成功案例

东胜摄区IMU/DGPS辅助航空摄影

2020-07-09 中勘 16

一、基本概

1. 任务及主要工作内容

受中国国土资源航空物探遥感中心委托,我公司承担东胜摄区IMU/DGPS辅助航空摄影地面控制点测量任务。

主要工作量为联测两个基站点、一个检校场6个检校点和一个加密样区30个检测点的三维坐标。用于校正IMU/DGPS导航和差分定位的精度,解求外方位元素以及检核最终成图精度。

两个基站点位于陕西省榆林市民航机场。

检校场位于榆林市及其南北郊区一带。布设两条航线,点距航向15km,旁向5km。

验证样区位于陕西省神木县与内蒙古自治区伊金霍洛旗交界处。范围为一个完整的十万图幅,图号10-49-28。

2. 测区自然地理概况

摄区位于内蒙古自治区、陕西省、山西省三省交界地带。南部地处陕北黄土丘陵向草原荒漠过渡区;北部地处毛乌素沙漠北缘,多属丘陵沟壑和半流动沙质区。地势西北高、东南低,平均海拔1000米至1500米。

气候属暖温带和温带半干旱大陆性季风气候,冬长夏短,四季分明。寒暑变化剧烈,气候干燥。日较差大,无霜期短,年日照时数在2740-3100小时之间,年平均气温8℃左右,平均降水390毫米左右,无霜期128天左右。

3. 资料利用情况

3.1 平面控制资料

区内分布有国家GPS_B级网点以及国家Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等三角点,WGS84坐标可作为GPS网的WGS84起算坐标,1980西安坐标系坐标可作为与国家坐标系之间转换的基准坐标。

全区利用的平面控制点如下:

点号

等级

1980西安坐标

备注

纵坐标

横坐标

正常高

CLTL

4354260.XX

19381618.XX

1511.X

赤老兔梁

SHJX

4324942.XX

19395549.XX

1245.X

红碱西

SSSL

4239371.XX

19401211.XX

1281.X

山神楼

SLHL

4234432.XX

19386045.XX

1173.X

刘合梁

点号

等级

WGS84大地坐标

备注

纬度(dd.mmsssssss)

经度(ddd.mmsssssss)

大地高

GT12

B

38.14XXXXXXX

109.29XXXXXXX

1191.XXXXX


3.2 高程控制资料

摄区内分布有国家测绘局第一大地测量队经二期复测的东胜-绥德Ⅰ等水准路线,作为水准联测的起闭点。

全区利用的水准点如下:

点号

点名

正常高

点号

点名

正常高

BY45

Ⅰ包榆45

1117.XXX

DS51

Ⅰ东绥51

1104.XXX

BX42

Ⅰ包咸42

1327.XXX

BX43

Ⅰ包咸43

1322.XXX

BX46

Ⅰ包咸46

1315.XXX

BX48

Ⅰ包咸48

1238.XXX

BX50

Ⅰ包咸50

1256.XXX

BX66

Ⅰ包咸66

1120.XXX

BX72

Ⅰ包咸72

1060.XXX

BX73

Ⅰ包咸73

1074.XXX

4. 工作进度及投入设备

本项目投入1GPS测量小组、2个水准测量小组,组成13人的测量分队,分头完成GPS控制测量和水准联测任务。

投入的主要设备有:

序号

设备及软件名称

型号/版本

数量

精度指标

用途

1

GPS接收机

TRIMBLE

5700

4

5mm + 0.5ppm RMS(H)

5mm + 1 ppm RMS  (V)

GPS测量

2

水准仪

DS3

2

±2mm / Km

水准测量

3

笔记本电脑

Benq

2

P4 系列

内业计算

4

TGO 软件

V1.62

1


GPS数据处理

5

NASE平差软件

V3.0

1


水准计算

6

吉普车

BJ2024

1


运输

二、主要技术依据

1.作业依据

aGB12341901:250001:500001:100000地形图航空摄影测量外业规范》;

b、GB 12340-901:250001:500001:100000地形图航空摄影测量内业规范》;

c、GB/T 18314-2001《全球定位系统(GPS)测量规范》;

d、《GPS辅助航空摄影技术规定(试行)》,国家测绘局;

e、《1:100001:50000地形图IMU/DGPS辅助航空摄影技术规定(试行)》,国家测绘局;

f、GB 12898-91《国家三、四等水准测量规范》;

g、CH 8016-95《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》;

h、CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》;

i、CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》;

j、本项目专业技术设计书。

2. 坐标系统和高程基准

GPS测量采用WGS84大地坐标系。

平面坐标系统采用1980西安坐标系。

高程系统采用1985国家高程基

控制点坐标提供WGS84和1980西安坐标系两套成果。高程基站点提供四等水准高程,检校点和15个检测点提供等外水准高程,其余15个检测点提供CQG2000高程成果。

三、工作方法技术

1. 地面控制点的布设

1.1 基准站

两个基站点均位于榆林市民航机场。以四个字符编号,前两个字符以摄区名称“东胜”第一个拼音字母“DS”表示,后两个字符以阿拉伯数字序号表示,如 DS01、DS02分别表示基站点1和基站点2。

基站点均填写点之记,布设固定标志,并在实地用油漆喷涂点名。

基站点按北方向为上拍摄了点位数码像片。

1.2 检校点

检校场位于榆林市及其南北郊区一带。点名按4个字符编号,前两个字符以检校场所在地“榆林”第一个拼音字母“YL”表示,后两个字符以阿拉伯数字序号表示,如 YL01、YL02、YL03、YL04、YL05、YL06表示检校场的1号点、2号点、3号点、4号点、5号点、6号点。检校点选择成像清晰明显、利于航片内业判读的明显地物进行实地判刺并打木桩或钢钉作标记

检校点均按北方向为上拍摄点位数码像片。

1.3 检测点

验证样区位于陕西省神木县与内蒙古自治区伊金霍洛旗交界处。范围为一个完整的十万图幅,图号10-49-28。检测点按4位字符编号,从JC01JC02JC03一直编到JC30

在航摄影像上清晰明显,利于航片内业判读的地方均匀布设检测点30个。检测点实地判刺并打钢钉或木桩。

检测点均按北方向为上拍摄点位数码像片。

2. 检校点和检测点的整饰

刺点均在像片背面进行整饰。高于地面的刺点目标量注顶部与地面的比高至0.1,且在像片反面整饰中加以说明。选择在陡坎等地物边缘的点,在像片反面整饰注明刺点在坎上或坎下,并量注比高至0.1米,在反面整饰中注明。

像片的刺点误差小于像片上0.1mm,刺孔直径小于0.1mm,并要刺透。刺偏时换片重刺,不允许有双孔。全部像控点经第二人实地检查。

像片正面用直径7mm,线划粗为0.2mm的红色空心圆圈表示点位,在空心圆圈下边注明点号,像片的反面实地绘制点位略图,说明刺点位置。略图大小为2cm×2cm。像片反面整饰一律用铅笔,形状和大小与正面相同。做到点位、略图、说明三者一致。

刺点者、检查者均在像片反面签名。

3.控制点平面测量

3.1 野外观测

控制点平面位置测量使用Trimble 5700按静态定位和快速静态定位模式观测。在控制点上严格对中整平接收机,使每点对中误差小于3mm,观测前后量取天线高各一次,取其平均值作为天线高度并作相应记录。

联测中基站点和检校点单独组网观测,检测点单独组网观测,最后两网进行连接,全网共联测GPS_B级点1个、大地点4个。

控制点组网观测时满足以下要求:

时段数

时段长度

数据采样间隔

最少卫星数

卫星截止高度角

1

2小时

15秒

4颗

5度

两网连接时满足以下要求:

时段数

时段长度

数据采样间隔

最少卫星数

卫星截止高度角

1

4小时

15秒

4颗

5度

基站点和检校点组网联测见下图:

图片关键词

检测点组网联测见下图:

图片关键词

全网联测见下图:


图片关键词


3.2平差计算

将野外观测数据检查无误后,使用随机Trimble Geomatics Office v1.62软件进行基线解算,并全面分析基线质量,然后将全部选用的基线在WGS84坐标系中进行无约束平差,检查GPS网的内符合精度,对不可靠或质量低的基线进行补测,待无约束平差合格后进行二维约束平差,并输出各项精度指标。其结果见《东胜摄区GPS控制网平差报告》。

4. 控制点高程测量

两个基站点联测了四等水准高程,6个检校点和15个加密样区检测点进行了等外水准联测。其余控制点的高程采用CQG2000成果计算其高程。

4.1四等水准测量

四等水准测量按附合路线施测。由于点位分散,相距较远,根据水准点分布情况分别进行单个或多个点的水准测量,就近选取高等级水准点作为起闭点。两个基站点以及路线上两个检校点联测了四等水准高程。四等水准观测时满足以下要求:

等级

附合路线长度(km)

视线长度(m)

前后视距较差(m)

前后视累积差(m)

视线高度

红黑面读数差

(mm)

红黑面高差较差(mm)

检测间歇点高差的差

(mm)

四等

80

≤100

≤3

≤10

0.3

≤3

≤5

≤5

本摄区施测的四等水准路线如下:

路线号

起点

路线点

闭合点

1

Ⅰ包咸73

YL03、YL06、DS01、DS02

Ⅰ包咸72

4.2 等外水准测量

对检校场4个检校点、加密样区15个检测点联测了等外水准,等外水准以附合路线或节点网的形式施测。等外水准观测时满足以下要求:

等级

附合路线长度(km)

视线长度(m)

前后视距较差(m)

前后视累积差(m)

视线高度

红黑面读数差

(mm)

红黑面高差较差(mm)

路线闭合差

等外

40

≤100

≤20

≤100

0.3

≤4

≤6

±40

图片关键词


本摄区施测的等外水准路线如下:

路线号

起点

路线点

闭合点

1

Ⅰ东绥51

YL02、YL05

Ⅰ包咸66

2

Ⅰ包榆45

YL01、YL04

Ⅰ包咸66

3

Ⅰ包咸50

JC05、JC04

Ⅰ包咸48

4

Ⅰ包咸48

JC06、JC07、JC13、JC12、JC11

Ⅰ包咸46

5

Ⅰ包咸43

JC18、JC19、JC20、JC22

Ⅰ包咸42

6

Ⅰ包咸42

JC23、JC28、JC27、JC29

Ⅰ包咸42

东胜基站与检校场水准联测路线如下:

图片关键词

验证样区水准联测路线如下:

图片关键词

4.3 CQG2000成果

对加密样区15个检测点的高程,根据其WGS84坐标利用CQG2000数据解算其高程。其成果如下:

点号

纬度

经度

大地高

正常高

高程异常

JC01

39.015543703

109.280021724

1277.177

1307.345

-30.168

JC02

39.022483120

109.333108228

1283.051

1312.724

-29.673

JC03

39.020592565

109.375708829

1379.492

1408.969

-29.477

JC08

39.072236101

109.295507470

1334.341

1364.319

-29.978

JC09

39.061622906

109.345371590

1280.256

1309.764

-29.508

JC10

39.065827891

109.391996727

1256.443

1285.907

-29.464

JC14

39.071222681

110.001791477

1247.121

1275.402

-28.281

JC15

39.124513567

109.281159498

1373.313

1403.422

-30.109

JC16

39.122579592

109.340336351

1389.464

1419.064

-29.600

JC17

39.115149326

109.401153717

1308.747

1338.126

-29.379

JC21

39.113336548

110.010330713

1291.044

1319.258

-28.214

JC24

39.192384969

109.282669585

1335.472

1365.469

-29.997

JC25

39.190118399

109.340212045

1386.489

1415.925

-29.436

JC26

39.195178362

109.395649019

1476.920

1506.175

-29.255

JC30

39.185875281

109.581983373

1325.457

1353.763

-28.306

4.4 记簿要求

水准测量采用手工记簿的方式记录并严格按相应的作业规范执行。当水准路线分别记于不同的手簿时,在备注栏内注记“后转”和“前接”。

4.5 平差计算

水准测量的高差不加标尺长度误差改正和正常水准面不平行改正。高程测量的数据采用清华大学NASEW软件严密平差。成果为1985国家高程基准高程,计算中的数值取位按相应规范执行,最终成果取至小数点后三位。平差成果见《东胜摄区四等水准网平差报告》和《东胜摄区等外水准网平差报告》。

 

四、控制点的精度统计

1. 平面精度

 

X方向

Y方向

Ms

最大水平误差

0.013m

0.009m

0.016m

2. 高程精度

等级

最大点位误差

最大点间误差

四等

0.011m

0.008m

等外

0.042m

0.034m

五、提交成果资料

1、IMU/DGPS辅助航空摄影地面控制点测量技术设计书;

2、IMU/DGPS辅助航空摄影地面控制点测量技术总结报告;

3、观测数据资料检查报告;

4、基准站GPS观测数据(包括原始数据和RINEX数据);

5、基准站点之记、观测手簿;

6、检校场控制点GPS观测数据(包括原始数据和RINEX数据);

7、检校场控制点GPS点之记、观测手簿;

8、检测点GPS观测数据(包括原始数据和RINEX数据);

9、检测点GPS观测手簿;

10、航摄外业测量刺点片1份(包括:检校场控制点和检测点);

11、摄区测站信息表;

12、联测国家大地点的GPS观测数据(包括原始数据和RINEX数据);

13、联测国家大地点坐标成果、GPS观测手簿;

14、联测国家大地点的GPS计算数据成果(包括基准站、部分检测点的WGS-84坐标系和1980西安坐标系平差成果);

15、平面联测网图;

16、水准联测记录手簿;

17、水准联测计算及成果(包括检核和平差计算);

18、水准网平差报告;

19、水准路线图;

20、GPS控制网平差报告;

21、基准站、地标点、检校场控制点、检测点坐标成果(WGS-84坐标系、1980西安坐标系);

22、设备检定资料(IMU/DGPSGPS、水准仪、全站仪等);

23、基站点、检校点、检测点数码相片。