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IMU/DGPS辅助航测技术的应用探讨
张双娟
(河北省地质测绘院河北廊坊065000)
数事执本与质用
摘要：本文介绍IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术的概念和IMU/DGPS系统的组成并结含具体项目探讨了IMU/DGPS辅助航测技水的应用。关键词:IMU/DGPS航空摄影测量基站检校GPS
中图分类号:P231
文献标识码:A
文章编号：1007-9416(2014)01-0218-0)
目前，航空摄影测量成为我国各地区基本地形图主要选择的生产方法之一。IMU/DGPS辅助航测技术克服了传统作业过程中工序繁杂，成图周期长等缺点，可直接测定航片的外方位元素，并凭借其易于实施，准确高效的特点逐渐取代传统测量方式成为航空摄影测
量的主要生产方法。 1IMU/DGPS概念
IMU/DGPS辅助航空摄影测量是一种新型的航测技术和方法，它把IMU(InertialMeasurementUnit，即惯性测量最单元)技术和DGPS(Differential GPS，即差分GPS)技术结合在一起，利用飞机上安装的GPS接收机和地面上多个基站上安装的GPS接收机同步且连续地观测GPS卫星信号，然后通过GPS载波相位测量差分定位技术获取航摄仪的位置参数，并使用高精度惯性测量单元直接测定航摄仪的态参数，经过IMU，DGPS数据的联合后处理，最终获得
测图所需的每票像片高精度外方位元素。 2IMU/DGPS系统的组成
IMU/DGPS集成系统可以与多种传感器相连，实现直接传感器定向或辅助定向测量。完整的IMU/DGPS集成系统由软，硬件两部分组成，其中软件包括：GPS/IMU滤波处理软件、DGPS数据差分处理软件、检校计算软件等，硬件包括：IMU、地面和机载的GPS接收机高性能机载GPS天线，机载计算机等设备。目前，国际上有代表性的两套IMU/DGPS系统，分别是加拿大Applanix公司的POS/AV系统和
德国IGI公司的AEROControl，这两套系统的性能基本相当。 3IMU/DGPS辅助航测技术的应用
IMU/DGPS辅助航测技术减少了野外布设控制点的工作量，可以直接获取影像的外方位元素，进一步提高外方位元素的精度，特别是那些围难地区或特殊区域同样可以完成测图工作，并能快速生产多种类型的数字地图产品
3.1IMU/DGPS辅助航测的方法
(1)直接定向法(DirectGeoreferencing即DG)是指利用慎性测
置坐标和影像姿态，经过对系统误差的校正后获得每张像片的高精度外方位元素。(2)IMU/DGPS辅助空中三角测量方法(Integrated SensorOrientation即ISO)是将利用IMU/DGPS技术直接获得的每需像片的外方位元素，作为加权观测值参与摄影测量区域网平差，从而获得更高精度的像片外方位元素成果。
3.2IMU/DGPS技术方案
测绘人员根据测区复杂多变的地形条件，为了高效，快速的完成地形图的测绘任务，应该选择不同的摄影测量方法。如果是测区地形多为平地或丘陵，在进行1：10000比例尺航测成图时，选择 IMU/DGPS辅助空中三角测量方法，如果测区地形多为山地及特殊难的沙漠，沼泽或森林等地区，在进行1：10000比例尺航测成图时，选择直接定向法或IMU/DGPS辅助空中三角测量的方法。同时，天气和季节对航摄和获取卫星影像有很大影响
该项目南起河南省邓州市，北至北京市大兴区(北纬32°40′～39° 218
44"，东经111°39'~16°05'")。项目的主要任务是：基准站的布设和测量，检校场中检校点地面标志布设和测量，检校场附带点的选定和测量，经度验证区外业检测点影像实地测量。详细任务不做费述
(1)基站,IMU/DGPS辅助航空摄影测量的核心是获取高精度的三个线元素和三个角元素。线元素主要是通过DGPS测量手段来获取的，所以需在测区内或测区附近布设一定数量的GPS地面观测站(简称GPS基站)，与飞机上机载的高精度GPS信号接收机同步进行观测。由于移动站与基站间之间的距离越大，用DGPS方法得到的位置精度越低。因此，根据航摄项目所需的精度布设了6个基站。地点分别选在河南省镇平县、梁北镇，辉县和河北省十里亭镇、木村乡白沟乡，距离摄区最远端在100km内。基准站点名是所在地名，点号取点名的大写首字母作为唯一编号。基准站建立后应拍摄基准站的数码像片和基准站的录观数码像片，
(2)检校；在实际生产中需要采用摄影测量坐标系下的精确外方位元素，面IMU/DGPS系统测定的位置和姿态是惯性坐标系下的直接测量数据。为了完成两个坐标系下的数据转换，采用飞行检校场的方法来进行。为确定姿态测量单元IMU与航摄仪之间的角度系统差以及线元素分量偏移值，须设立检校场。检校场应布设在测区内和测区附近能够实施野外像控测量的区域，该项目分别在河南、河北测区布设2个检校场，每个检校场挑选摄区中的三条相邻航线的一部分，每条航线上有12个连续像对，航线重叠和旁向重叠均按正长叠度设计；每个固定检校场内布设4个平面、高程控制点，点位与像片边缘不小于1.5厘米，
在进行检校场控制点测量的同时，还在检校场范围内明显地物处至少布设2个检查点，便于检校场空三结果的检核，
(3)GPS测量；航摄开始前完成所有检校点和检校场附带点的布设，其观测可在航摄前后进行。每时段结束后要及时下载数据，完成数据的转换，检查和备份工作。观测时量取GPS天线高，填写观测手等。测量前、测量中和测量后应分时段记录观测手得，三次量测仪器高至毫米级，较差小于等于2毫米，基站上和机载的GPS接收机采用双频静态同步观测，观测时采样间隔设为0.5s~1s，观测时间从飞机滑行前 20min到降落静止后15min，一般长4h～6h，GPS设定卫星截止高度角为5°～10°。每个检校场单独联测成一个GPS网，该网和就近的1个基准站联测。基准站应和GPS网内与基准站相近的2个点同步联测，
4结语
航摄数据结果显示，将IMU/DGPS辅助航测技术应用于该项目中取得良好效果。但是由于一些客观原因，造成某些测站需要进行重测，增加了工作量。所以，在今后的航测工作中应进一步采取措
施，提高计算精度，推动我国航空摄影测量产业的升级。参考文献
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