Угломерный орбитальный метод определения геодезических координат точек местности

Баушев С.В., Гнусарев Н.В., Козин Е.В. Угломерный орбитальный метод определения геодезических координат точек местности // Информация и космос, 4, 2007.


Верификация метода

Авторами была проведена проверка работоспособности и возможности применения предлагаемого метода. В качестве сравниваемого метода был выбран известный аналитический фототриангуляционный метод. Сущность проверки состояла в следующем: были выполнены угломерные измерения для четырех контрольных точек с априори известными геодезическими ко-ординатами, расположенных в центрах четырех квадрантов снимка на кадровом и щелевом изображениях (ширина фильма 40 см, фокусное расстояние 3000 мм). Вычисленные значения геодезической высоты точек местности как основы рельефа местности представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. - Значения геодезической высоты точек местности, полученные предлагаемым методом.

  Значение геодезической высоты, м
1-я точка 2-я точка 3-я точка 4-я точка
Вычисленное 530 549 551 552
Истинное 541 551 563 563
Ошибка, м 11 2 12 11

 

Таблица 2. - Значения геодезической высоты точек местности, полученные фототриангуляционным методом.

  Значение геодезической высоты, м
1-я точка 2-я точка 3-я точка 4-я точка
Вычисленное 534 548 558 555
Истинное 541 551 563 563
Ошибка, м 7 3 5 8

 

Результаты позволяют сделать вывод, что ошибки высот, определенных двумя методами соизмеримы. Точность получения геодезических координат точек местности напрямую зависит от точности задания исходной информации, а именно от информации положения КА на орбите и его угловой ориентации в момент получения кадра (элемента) разнородных изображений.

В интересах обоснования возможных требований к перспективной аппаратуре наблюдения и обработки результатов измерений были проведены исследования влияния ошибки задания исходных данных на конечный результат вычислений. Было пересчитано среднеквадратичное отклонение (СКО) значений исходных данных от истинного значения в СКО значения высоты точки местности от истинного под разными углами визирования с двух КА, находящимися на расстоянии (базисе съемки) В1-2 друг от друга. Результаты вычислений для исходных данных, указанных в таблице 3, представлены в таблицах 4-6.

 

Таблица 3. - СКО значений исходных данных (параметров) от истинных.

№ п/п Параметр СКО
1 Координаты вектора положения КА, м 5
2 Вектор скорости КА, м/с 0,05
3 Плоские прямоугольные координаты точки на снимке, м 5 x 10-5
4 Угловые элементы внешнего ориентирования КА, угл.сек 3
5 Элементы внутреннего ориентирования аппаратуры, м 5 x 10-5

 

Таблица 4. - Значения СКО вычисленных значений геодезических координат от истинных при высоте орбиты Hорб = 200 км.

Расстояние между КА, км Значения СКО
σL, рад σB, рад σH, м σX, м σY, м σZ, м
150 7,5 x 10-7 7,7 x 10-7 19,0 3,5 10,1 3,0
300 5,6 x 10-7 8,9 x 10-7 13,0 2,9 6,7 4,8
450 6,0 x 10-7 11,5 x 10-7 12,0 3,3 6,1 6,5
600 5,5 x 10-7 11,8 x 10-7 12,0 3,4 6,6 6,6
750 5,6 x 10-7 8,9 x 10-7 29,0 3,2 6,4 6,7
900 5,1 x 10-7 7,5 x 10-7 49,0 3,3 6,6 6,7

 

Таблица 5. - Значения СКО вычисленных значений геодезических координат от истинных при высоте орбиты Hорб = 400 км.

Расстояние между КА, км Значения СКО
σL, рад σB, рад σH, м σX, м σY, м σZ, м
150 5,0 x 10-6 4,1 x 10-6 63,0 22,0 67,0 6,0
300 2,7 x 10-6 2,4 x 10-6 33,0 12,0 35,0 7,0
450 2,0 x 10-6 2,2 x 10-6 24,0 9,0 25,0 9,0
600 1,7 x 10-6 2,3 x 10-6 17,0 8,0 21,0 11,0
750 1,6 x 10-6 2,4 x 10-6 15,0 7,0 19,0 13,0
900 1,5 x 10-6 2,7 x 10-6 15,0 7,0 17,0 14,0
1050 1,5 x 10-6 2,9 x 10-6 16,0 8,0 16,0 16,0
1200 1,6 x 10-6 3,2 x 10-6 19,0 8,0 16,0 18,0
1350 1,7 x 10-6 3,5 x 10-6 25,0 11,0 19,0 21,0

 

Таблица 6. - Значения СКО вычисленных значений геодезических координат от истинных при высоте орбиты Hорб = 700 км.

Расстояние между КА, км Значения СКО
σL, рад σB, рад σH, м σX, м σY, м σZ, м
150 5,0 x 10-6 4,1 x 10-6 43,0 22,0 67,0 6,0
300 2,7 x 10-6 2,4 x 10-6 37,0 12,0 35,0 7,0
450 2,0 x 10-6 2,2 x 10-6 33,0 9,0 25,0 9,0
600 1,7 x 10-6 2,3 x 10-6 30,0 8,0 21,0 11,0
750 1,6 x 10-6 2,4 x 10-6 17,0 7,0 19,0 13,0
900 1,5 x 10-6 2,7 x 10-6 15,0 7,0 17,0 14,0
1050 1,5 x 10-6 2,9 x 10-6 15,0 8,0 16,0 16,0
1200 1,6 x 10-6 3,2 x 10-6 14,0 8,0 16,0 18,0
1350 1,7 x 10-6 3,5 x 10-6 16,0 9,0 18,0 20,0
1500 1,7 x 10-6 3,9 x 10-6 23,0 12,0 18,0 21,0

 

В обобщенном виде влияние высоты орбиты и базиса наблюдения на СКО вычисленного значения геодезической высоты точек местности от истинного представлены в виде графиков на рисунке 3.

Влияние показателей съемки на точность вычисления высоты точек местности
Рисунок 3. - Влияние показателей съемки на точность вычисления высоты точек местности.

1 - Hорб = 200 км; 2 - Hорб = 400 км; 3 - Hорб = 700 км;

Анализ полученных данных показывает, что при увеличении до определенных пределов базиса угломерных измерений создаются благоприятные условия для определения высот точек местности. Наиболее точное определение значений геодезической высоты происходит, когда отношение базиса съемки к высоте орбита КА (показатель съемки) В1-2 / Норб приблизительно равно двум.

----- * -----

Таким образом, в статье предложен и исследован научно-методический аппарат решения прямой фотограмметрической задачи по двум разнородным изображениям. Достоинством разработанного метода определения геодезических координат точек местности является то, что фотограмметрическая обработка осуществляется с использованием разнородных по геометрии построения изображений и большая часть математических преобразований осуществляется в угловых величинах, что позволяет расширить спектр существующих и перспективных методов космического картографирования территорий в различных условиях.

Вместе с тем необходимо отметить, что предложенный метод предъявляет высокие требования к точности задания исходных данных. Для устранения этого, возможно лишь временного ограничения, которое будет преодолено в ходе дальнейшего развития космической техники, целесообразно рассмотреть возможность совместной обработки результатов вычислений по совокупности точек местности. Представляется, что построенная линия рельефа местности на основе усреднения (аппроксимации) линии точек высоты будет иметь большую степень адекватности реальности по отношению к точечным вычислениям.

 

<-- Описание метода      <-- Постановка задачи

 

Вверх -->

 

 
История топографии
  Компас  
Новости топографии
 
 

Все права защищены! © Разработка сайта: SVTel-студия E-mail: svtel-studio@yandex.ru