考有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性。因此，必須加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星測(cè)繪的相關(guān)研究，這也是保證其測(cè)繪精度的必要條件。

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