GPS辅助空中三角测量原理及应用 (2008 年度畅销榜NO.48718 )

本书系统地总结和阐述GPS辅助空中三角测量的基本原理和主要技术措施，通过近五年来在全国范围内所获取的大量实际航摄资料的处理进行充分的试验验证，从理论与试验两个方面深入研究GPS辅助空中三角测量的数学模型、特定技术和质量，并将最新理论研究成果充实到软件开发实践中，为GPS辅助空中三角测量在我国大规模推广应用奠定了理论基础。
本书可供有关领域从事科研、教学和生产的科技人员以及高等学校师生学习参考使用。

第一章 绪论
1.1 从摄影测量学名称的演变看空中三角测量的发展
1.2 GPS辅助空中三角测量的兴起与成就
1.3 本书的研究目标
第二章 航摄仪摄站坐标的测定
2.1 GPS全球定位系统简述
2.2 带GPS信号接收机的航空摄影系统
2.3 动态GPS定位测定航摄仪摄站空间位置
2.4 机载GPS天线相位中心与航摄仪投影中心的几何关系
2.5 GPS摄站坐标观测方程
第三章 CPS辅助航摄仪内方位元素的测定
3.1 问题的提出
3.2 GPS辅助航摄仪内方位元素测定的基本理论
3.3 WildRC-20航摄仪内方位元素的测定
第四章 GPS辅助光束法区域网平差
4.1 GPS辅助光束法区域网平差的原理
4.2 在中国的试验及其结果分析
第五章 GPS辅助光束法平差系统WuCAPSGes
5.1 WuCAPSGps系统的开发历程
5.2 WuCAPSGes系统的基本功能
5.3 WuCAPScps系统的主要特点
5.4 WuCAPSGps系统的数据流程
第六章 CPS辅助光束法平差的质量
6.1 GPS辅助光束法平差的精度测度
6.2 GPS辅助光束法平差的可靠性测度
6.3 区域网GPS辅助光束法平差的质量
6.4 单航线GPS辅助光束法平差的质量
6.5 双航线GPS辅助光束法平差的质量
6.6 不同大小区域网GPS辅助光束法平差的理论精度
第七章 GPS辅助光束法平差的几个问题
7.1 系统空间偏移的处理
7.2 地球曲率的改正
7.3 观测值权的自动确定
7.4 无初始化动态GPS定位数据的利用
7.5 GPS辅助全自动空中三角测量
参考文献
后记

GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem)、遥感(RemoteSensing)和地理信息系统(Geographic lnformation System)被通称为“3S”技术，它们的集成是当代摄影测量与遥感学科最重要的发展方向之一。GPS辅助空中三角测量是其中机载集成的一个典型例子，已成为当代解析空中三角测量发展的前沿课题，是摄影测量与非摄影测量观测值联合平差中最具吸引力和实用价值的一个分支，80—90年代曾是国际摄影测量界的一个研究热点。它是继GPS在大地测量中取得革命性成就之后，在摄影测量领域所取得的又一具有划时代意义的成果。该技术的成熟与成功应用必将为摄影测量向全自动化和智能化方向发展奠定基础，为空间数据基础设施和数字地球的建立提供最有效的数据获取手段。 长期以来，人们一直追求航空航天摄影测量能摆脱依赖地面控制的“摄影一外业连测一内业测图”的长周期作业模式。利用机载GPS信号接收机和地面固定点的载波相位差分法可以测定摄影中心的三维坐标，将它们作为观测值参加空中三角测量平差可以大大减少甚至免除地面控制工作。 80年代初，西方一些发达国家率先研究GPS辅助空中三角测量的理论并进行模拟试验，迄今已持续了20个春秋，无论是理论上还是在实际应用方面都取得了令人瞩目的成就。自1990年以来，袁修孝博士一直从事GPS辅助空中三角测量技术的研究。本书是作者对这一发展方向所取得最新研究成果的系统而全面的总结。书中用简洁的语言系统地阐述了GPS辅助空中三角测量的原理、主要技术措施和质量控制方法，全面地总结了近十年来作者利用自行研制的软件和技术方案进行实际试验和生产的结果，详细地介绍了试验过程中所遇到的技术难题和理论上的解决方法及实际效果。 本书从机载GPS天线相位中心与航摄仪投影中心的几何关系出发，导出了GPS摄站坐标观测值误差方程，建立了GPS辅助空中三角测量的基础方程。在分析获取像片内外方位元素的传统方法——航摄仪内方位元素主要由实验室采用物理方法检定，像片外方位元素主要依靠空中三角测量和大量地面控制点间接解求——理论前提的基础上，阐述了利用GPS像片定向数据辅助航摄仪内方位元素测定的新方法，可解决内、外方位元素在摄影测量平差中一并解求时所产生的强相关，为航摄仪的检定只有实验室静态测试的唯一方法开辟了新的途径。这方面的研究成果曾获得1996年国际摄影测量与遥感学会(1SPRS)维也纳大会“青年作者最佳论文奖”。 利用动态GPS定位技术获取航摄仪摄站坐标要求在航空摄影起飞前和着陆后进行一段相当长时间的初始化和静态测量并最好保持一个架次内GPS信号连续。为了方便于实际作业，本书介绍了一种按航线解求摄站坐标而无需初始化的GPS动态定位方法，大大放宽了对动态载波相位差分GPS测量方法的要求，实现GPS辅助空中三角测量可按常规方式进行航空摄影，从而又给出了一种处理各航带间GPS信号不连续或失锁的实用方法。 GPS辅助光束法区域网平差时，需在测区的四角布设4个乎高地面控制点，在区域两端敷设两条垂直构架航线或者是在区域两端垂直于航线方向布设两排地面高程控制点。对于这种已成共识并被普遍采用的地面控制方案，书中从区域网平差的理论精度和可靠性分析人手，为其找到了理论依据。在此基础上，深人讨论了GPS数据在单航线航空摄影测量加密中的应用可行性及其可操作性。 数字摄影测量与GPS和GIS集成的道路是摄影测量与遥感发展的必由之路，全数字化和全自动化是人们追求的目标。当今的自动空中三角测量还需作业员直接在计算机屏幕上对地面控制点影像进行判识并精确手工定位，无法实现真正的全自动像点坐标量测，若利用GPS辅助数据来减少或完全取代地面控制点进行空中三角测量，可极大地节省手工量测的工作量，从而提高数字摄影测量工作站的效率和自动化程度。本书对GPS辅助的全自动空中三角测量进行了成功试验并给出了试验结果。 理论与实践相结合，用试验检核理论研究成果，在试验中发现新问题并探寻理论上的解决办法，是本书的一大特色。书中采用精选自全国极具代表性的5个约70000km疆域的实际试验和生产区域，涵盖由平地至高山区各种地形从1：500到1：50000各种比例尺地形测图的航摄资料，对区域网平差过程中出现的诸多问题进行了深入的理论探讨和特殊的技术处理，详细介绍了具体的作业方案。经利用自行研制的动态GPS定位软件GPSkin和GPS辅助光束法区域网平差软件WuCAPSces进行计算，获得了满足我国现行《航空摄影测量规范》的加密结果。书中的许多建设性结论与建议对GPS辅助空中三角测量技术的理论研究、实际应用和我国“GPS辅助空中三角测量规范”的制定具有指导意义和实用价值。 综观全书，内容翔实，结构严谨，说理透彻，系统性强，确是一部不可多得的、理论与实践结合得很好的著作。尽管数字化和信息化步伐已迈得很大，但利用GPS和空中三角测量的结合解决遥感的对地定位，仍然是一个理论和技术难度都很大的问题。相信这本书的出版将推动我国GPS辅助空中三角测量技术的广泛应用，并有助于从事相关研究和实际工作的人们更好地理解和掌握这一高新技术。

袁修孝，工学博士，教授，1963年12月6日生，湖北省阳新县人。 1985年毕业于武汉测绘学院航空摄影测量专业后留校任教，一直从事摄影测量的教学和科研工作。1993年破格晋升为副教授，1997年破格晋升为摄影测量教授。现为湖北省“有突出贡献中青年专家”，国家测绘局“跨世纪学术和技术带头人”，武汉市“技术经济咨询专家库专家”，中国测绘学会、湖北省测绘学会摄影测量与遥感专业委员会委员。主要研究方向为高精度摄影测量定位理论与方法、数字图像处理等。作为课题组骨干成员完成了国家863高技术发展计划、国家自然科学基金和国家测绘局测绘科技发展基金等重大项目八个，多项研究成果达到国际先进水平。曾获得过“国家科学技术进步奖”二等奖、“测绘科技进步奖”一、二等奖、霍英东教育基金会“全国高等院校青年教师奖(研究类)”二等奖各一项，被授予“首届湖北省优秀科技工作者”、“武汉测绘科技大学青年科技十佳”荣誉称号。所完成的硕士论文《基于相位差分的GPS辅助光束法联合平差》获中国测绘学会1995—1996年度优秀硕士论文、博士论文《GPS辅助空中三角测量及其质量控制》入选2001年全国优秀博士学位论