GPS在航空攝影測量中的精度探討

王堃昊

（遼寧省自然資源事務服務中心，遼寧沈陽 110032）

利用GPS定位衛星，在全球范圍內實時進行定位、導航的系統，稱為全球衛星定位系統，簡稱GPS。是具有全方位、全天候、全時段、高精度的衛星導航系統，能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息，是衛星通信技術在導航領域的應用典范，極大地提高了地球社會的信息化水平，有力地推動了數字經濟的發展。

一、GPS攝影測量

1.GPS測量的原理

隨著我國社會不斷進步，科技不斷發展，GPS技術已延伸到各個領域，并取得了良好的成效。對于GPS在航空攝影中的應用來說，也是非常突出的。

GPS的攝影測量就是通過GPS技術來獲取被測量物體的形狀、位置、大小等相關信息和數據，從而進一步對該物體進行研究，了解和掌握物體的特征和關系。GPS攝影測量技術已經代替了傳統的測距、測角方式，更好地促進了攝影測量的質量和效率。GPS的測量原理相對來說還是較為復雜的，是通過對三維幾何坐標進行測量，以三角測量的方式測量地面的坐標，對像點坐標進行測量和拍攝，進行充分的運算后，解出加密點的地理坐標，從而獲得最終的測量數據。只要是具備良好的信號，通過GPS攝影測量技術，都可以精準的將測量點的經緯度進行定位，并通過拍攝照片保留拍攝點的重要信息和數據[1]。

2.GPS測量的優勢

GPS測量有其獨有的優勢，不僅可以更好地提升攝影測量的精準度，提升測量的速度，還可以使測量的工作效率和質量得到有效的提升。在應用GPS測量之前，都是用傳統的測量方式對攝影地面的測量點進行測量，其中包括經緯儀、全站儀以及測距儀等工具的使用。這些傳統的攝影測量工具雖然可以滿足攝影測量的需要，但是卻有著必須滿足控制點之間相通視的缺點，否則就難以進行攝影測量工作。對于一些測量高程變化較大的地區，在受到地勢等因素的影響下，這些傳統的攝影測量技術和工具就難以順利進行攝影測量，從而嚴重影響了攝影測量的工作效率和精準度，限制了攝影測量工作的提升和發展。但是隨著GPS測量技術的應用，這些問題就迎刃而解。GPS技術在測量過程中不需要控制點，彌補了傳統攝影測量技術的不足，更好地實現攝影測量工作，促進攝影測量效率和質量的提升[2]。

二、GPS在航空攝影測量中的應用

1.GPS在航外控制聯測拍攝中的方法

GPS技術在航外控制聯測拍攝過程中，一定要做好以下幾個方面：

(1)GPS技術在應用時，要在保證航拍的基礎上，所獲得的相片資源要符合相關技術要求。

(2)在完成航拍照片處理工作后，對相應的控制點聯測工作進行妥善的處置。

(3)在進行選點工作時，要以像控點作為具體布設方案的依據，同時要做好業內平差計算，將外業數據檢核工作進行妥善處理[3]。

2.GPS輔助空中三角測量工作過程

對于GPS輔助空中三角測量工作來說，主要就是航攝準備工作以及航攝過程中的主要工作兩方面來展開分析。第一，在航攝準備工作方面來說，首先要確定機載高動態GPS的天線類型，確保保障期沒有違背相關的航空產品標準；其次，是要在飛機上安裝好GPS天線，確保安裝的準確性；最后，要將攝影機在相位天線的正下方進行固定，利用放大器將接收機與GPS天線進行連接。同時，還要時刻關注和測定GPS接收天線的相位中心與投影中心的偏心情況，確保航攝工作準備的準確充分。做好相關的準備工作后，在進行航攝期間和過程中，也要做到以下幾點：首先是要以拍攝區范圍來進行基準站的布設工作，將站間距離控制在四十千米范圍以內；其次是要在設定的航線之內進行飛行拍攝；最后要加裝相應的垂直架構，以確保空中三角網更加穩定以及可解[4]。

3.機載GPS天線偏心分量測定

在進行GPS動態定位解算后，可以獲得一定間隔的、連續的坐標序列，想要對攝站位置進行精確地測量，不僅要對偏心矢量進行測定，同時還要對GPS有規律的坐標數列進行內插。找到攝影瞬間天線相位中心的位置，在進行航空飛行過程中，在攝影瞬間航空攝影機會發出一個脈沖，將GPS接收機輸出的秒脈沖進行計算處理，將原有的曝光時間轉化為GPS時間，從而對攝影站的位置進行準確的計算。

4.地面基準站聯測

為了使GPS航空攝影順利進行，降低其他不必要因素的干擾，在準基站上要架設必要的儀器。在八小時、二十四小時各觀測一次，分別取得不同的數據，并對相應的數據進行收集和下載，再進行格式轉換，進行數據質量的檢查，對收集的數據進行系統的科學的分析。在確定符合相應的標準后再通過GPS進行航空攝影三角測量。通常情況下，所收集的數據利用率都是百分之百的，在沒有外界其他因素干擾的情況下，觀測數據的可靠性非常高[5]。

5.對空地標點觀測

通過架設基準站對基準點進行長時間的觀測，地標點進行觀測兩個小時，在對空地標點距離基準站距離超過一百千米的時候，要根據實際情況適當的延長對空地標點進行觀測的時間。具體時長應控制在兩個小時到四個小時之間，以確保地標點坐標可以滿足像控點的精度要求。對于地面基準站聯測數據也是一樣的要求，要對空地標點觀測數據質量以及數據預處理軟件進行檢驗和處理，可以更好地保證觀察數據觀測的結果與設計相符，更好地滿足設計的要求。

6.基準站高程聯測

對于基準站高程聯測來說，具體的操作方法如下：首先要用四等水精準度施測到建筑物的附近固定點，然后再利用電磁波高程導線的方法進行測量，以此來實現基準站高程聯測的目的和效果。同時，在此過程中，還要對基準站高程測量的數據進行嚴格的檢驗和處理，在保證基準站高程聯測的各項數據都符合精度指標的情況下，才能更好地滿足基準站高程聯測的設計要求。

7.監測點的觀測

想要對GPS攝影測量技術應用效果和測量質量進行檢驗，就要在獲得航空攝影相片之后，在加密區內選擇地形較為明顯且可以對圖邊進行控制的地物點設置為地標點，然后再選擇一定數量的地物點作為檢測點，對這些檢測點進行GPS數據觀察。其中大部分的點位都要距離基準站一百千米，對于每一個點位的和基準站進行聯測的時間都要超過三個小時，數據采樣的時間間隔控制在三十秒，衛星數量和衛星截止高度也要根據實際情況進行合理的控制和確定，以確保檢測點觀測的數據都能符合項目設計的要求，同時可以更好地提升GPS航空攝影測量的質量和水平。

三、結語

綜上所述，GPS在航空攝影測量中有著至關重要的作用，隨著科學技術水平不斷提升，GPS技術也在航空攝影測量中有著更加良好的應用，對提升航空攝影測量精度貢獻了力量。GPS技術的應用，有效的降低了生產成本，提升了測量的質量和效率，為航空攝影測量的發展提供了良好的契機。因此，對于GPS技術要不斷創新和優化，更好地提升測量效果。