论文部分内容阅读
近十几年来,随着经济社会发展和测绘科学技术进步,测绘地理信息行业发生了翻天覆地的变化,测绘地理信息数据获取方式也发生了巨大改变。快速、经济、高效的测绘地理信息数据获取方式的出现,如导航定位服务、卫星遥感、无人机航测、车载激光测量等技术应用,彻底改变了测绘地理信息传统的作业模式和工作流程。车载移动测量系统作为一种高新的测绘地理信息仪器装备,近年来随着数字城市、智慧城市、地理国情监测等相关工作的不断推进,以及该领域学者们的不断努力,其在测绘地理信息生产中的作用也日益突出。车载移动测量系统是一种兼有定位、测距、测角和摄影功能的系统,集成了GNSS单元、惯性测量单元(IMU)、激光扫描仪、数字相机以及自动控制等技术,以实现对目标区域的空间数据、属性数据以及实景影像等多种信息的快速采集。在实际工程应用中,车载移动测量系统的综合精度始终是最重要的因素。为了确保系统的综合精度,系统作业前需要经过严格的检校,系统检校是数据处理前必须首要解决的问题,是难点,也是关键点,否则,精度无从谈起。本文在推导系统定位模型基础上,总结了系统误差来源,分析了各部分误差对系统精度的影响,提出了单机检校和组合检校方法,并提出系统综合精度的评定指标和评定方法。本文的主要工作和创新点概括如下：1.详细介绍了车载移动测量系统的组成部分、各部分的工作原理和理论基础,阐述了它们在系统中的功能和作用,详细推导了系统的定位模型,分析了系统硬件集成的关键技术。2.分析车载移动测量系统与传感器相关、与系统硬件集成相关的误差来源、性质与处理方法；推导了各项误差模型,定量分析了各项误差对系统综合精度的影响；并通过定位模型从理论上估计系统精度,给系统集成过程中传感器的选择提供参考。3.提出了车载移动测量系统单机检校的概念,利用精度为1×10-11s的铷钟和5×10-11s时间计数器对GNSS接收机的1PPS授时精度进行评定；利用短基线和零基线方法通过GAMIT软件动态解算进行GNSS PPK精度评定；利用GT580型双轴转台和POSLV610进行IMU姿态角精度评定,两种方法结合可以更加准确地评定IMU姿态角精度；利用精度为0.3”的多齿分度台对激光扫描仪进行测角精度评定,该方法精度高、稳定性好、可溯源；根据激光扫描仪的测距检校模型和测角检校模型,通过最小二乘解算相应的检校参数；重点研究了测角法对数字相机进行单机检校,通过测定平行光线的入射角度和其对应像片上的像点坐标,根据镜头畸变平方和最小原则解算出内方位元素和畸变参数,改正后的剩余畸变为0.2个像素,该方法是在实验室内进行,检校条件可控,检校过程标准规范。4.提出了车载移动测量系统组合检校的概念,重点研究了利用手动检校方法、基于控制点的检校方法和基于特征面的检校方法三种方法进行激光扫描仪和IMU的组合检校,基于控制点的检校方法精度最高,可以达到0.001。,手动检校灵活性好、但精度较低；通过点云坐标反算像点坐标,并将像点坐标的色彩信息赋给点云坐标完成激光扫描仪和数字相机的组合检校,点云和影像的套合精度为1-2个像素。5.通过建立永久性的检校场,借助自制的特殊标志和反射片作为特征点,便于点云特征提取,提出车载移动测量系统综合精度评定的指标,利用传统方法获取这些特征点的高精度三维坐标和特征线的长度值作为基准值,通过与系统解算出来的特征点和特征线进行比较,从而完成系统的综合精度评定。并且评价了实际工程应用中系统的精度,研究表明,经过检校后的某车载移动测量系统,其平面精度可以达到0.028m,高程精度为0.019m,从而验证了本文提出的单机检校和组合检校方法的正确性。