苏永奇

摘 要：该文以POS辅助航空摄影测量和内业数据处理为研究对象，论文首先分析了POS的工作原理，进而探讨了以内蒙古某地区航摄测量为背景的POS辅助航摄测量试验，论文详细探讨了整个试验的流程和方法，给出了试验结论，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：POS 航空摄影测量 辅助 试验 RC-30

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0066-02

随着航空摄影测量技术和惯性导航技术的发展，一种新的方法开始应用于航空摄影测量——定位定向系统（Position and Orientation System，简称POS系统）辅助航空摄影。机载POS系统集GPS技术与惯性导航技术于一体，使准确地获取航摄相机曝光时刻的外方位元素（GPS测量得到位置参数，惯性导航系统得到姿态参数）成为可能，从而实现了无（或少量）地面控制点，甚至无需空中三角测量加密工序，即可直接定向测图，从而大大缩短航空摄影作业周期、提高生产效率、降低成本。因此，POS系统的出现，将从根本上改变传统航空摄影的方法，进而引起航空摄影理论与技术的重大飞跃。随着计算机技术的发展及其惯性、GPS器件精度水平的提高，POS无论定位定向精度还是实时数据处理能力都会有质的提高，将会在航空摄影测绘方面发挥越来越重要的作用。POS系统高精度定位定向技术是POS系统应用的关键技术，它的研究可以极大的推动POS系统的发展。

1 试验概况

POSAV510辅助RC30相机在2006年内蒙古地区进行了两次试验飞行。根据试验的目的和技术要求，结合实际工作的需要选定试验测区。测区内分布有水系河流、城镇市区、山区和主要交通道路等典型地形地貌，较有利于对设备精度的评估。选择了1：10000和1：40000两个摄影比例尺。如表1所示。

2 试验区控制点的布设

为了对POS的精度作出客观的评估，在内蒙古某试验区内根据《GB/T13977-921：5000、1：10000地形图航空摄影测量外业规范》、《GB/T13990-92 1：5000、1：10000地形图航空摄影测量内业规范》、《P0S/TRACKER系统应用航空摄影试飞方案》技术设计书进行试验区控制点布设。

2.1 A区控制点布设方案

根据《POS/TRACKER系统试验区航空摄影技术设计书》要求，A区范围覆盖6幅（3x2）1：50000地形图。依据关于1：50000比例尺成图丘陵地和山地的区域网布点及构架航线的布点要求，A区控制点布设如图1所示。

2.2 B区控制点布设方案

根据《POS/TRACKER系统试验区航空摄影技术设计书》要求，B区范围覆盖2幅（1*2）1：10000地形图。关于1：10000比例尺成图平地的区域网布点要求，同时结合检校场控制点布设要求。B区控制点布设如图2所示。

为了提高量测精度，在像片上更准确地判别出控制点的位置，本次试验在B区采用了先布控后飞行的方法。根据控制点周围的环境情况，对B区100平方公里内的42个控制点分别用埋石、砸木桩及铁钉的方法将控制点标记到位，其中大标石6个（预计作为检校场控制点永久保留）、小标石11个、木桩19个、铁钉6个。为了使控制点在像片上容易判别，飞行前对测区100平方公里内的42个控制点进行标志布设。根据控制点的情况，采用l m×l m的标志布和刷漆等办法，在飞机起飞前将标布设到位。

3 基准站布设

为保证POS辅助航空摄影飞行，需要在测区内布设基准站。考虑到基准站观测数据备份和检核，根据测区大小和试验为中、小比例尺航摄的特点，按照GB/T18314与GJB2228-1994规定的GPS基准站选址原则，结合已知大地测量控制成果，并经过现场踏勘，在摄区内布设1个地面GPS基准站。同时为了验证基准站距离对测量精度的影响，在宝鸡（距测区约200 km）和郑州（距测区约500 km）地区分别布设长基线和超长基线GPS基准站。

4 航摄飞行

根据《POS/TRACKER系统试验区航空摄影技术设计书》和《POS/TRACKER系统试验区航空摄影实施计划》，共飞行5架次，完成了试验区1：10000及1：40000的航摄工作，获取了1：10000、1：40000有效黑白像片323片，l：10000彩色有效像片133片随后再次完成POS辅助RC30相机B区1：10000飞行。

5 POS外方位元素解算

（l）偏心角解算。在1：10000黑白影像扫描完毕，获得检校场像控测量数据以及检校场空三加密数据后，结合POS原始数据及基准站数据，利用PosPac软件中的PosGPs、PosPro及CalQc模块对偏心角进行解算，获得了305 mm镜头进行1：10000飞行时的偏心角。同时解算出152 mm镜头进行1：40000飞行时的偏心角。（2）像片外方位元素的解算。将获得的偏心角输入PosPac软件的PosPEO模块进行解算，获得像片的外方位元素EO。

6 空三处理

由于现有的海拉瓦软件和适普软件都不支持POS数据的空三处理，因此数据后期的空三解算采用了Leica公司的LPS软件。在LPS中建立与EO数据坐标相一致的工程，进行了直接定向法和POS辅助空三法两种方法的试验。

直接定向法。在LPS中建立工程，输入试验区影像，生成缩小片。在自动完成内定向后，在Fiducial orientation and Exterior Orientation Parameter Editor直接输入EO解算出的外方位元素，将其作为确定值，试验区的立体即可完全恢复，最终进行精度检测。POS辅助空三法。前期与直接定向法一致，不过在输入外方位元素后，将其设为初始值，再按直接定向法检测出的精度给出一个外方位元素合适的标准方差。进入Orima软件，通过APM选点，判读合适的控制点，进行平差解算，最后将结果写出。退回到LPS中，进行精度检测。试验进行了仅有连接点无控制的平差、加入1个控制点的平差、加入4个控制点的平差。

7 POS数据直接定向精度分析研究

在内定向结束后，输入RC30的POS数据"按照LPS中影像的数据顺序，依次将其对应的EO数据拷贝到相应的位置，获得POSEO数据直接定向的结果。

（1）200X年B区直接定向，精度已经可以满足1：10000成图要求；（2）200X年B区直接定向，平面精度可以满足1：10000成图要求，但高程精度超限。这是因为我国的外业大地高均为ITRF97或与其相似的框架下的大地高，而我们所采用的EO数据的大地高是初始WGS84的大地高，两者之间有固定差，在引入一个控制点平差后，高程精度马上符合精度要求。

8 结论

通过本次课题试验精度分析，POS辅助RC3相机航摄，在成小于1：10000地形图时，可采用直接定向的方法。在成1：10000或更大比例尺地形图时，应采用POS辅助空中三角测量的方法。

参考文献

[1] GB/T 19294-2003.航空摄影技术设计规范[S].

[2] GB/T 15661.1：5000 1：10000 1：25000 1：50000 1：100000地形图航空摄影规范[S].

[3] GB/T 13990-1992.1：5000、1：10000地形图航空摄影测量内业规范[S].