不同附加参数的POS辅助空三精度分析
张 恒1,冯德俊1
【摘 要】POS辅助空三的应用，能够减少传统空三中为加密所需野外控制点的联测工作量，缩短成图周期，降低成本；然而选择不同个数的附加参数，也会使得在POS辅助空三的过程中所采取的模型有所差异，所建立的误差方程式亦不同。因此，在对精度要求比较高的情况下，附加参数的选择就显得尤为重要。通过使用不同的附加参数来建立模型，分析造成其精度差异的原因并对参数的选择提出了建议。
【期刊名称】地理空间信息 【年(卷),期】2013(011)002 【总页数】2
【关键词】定位定姿系统；POS辅助空三；附加参数；精度分析
传统的航空摄影测量成图方式需要进行大量的地面像控测量工作。POS系统的出现，使准确地获取航摄仪曝光时刻的外方位元素成为可能，从而实现无（或少）地面控制点，甚至无需空中三角测量，即可直接定向测图。然而，在进行POS辅助空中三角测量的过程中，选用不同个数的附加参数，会使得区域网平差时选用的模型、误差方程的建立有所差异。在精度要求较高的情况下，考虑到系统误差的影响，是否选择若干附加参数与区域中的其他未知数同时进行平差，或者选用几个附加参数更为合适，值得思考。
本文通过设计POS辅助空中三角测量实验，以检验其能否达到大比例尺测图的要求，并利用附加参数的区域网平差方法验证是否有必要使用附加参数以提高结果精度，给出了附加参数个数的选取建议。
1 POS辅助空中三角测量
POS辅助空中三角测量实际是将GPS与INS的结果通过卡尔曼滤波进行数据融合，再加入经过严密检校的因IMU本体坐标系与航摄仪本体坐标系不平行所造成的视准轴误差[3]改正，然后将改正后的结果应用到空三运算中，最后将POS系统获取的影像外方位元素视为观测值，与像点坐标一起进行联合平差，以此来获得更高的精度。
POS辅助空三结合了传统空三和直接地理参考法的优势，弥补了各自的缺点[4]。通过自检校平差，影像上的连接点和野外控制点能够减小系统误差，从而得到高精度和稳定的外方位元素。而通过POS系统测得的外方位元素能够为光束法区域网平差和自动空三提供最好的初始值。使用POS辅助空中三角测量不仅能够最大限度地减少所需野外控制点的数量，还能够大大提高整个作业流程的效率和精度。
2 实验设备与方案
本实验采用A2C水陆两用轻小型飞机，航摄设备使用北航研发的POS、新型SWDC-4数字航空摄影相机和惯性稳定平台（见图1），机载GPS和地面基站均采用Trimble 5700型双频GPS接收机同步配合，采样频率均为10 Hz。航摄的具体情况见表1。
其中，SWDC-4数字航空摄影相机的参数为：焦距50.2 mm，影像分辨率10 000×14 500像素，像元分辨率6.8 μm[5]，使用其所获取的影像是真彩色而非融合彩色，这为高质量影像成果获取奠定了基础。另外，在航摄飞行方面开发并集成了一系列的新技术以保证航摄飞行质量，如采用定点曝光技术确保高精度航拍，采用惯性稳定平台来有效地控制航片俯仰、侧滚和旋偏角等。
本次实验的标志采用圆形黑白相间（内黑外白）的标志，其中内圈采用黑色回光反射材料，直径为0.8 m的圆，外围采用白色回光反射材料，边长为1 m的正方形。
3 实验结果与分析
依据实验方案，分别于2012-05-23下午和2012-05-27下午进行了实验飞行，得到相关影像、POS与平台数据。为了检验POS辅助空中三角测量精度的影响因素，使用空三TG-AT软件对实验数据分别使用不同的附加参数进行平差处理。
其中，采用POS辅助空中三角测量技术加密的流程如下：数据准备-影像数据(相机信息文件、地面控制点坐标、摄站点坐标)-内定向-转刺外控点（选刺加密点）-相对定向-修测地面控制点和加密点粗差剔除-POS辅助光束法区域网平差-相邻测区接边-输出最后结果。
本实验主要使用不带附加参数的模型、带3个附加参数的Bauer模型、带12个附加参数的Ebner模型和带18个附加参数的Brown模型，进行平差处理，并对检查点的坐标精度进行了对比，如表2所示。 实验结果显示：
1）使用POS辅助光束法区域网平差的定位精度较高，从2组实验来看，其检查点的结果满足我国规范对于1∶500比例尺平地地形测图航测内业加密检查点坐标不符值平面不大于0. 175 m、高程不大于0.15 m的精度要求[7]； 2）2组实验均表明，采用附加参数的方法求得的结果比直接平差的结果精度高； 3）理论上X方向和Y方向的精度应该相当，然而实验表明Y方向的精度要高于X方向，这有可能是因为飞行方向所致；
不同附加参数的POS辅助空三精度分析
