ADJUSTMENT FACTORS AND ADJUSTMENT STRUCTURE

In this paper, adjustment factors J and R put forward by professor Zhou Jiangwen are introduced and the nature of the adjustment factors and their role in evaluating adjustment structure is discussed and proved.

基于部分参数约束的粒子加速器隧道控制网平差

为控制隧道控制网平差时的误差累积问题,提高隧道控制网平差精度,设计了3种约束方案。首先,考虑到测站铅垂线之间的不平行性,依据控制网规模计算测站铅垂线与储存环中心铅垂线之间的夹角,在平差时顾及该约束,使平差模型更加严密。然后,为提高隧道控制网的平面精度,使用全站仪对距离较远的控制点进行长边夹角测量,在平差过程中附加长边夹角约束。其次,按照一等水准规范,对隧道地面点进行水准测量,基于水准测量结果,采用最小二乘转换方法,将控制网转换至水平面,进一步提高控制网竖向精度。最后,对周长为1360 m的隧道控制网进行仿真试验。结果表明,顾及测站垂差及水准点高程或高差平差值可提高控制网竖向精度;附加长边夹角约束可提高控制网平面精度;同时顾及测站垂差、长边夹角观测值及水准高程或高差平差值可提高控制点的点位精度,验证了约束条件的有效性。研究成果可为相关工程布设控制网提供参考。

多路绝对激光测距仪精密三维控制网的建立与解算

建立高精度三维控制网是实现大型粒子加速器等精密工程测量的前提条件,目前主要通过间接测量两点间距离或者自由设站实现,而多路绝对激光测距仪可在0.02~30 m范围内直接测量空间中两点间距离,利用高精度绝对测距值可建立高精度的三维测边控制网。基于多路绝对激光测距仪高精度绝对测距性能,建立仅含控制点间距离的秩亏自由网平差模型,通过任意初值选取,应用改进的LM算法迭代求解非线性超定方程组实现坐标概算,得到方程组的一组解作为未知数的近似值进行整网平差,获得高精度控制点坐标。实验数据分析表明,在8 m×3.5 m×2.5 m的实验范围内,建立控制点平均点位精度优于±1.14μm的三维测边网,可满足现代工业生产中对安装定位的高精度需求。

实时水边线船载摄影测量系统研究与开发

针对水边线测绘现有方法存在的高作业风险、高成本等问题,提出一种基于船载摄影的实时水边线测绘新方法。通过数码相机、船用GNSS罗经与IMU集成,研究传感器标定、设备组网、自动化数据采集、数据融合等方法,构建多约束条件的自由网光束法空中三角测量模型,完成实时水边线测绘系统的研发。应用结果表明,100m拍摄距离下,系统绝对定位最大误差为0.258m,中误差为0.128m,精度可满足1:1000及以下比例尺水边线测绘的要求;本系统可切实有效地解决实时水边线测绘现有技术的不足,具有低成本、高精度、高效率、持久续航、一体化等显著优势。

基于光束法自由网平差的无人机影像严格拼接

以稀少控制信息的无人机影像严格拼接为目的,引入光束法自由网平差的原理及计算过程,并推导了相应的误差模型.选择广东省增城市西部两条航带中的4张相邻影像进行试验,利用该方法,解决了在Google Earth中选择的控制信息精度不一致的问题.通过权值的选择,实现了带有坐标及投影信息的无人机影像严格拼接.分析了线元素、角元素与拼接误差的关系,为在稀少控制信息条件下影像的拼接提供理论依据.

林地面积的手持GPS量测

通过秩亏自由网平差原理对手持式GPS接收机测量的坐标值进行平差,旨在提高手持式GPS测量地块面积的精度。实验证明,用秩亏自由网平差法求算面积的精度,有效地考虑了各点的误差,虽然计算过程很复杂,但是通过VisualBasic编制的程序可以很快完成面积计算、精度评定等工作。虽然手持式GPS有一定的定位误差,但是通过皮尺测距有效地控制了其误差,提高了观测精度,可广泛应用于林分面积量测及地类变化监测。

大尺寸高精度三维控制网技术探讨

空间大尺寸机构的位置和姿态测量是诸多领域中不可或缺的必要环节。而传统的一维测量技术在精度、范围和速度上已经无法满足越来越高的需求,因此必须探索新的测量技术和方法。激光跟踪仪的单站坐标测量精度在局部范围内能够达到几十个微米量级,如果要在大尺度空间内同样实现该坐标测量精度,则需要建立全局的精密三维控制网。为了解算控制点全局坐标以及测站的位置和姿态参数,文中基于边角观测值和坐标转换模型建立了激光跟踪仪三维边角网整体平差模型。平差过程中,为了削弱激光跟踪仪测角误差的影响,建立了合理的角度和距离观测值权矩阵,为高精度距离观测值赋予较大的权值,从而对其进行约束。将该方法应用于宝钢不锈钢冷轧厂生产线的安装检测和轧辊轴线平行度测量,基于激光跟踪仪自由设站理论实现大尺寸精密三维控制网的建立,取得了良好效果。

GPS网参数约束平差法研究

简要介绍了参数约束平差的模型,与常规平差方法比较,参数约束平差数据处理简单,易于程序实现,以一GPS网为算例,用参数约束平差法获得了经典自由网平差、秩亏自由网平差、符合网平差的结果。

基于POS的无人机倾斜影像匹配方法

在充分考虑无人机倾斜影像特点的前提下,提出了一套基于POS的无人机倾斜影像匹配策略。在现有匹配方法的基础上,以全球SRTM(shuttle Radar topography mission)数据为辅助,实现了影像重叠区域预测,建立了影像间近似核线关系,剔除了匹配中的粗差点。为了解决SIFT(scale invariant feature transform)特征匹配算法计算量大,耗时长的问题,采用基于GPU(graphic processing unit)的SIFT方法,提高了SIFT的匹配效率。另外,考虑到无人机原始POS数据精度不高,因此在匹配策略中加入了逐步精化POS数据的思想。通过对多幅倾斜影像的匹配试验表明:该方法能够提供足够数量、分布均匀且点位正确的同名点。

工程平面控制网置平平差的方法研究

提出一种将秩亏自由网平差和三参数坐标转换相结合的平面控制网平差方法,其特点是在平差过程中控制网整体网形不因上级控制点点位的改变而变化。首先介绍秩亏自由网平差及其精度评定的原理,推导进行控制网三参数坐标转换及对置平后的控制网进行精度评定的数学模型。仿真计算结果证明了对传统边角控制网而言,置平平差较约束平差具有更强的抗原始数据误差的能力,是一种工程平面控制网平差的新方法。

激光干涉测距三维秩亏网的拟稳平差

激光跟踪仪采用激光干涉测距原理,其测距精度远远高于测角精度。利用激光跟踪仪的高精度激光干涉测距值,构成空间三维激光干涉测边网,可以消除测角误差对空间点位的影响,大幅度提高三维点坐标精度。由于激光干涉测距三维网存在数亏问题,且整网控制点的稳定性不同,因此采用秩亏自由网平差模型,分别以测站点和定向点为拟稳点对测量数据进行平差解算。平差结果表明,在拟稳点选择合理的情况下,空间点三维坐标平差值反算的距离与测量距离的差值优于±10μm;点位误差可以优于±20μm。

矩阵的SVD分解性质及其在秩亏网平差中的应用

对矩阵的奇异值分解(SVD,Singular Value Decomposition)进行了分析。推导证明了奇异值分解和M-P广义逆矩阵之间的关系,得出奇异值分解的广义逆矩阵为矩阵的M-P广义逆;分析了奇异值分解和线性方程组最小范数最小二乘解的关系,推导了应用奇异值分解进行秩亏网平差解算的平差解算公式和精度估算公式;推导了加权最小二乘最小范数解的奇异值分解解算问题,扩展了奇异值分解求解未知参数最小范数最小二乘解;最后通过秩亏网算例进行了解算,验证了方法的正确性和矩阵分解的有效性。

海洋水色传感器零电平漂移校正方法探讨

某海洋水色传感器数据异常,反演产品中有大量不规则条带.通过对大量数据进行分析,确定其数据异常的主要原因是各波段均受箝位(即零电平漂移)的影响.为此,提出了基于某一清洁水体点,利用自由平差原理进行箝位校正的方法.其次,将该箝位校正方法应用于遥感影像,并对校正后的影像进行了叶绿素浓度反演,反演产品均匀性较好,细节丰富.最后,将反演产品与MODIS/Aqua产品进行了比较,表明经过箝位校正后的信号恢复正常.从而为箝位校正研究提供了一个新的方法,为海洋水色传感器的定量化应用提供一些支持.

自由测站法在高速铁路CPⅢ平面网测量中的应用

在高速铁路的建设中,精密工程测量至关重要。而高速铁路测量的核心技术之一—高精度的CPIII平面网测量,由于控制点地理位置的限制,采用常规控制测量方法难以建立。因此,需要研究不在控制点上设站仍然可以建立高精度CPⅢ平面网的方法,而自由测站法能够很好地满足建网要求。介绍利用自由测站法进行CPIII平面网的建立原理、平差计算和精度评定等,通过对自由测站法的研究及高速铁路工程案例的分析,得出运用自由测站法能够建立高精度的CPⅢ平面网的结论。

平差因子与平差结构

论述了周江文研究员提出的平差因子J(R) ,详细阐述和推证了平差因子的性质 。

自由网平差

本文在自由网平差综合模型基础上，综述了附有基准权的平差问题，导出了广义逆平差和附加基准条件平差的全部公式，研究了平差基准及其相互间转换，以及自由网平差一些基本理论问题。

自由网的奇异值分解算法

本文在分析自由网解算方法的基础上,探讨了矩阵的奇异值分解和广义逆矩阵的关系,证明了奇异分解和广义逆矩阵的关系,推导了应用奇异分解进行自由网平差解算的公式,给出了加权情况下自由网平差的奇异值分解解算。最后通过算例进行了解算,验证了方法的正确性和合理性。通过奇异值分解分析可以看出矩阵分解在测量平差解算中的特殊作用,揭示了矩阵分解和平差计算的关系。

基准与坐标系之间关系的探讨

由于自由网平差模型秩亏,法方程存在无穷多组解。从测量角度来看,就是网的绝对位置无法确定,网形浮动。为了解决这一问题,引入了基准(参考系)来固定测量网。也就是说,给定基准条件的同时也就给定了坐标系。那么基准条件中必然包含定义坐标系的信息。推导出一种法方程的通解,给出了由基准定义相应坐标系的相关公式,通过算例验证了基准和坐标系之间的关系。

带约束条件的秩亏自由网平差的一种解法

具有约束条件的秩亏自由网平差在实际中是经常遇到的一个问题,对于秩亏网有许多求解方法,但是许多方法都需要求广义逆,在运算中会比较烦琐,为了避免求广义逆,可以将基准条件看作虚拟观测,然后应用拉格朗日条件进行求解。本文将基准条件和等式约束条件全部看作虚拟观测值进行求解,并通过算例验证了方法的可行性。

基于Landweber迭代的秩亏非线性最小二乘问题算法研究

对非线性Landweber迭代格式xkδ+1=xkδ-f′(xkδ)*(f(xδk)-yδ)进行分析,给出其导出方式。基于逆矩阵和矩阵伴随算子的换算关系,并用1/ω代替(B′(xk)B(xk)),构造出一个新的求解秩亏非线性最小二乘问题的Landweber迭代格式,xkδ+1=xkδ-ω(B′(xkδ)B(xkδ))*B′(xkδ)(f(xkδ)-yδ),从而避免了在迭代过程中由于迭代矩阵的秩亏和病态而产生的不适定现象。数值实验结果得出,此Landweber迭代格式适用于非线性秩亏自由网平差和秩亏非线性最小二乘问题的解算。