外文翻譯---gps的精密單點定位技術在空中三角測量的應用

1、<p><b>　　附錄1：英文原文</b></p><p>　　ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing</p><p>　　YUAN Xiu-xiao(袁繡蕭)FU Jan-hong(福劍虹)SUN Hong-xing( 孫紅星)</p><p>　　The applic

2、ation of GPS precise point positioning technology in aerial triangulation </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In traditional GPS-supported aero triangulation, differential GPS (DGPS)

3、positioning technology is used to determine the 3-dimensional coordinates of the perspective centers at exposure time with an accuracy of centimeter to decimeter level. This method can significantly reduce the number o

4、f ground control points (GCPs).However, the establishment of GPS reference stations for DGPS positioning is not only labor-intensive and costly, but also increases the implementation difficulty of aerial pho</p>&

5、lt;p>　　' 2009 International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, </p><p>　　Inc. (ISPRS). Published by </p><p>　　Elsevier B.V. All rights reserved.</p><p>　　Key word

6、s: deformation monitoring; landslide; single epoch GPS positioning; ambiguity resolution</p><p>　　Introduction</p><p>　　Aerial triangulation (AT) is the basicmethod for analyzing aerial images i

7、n order to calculate the 3-dimensional coordinates of object points and the exterior orientation elements of images. Up until now, bundle block adjustment has been commonly employed for AT, and numerous ground control po

8、ints (GCPs) are necessary for the adjustment computation (Wang, 1990). In the 1950s, photogrammetrists began exploiting other auxiliary data to reduce the number of GCPs. However, investigation did not achi</p>&l

9、t;p>　　with centimeter accuracy in differential mode, it was therefore applied in AT to measure the spatial position coordinates of the projection centers (referred to as GPS camera stations or airborne GPS control poi

10、nts). In this way, the number of GCPs could be significantly reduced. Block adjustment of combined photogrammetric observations and GPS-determined positions of perspective centers is regarded as GPS-supported AT. Since t

11、he beginning of the 1980s, many papers have presented the significant</p><p>　　In the late 1990s, with the development of sensor technology, an integrated systemof GPS / Inertial Navigation System(POS)was fi

12、rst used in AT to obtain the position and attitude information of aerial images directly. This technology, in theory, can eliminate the need for GCPs. However, research indicates that the digital orthophoto map can be ma

13、de directly by image orientation parameters obtained via a POS (Cannon and Sun, 1996; Cramer et al., 2000; Heipke et al., 2001), but there will be large</p><p>　　Whether exploiting GPS data or POS data in AT

14、, DGPS positioning is necessary to provide the GPS camera stations at present. In the DGPS mode, one or more GPS reference stations should be emplaced on the ground and observed synchronously and continuously together wi

15、th the airborne GPS receiver during the entire flight mission. Additionally, signals from GPS satellites should be received as few transmission interruptions as possible. Initialization surveying is also required before

16、aircraft takes </p><p>　　GPS differential baselines are typically limited to within 20 km if centimeter level accuracy is required with high reliability (Sun, 2004). When it comes to aerial photogrammetry, t

17、his is difficult because the length of survey areas is typically more than 200 km and the distance between the survey area and the airport may be greater. For baselines with long length, the atmospheric delay mainly comp

18、osed of ionospheric delay and tropospheric delay will degrade positioning accuracy significantly. </p><p>　　If GPS PPP technology is applied in GPS-supported AT, only one GPS receiver is mounted on the aircr

19、aft and GPS reference stations on the ground are no longer required. GPS-supported AT can therefore be implemented very easily andwith great flexibility, which is obviously significant in large survey blocks or areas wit

20、h difficult terrain. Therefore, GPS PPP technology is discussed in this paper based on the highly dynamic characteristic of aerial remote sensing. The error law of GPS camera statio</p><p>　　2. GPS precise p

21、oint positioning for aerial triangulation In contrast to DGPS positioning technology, GPS PPP is a type of absolute GPS positioning which uses IGS precise orbit parameters and clock error products. The main algorithms an

22、d correction models for the GPS PPP have been discussed in many papers (Han et al., 2001; Kouba and Heroux, 2001; Holfmann et al., 2003; Chen et al., 2004) and the most widely used data type is un-differenced ionosphere-

23、free carrier phase measurements, or an ionos</p><p><b>　　(A-1)</b></p><p>　　Here, j denotes satellite; Q j is the ionosphere-free combination of </p><p>　　L1 and L2 code

24、 pseudorange; j is the geocentric distance from the GPS receiver to the satellite j; dt is the GPS receiver clock error; dt j is the clock error of the satellite j, which can be obtained from IGS products; c is the vacu

25、um speed of light; T is the zenith tropospheric delay; Mj is the mapping function of tropospheric delay for satellite j, for which several models can be used; j is the ionosphere-free combination of L1 and L2 carrier ph

26、ase; Nj is the non-integer ambiguity of ionos</p><p>　　There are five unknown parameters in Eq. (1), including the 3-dimensional spatial coordinates of the receiver (X; Y; Z) lying in j , the zenith tropos

27、pheric delay T and the receiver clock error dt. Furthermore, in Eq. (2), besides the same parameters in Eq. (1), the ambiguity Nj is unknown. For these unknown parameters, the ambiguity Nj is constant if the cycle slip i

28、s repaired and the zenith tropospheric delay T changes very slowly or remains unchanged over a short time span, for example, over</p><p><b>　　(A-2)</b></p><p>　　where L is observatio

29、n vector; X is correction vector of the coordinates of GPS receiver antenna phase center and clock error; Y is vector of ambiguity parameters and the correction parameters to zenith tropospheric delay; A and B are design

30、 matrices; " is the noise vector; 0 is the standard deviation of the noise; P is the weight matrix of observations. </p><p><b>　　附錄2：中文翻譯</b></p><p>　　GPS的精密單點定位技術在空中三角測量的應用<

31、/p><p>　　袁繡蕭 福劍虹 孫紅星</p><p>　　摘 要 在傳統的GPS輔助空中三角測量,差分全球定位系統（DGPS）定位技術用于確定曝光時間透視中心的3維坐標厘米到分米級精度。這種方法可以大大減少地面控制點控制點的數量。但是DGPS定位的GPS基準站的建立不僅勞動密集和昂貴的但同時也增加了航拍的實施難度。本文建議空中三角GPS精密單點定位的方式以避免使用的GPS基準站和簡化的

32、航拍工作PPP的支持。首先我們提出了在空中三角測量應用中的GPS的單點定位技術算法。其次使用GPS的PPP確定的角度中心的坐標錯誤的法律進行了分析。第三四套測繪項目的實際空中拍攝的圖像不同的地形和攝影的比例基于GPS的單點定位技術和由作者自行研制的空中三角測量軟件給出了實驗模型。平坦地區(qū)為1:2500 的比例一個多山的地區(qū)為1:3000的比例在高山區(qū)和高地地區(qū)比例分別為1:32000和1:60000。在這些實驗中GPS的PPP結果進行

33、比較結果獲得通過DGPS定位和傳統的平差。在這樣的GPS的單點定位技術的實證定位在空中三角測量精度可以估算的。最后從GPS的單點定位技術的機載GPS控制的平差結果進行了詳細分析。實證結果表明PPP的GPS空中三角測量應用有一個</p><p>　　關鍵詞　　形變監(jiān)測滑坡　GPS單歷元定位　模糊度解算</p><p><b>　　緒論 </b></p>&

34、lt;p>　　空中三角測量（AT）是用于分析天線的基本方法為了計算3維坐標的圖像對象點和影像的外方位元素。到現在為止已普遍采用平差AT和大量的地面控制點控制點是必要的調整計算。在20世紀50年代攝影測量開始利用其他輔助數據以減少控制點的數量。然而當時調查并沒有達到因為技術限制許多實施結果（李和山，1989） 在20世紀70年代隨著應用全球定位系統（GPS）況發(fā)生了很大變化。GPS可提供測點的三維坐標厘米級精度在差分模式，因此它是適

35、用于AT來衡量的空間位置坐標投影中心（以下簡稱來GPS相機站或作為機載GPS控制點）在這種方式控制點的數量可顯著降低。</p><p>　　聯合平差攝影觀測和全球衛(wèi)星定位系統確定位置透視中心被認為是作為GPS的支持。自從20世紀80年代開始，許多論文已提交的大量的研究和實驗結果的GPS支持（阿克曼，1984；弗里斯1986；盧卡斯，1987 ）。經過約20年這些努力， GPS的支持，廣泛應用于空中三角測量在許多尺

36、度和所有類型的地形。這是特別有利的地方，他們是難以建立地面控制(阿克曼 1994)。 </p><p>　　在20世紀90年代后期，隨著傳感器技術的發(fā)展，GPS 慣性導航系統( POS) 第一次使用在AT直接航拍圖像獲得的立體像對和地形的信息。在理論上,這種技術可以消除為控制點的需要。然而研究表明,數字正射影像圖可直接由地面點定位坐標;通過一臺POS(Cannon和sun, 1996年獲得的參數等人2000年,

37、Heipke等,2001 )但將有較大的垂直視差立體模型重建時使用這些圖像定向參數和高程精度不能滿足大比例尺地形圖測繪的要求。因此束塊應作出調整合并后的圖像通過POS和攝影獲得的定向參數意見(Greening等2000) 。 是否利用POS機在AT 差分全球定位系統GPS數據或數據定位是提供必要的GPS相機站呈現。在差分全球定位系統模式下一個或多個GPS基準站應布設在地面上,并同步觀察期間不斷連同機載GPS接收機整個飛行任務。此外,從G

38、PS衛(wèi)星信號應收到盡可能少的傳輸中斷。還需要之前飛機起飛和初始化測量著陸后靜態(tài)測量應當執(zhí)行。 </p><p>　　在處理GPS觀測載波相位差技術被用來消除或減少GPS定位誤差,包括衛(wèi)星時鐘誤差,衛(wèi)星軌道誤差,大氣延遲誤差等。一般來說它是很難放列正確的GPS參考站時航空攝影區(qū)域與大范圍或難以進行訪問和交流。為了航拍圖像以保證質量,調查面積必須等很長一段時間拍攝,這是為了適合天氣來攝影。 GPS基準站因此很長一段時

39、間留在原地。此外準確性還和DGPS定位基線長度有關。時間越長基線之間電離層的相關性較弱折射誤差,對流層延遲誤差越小。由于需要大氣延遲誤差,長度的空間相關性GPS差分基準通常限制在20公里內.如果厘米級精度要求高可靠性(星期日2004年),當它涉及到航空攝影測量,這是很難的,因為調查區(qū)域的長度通常是200多公里調查區(qū)和機場之間的距離可能更大。對于長基線大氣延遲主要由電離層延遲和對流層延遲將顯著降低定位精度。在這種情況下,甚至幾乎可以除去使

40、用雙電離層延遲頻 GPS接收機。但是仍然可以成為一個有對流層推遲幾個分米,這意味著長基線通常是在分米級的定位精度。同時建立了GPS基準站有時一項調查計劃難以實施由于交通通訊和成本的考慮。作為一個結果,取代連續(xù)的GPS基準站的方法提出并獲得運行參考站( COR</p><p>　　國際GNSS服務（IGS）可以提供精確的衛(wèi)星軌道和鐘差產品精度為5厘米和0.1納秒（3厘米） 。利用IGS的產品，如果可以去除大氣延遲

41、誤差建模或估計在厘米級。將有可能獲得厘米級定位精度只有觀察一個單一的GPS接收機。提出了GPS精密單點定位（PPP）的方法，根據非差分模式并取得了厘米靜態(tài)定位水平精度。后來，Muellerchoen等，提交為實現GPS全球精密實時動態(tài)的方法聯合國通過使用單歷元定位差雙頻初始化后的意見。在這方式，厘米到分米級精度可以實現航空目前的GPS導航定位。如果GPS的單點定位技術應用于GPS的支持只有一臺GPS接收機安裝在飛機上和GPS參考不再需要

42、地面站GPS的支持，因此可以實施非常容易并有極大的靈活性這顯然是顯著的大型調查塊或地區(qū)地勢險要。因此 GPS的單點定位技術技術討論本文基于天線高度的動態(tài)特性遙感。錯誤法獲得的GPS相機站用這種方法進行了分析定位精度和可行性GPS利用GPS的單點定位技術技術支持討論。這項工作的目標是消除需要在GPS基準站的GPS輔助空中攝影的GPS的單點定位技術技術。這項技術不僅可以減少航拍成本，但也增加了空中的靈活性攝影業(yè)務。這是有利于廣</p&

43、gt;<p>　　空中三角測量的GPS精密單點定位相比之下DGPS定位技 </p><p>　　GPS的單點定位技術是一種類型使用IGS精密軌道參數的絕對GPS定位和鐘差產品。主要算法和校正的GPS的單點定位技術模式已經在許多論文討論，并使用最廣泛的數據類型是非差電離層載波相位測量或電離層自由組合載波相位和偽代碼測量。一些研究中所使用的另一種數據類型代碼相電離層自由組合，旨在加速參數解決方案的收斂速

44、度。在本文中采用單差模型下面將要討論的原因。為了簡化錯誤，更正衛(wèi)星相位中心偏移，太陽風海洋負荷改變等這里將不討論。原非差分數據類型是由一個電離層自由組合的雙頻GPS數據：</p><p><b>　?。˙-1）</b></p><p>　　在這里，J表示衛(wèi)星是電離層自由組合L1和L2碼偽距是研究地心的距離GPS接收機的衛(wèi)星j ; dt是GPS接收機的時鐘誤差; 是表示

45、衛(wèi)星J的時間誤差，并且可以得到時鐘誤差從IGS的產品; c為真空中的速度;光T是天頂對流層延遲; 是對流層的映射功能延遲衛(wèi)星J。這幾個模型可以用來研究是L1和L2載波相位的電離層自由組合;是電離層無載波相位非整周模糊度相結合的的噪音。式中有5個未知參數。 （1）包括接收機的依靠的三維空間坐標（X，Y，Z）,對流層延遲T和接收機時鐘誤差dt。此外,在方程中 (2)除了在相同的參數方程。(1)含糊不清的是未知的。對于這些未知參數，含糊不清的

46、是恒定的。如果修復周跳和天頂對流層延遲T改變非常緩慢或保持不變，在很短的時間跨度例如大約兩個多小時。接收器時鐘錯誤DT變化很快的坐標接收（X，Y， Z）依賴于車輛運動狀態(tài)。在航空攝影測量的應用,工藝往往帶有出大動作,基于動態(tài)連續(xù)過濾器所有參數的模型,可以不為實現高精度定位.因為這個過程汽車運動噪聲和接收機時鐘誤差非常大。在這種情況下,遞歸最小二乘算法用于分離接收機坐標和鐘差其他參數保持不變或變化非常緩慢。假設X和Y兩種要估計的</