像底點(像垂點)坐標和像主點坐標偏差怎么求?


像底點(像垂點)的像點坐標可以直接由公式得到:xn=-f·c1/c3,yn=-f·c2/c3。

該像底點(像垂點)對應的地面點坐標:xN,yN。怎么求?

(1)雙像空間前方交會

(2)單像空間坐標

求它有什么用?

 

>>像底點用於POS系統直接對地目標定位:集差分GPS和慣性導航系統(Inertial Navigation System,INS)於一體的機載POS系統可直接測定飛行平台的姿態信息在航空遙感中得到了廣泛應用。用POS系統提供的像片外方位元素可避開傳統的光束法區域網平差而實現直接對地目標定位和正射影像的生成,為基礎地理信息的快速獲取、更新和各種應急測繪提供保障,已成為LIDAR、ADS40等新型傳感器的必備系統。然而,由於安裝的原因,IMU的坐標軸系與航攝儀的坐標軸系並不能夠保持嚴格平行,2個坐標軸系之間存在一個小角度的偏差,通常稱之為視准軸誤差或偏心角,從而導致POS系統提供的像片外方位角元素不能直接使用,而需要采取合適的檢校方法予以誤差補償,以提高直接對地目標定位的精度。通常的做法是采用飛行檢校場的方法來進行。

直接對地目標定位是怎么做到的?

當代攝影測量理論的重要發展之一是將滅點理論應用於攝影測量,國內外許多學者研究了基於滅點的相機標定方法,並將其應用於建築物“三維重建”,文獻利用滅點確定相機內方位元素與外方位角元素。對於航空攝影而言,空間一組鉛垂線在影像上的滅點稱為“像底點”,同時也是通過投影中心(攝站點)的鉛垂線與像平面的交點,其像平面坐標和影像的攝站坐標(外方位線元素)無關,而只和影像的外方位角元素有關。張勇研究了將像底點約束作為一種新型控制條件引入城市大比例尺空中三角測量。本文基於以上研究思想,提出利用像底點求解IMU視准軸誤差,以提高POS系統直接對地目標定位精度的方法。

POS系統直接提供的像片外方位元素是基於WGS84坐標系統的,為了避免坐標轉換引入的誤差,直接在WGS84坐標系下進行對地目標定位精度分析。由於本文主要討論用像底點求解IMU視准軸誤差,以用於對地目標定位的效果,所以,主要針對外方位角元素進行處理,線元素的平移誤差統一考慮,將外方位角元素分3種情況進行討論:①未經視准軸誤差改正;②經過檢校場獲取的視准軸誤差改正;③經過像底點求解的視准軸誤差改正。3種情況下分別采用單模型前方交會進行對地目標定位,結果均列於表1所示。

從表1中結果可以看出,直接利用POS外方位元素進行對地定位的精度很低,主要原因是由於視准軸誤差所造成,當對視准軸誤差改正以后,直接定位精度得到了很大提高,平面精度提高了約87.8%,高程精度提高了約68.7%。比較表中兩種檢校方法還可以發現,利用檢校場與利用像底點求解的視准軸誤差改正POS外方位角元素后,對地定位的精度從中誤差來看基本相當。這說明利用像底點求解出來的視准軸誤差可以較好地改正POS像片外方位角元素,有效提高直接對地定位精度。該方法無需布設特定的檢校場和地面控制點,只需利用覆蓋有地面鉛垂線信息的影像,即可實現POS系統無地面控制的高精度對地定位。

研究結論

POS系統成功應用於航空遙感是攝影測量與遙感的重大發展之一,用其獲取的像片外方位元素可實現直接對地目標定位,與機載激光掃描系統一起使用可直接生成數字表面模型或數字地面模型。然而,在使用POS外方位元素之前,IMU的視准軸誤差檢校是必不可少的。本文提出一種利用像底點求解IMU視准軸誤差,以提高POS對地定位精度的方法,並用實際數據驗證了方法的可行性。該方法無需布設特定的檢校場和地面控制點,僅需影像中有覆蓋地面鉛垂線信息的像片,對帶POS系統的城區大比例尺航空遙感對地目標定位有一定實用價值。

>>像底點約束在城市大比例尺空三中的應用:

>>國家坐標系下機載傳感器的直接對地目標定位:https://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10486-1014250557.htm


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