影像测量—摄影测量和RTK原理

影像测量—摄影测量和RTK原理

GNSS定位原理

GNSS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。卫星发射测距信号和导航电文，其中导航电文中含有卫星的位置信息。用户接收机在某一时刻同时接收三颗以上卫星信号，测量出测站点（即用户接收机）至三颗卫星的距离，解算出卫星的空间坐标，再利用距离交会法（即从两个已知点测量至某一待测点的距离,然后根据这两段距离的交点确定该待测点，这种方法称为“距离交会法”。）就可以解算出测站点的位置。整个过程就是三球交会定位原理在卫星导航领域中的体现。

目前，国际上四大卫星导航系统GPS、GLONASS、Galileo和北斗卫星导航系统的定位原理都是相同的，均是采用三球交会的几何原理来实现定位，具体流程如下：

（1）用户测量出自身到三颗卫星的距离；

（2）卫星的位置精确已知，通过电文播发给用户；

（3）以卫星为球心，距离为半径画球面；

（4）三个球面相交得两个点，根据地理常识排除一个不合理点即得用户位置。

目前GNSS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，通常采用差分技术：将一台GNSS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GNSS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。差分分为两大类：伪距差分和载波相位差分。

1）伪距差分原理

在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”。

2）载波相位差分原理

载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。载波相位差分可使定位精度达到厘米级，可大量应用于动态需要高精度位置的领域。

RTK技术优点：高精度、实时、全天候、操作简单

RTK技术缺点：仍然是基于点测量的方式，效率与无人机等影像工具相比较低；在城市测量环境下，GNSS卫星信号遮挡或者失锁区域仍然没有合适的解决方案。

近景摄影（影像）测量原理

近景摄影（影像）测量一般属于地面摄影影像测量的范畴，主要为地形测量而设计。其通过使用相机等拍摄设备在两个以上不同已知位置拍照或者通过布设物方像控点后在任意位置拍照构成立体像对，再通过后处理相片获取各个观测点的三维坐标。

近景摄影（影像）测量的优点：

1. 可以瞬间获取被测物体大量物理信息和几何信息。作为信息载体的相片或影像包含被测目标最大的信息，特别适用于测量点众多的目标，效率高。

2、非接触性量测手段，不伤及测量目标，不干扰被测物自然状态，可在恶劣条件下（如水下、放射性强、有毒缺氧以及噪音）作业。

3、可提供基于三维空间坐标的各种产品，包括各类数据、图形、图像、数字表面模型以及三维动序列影像等。 

近景摄影（影像）测量的缺点：

1、需要固定测站或者布设物方控制点，操作复杂；

2、精度受限于相机性能（畸变、分辨率）、物方控制质量、成像质量（照明、景深、标志等）及图像处理方式。

影像测量：近景摄影测量+RTK

将GNSS RTK和近景摄影测量技术相结合进行测量作业，可以在不固定测站、不设控制点的情况下，可以有效解决RTK在城市测量环境中信号不佳和摄影测量依赖于控制点的问题，并比传统的点测量具有更高的作业效率、更丰富的测量成果。

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