IMU/DGPS辅助空三在铁路大比例尺成图中的应用

论文摘要

近年来,高速铁路处于快速发展阶段,铁路勘测设计任务十分繁重,高铁项目普遍面临着工期紧、任务重的状况。此外,中铁二院测绘院的铁路项目大部分面向西南山区,外业测量工作任务重、难度大。因此,为满足生产需要,中铁二院测绘院开展了IMU/DGPS辅助空三技术应用研究工作,为本研究提供了契机和重要的工作基础。几十年来,空中三角测量经历了传统空中三角测量、GPS辅助空中三角测量、IMU/DGPS辅助空中三角测量三个阶段。传统空中三角测量需要通过大量的外控点来反求相片的外方位元素,是目前铁路设计单位普遍采用的较为成熟的方法,但需要开展大量的外业测量工作。90年代以来,GPS辅助空中三角测量技术得到了大量的实验性应用,但由于GPS采样频率较低,高动态下容易出现失锁问题,所以一直未能在工程中普遍采用。近年来,随着IMU/DGPS商用系统的成熟,IMU/DGPS辅助空中三角测量技术开始逐步得到推广,为许多设计、施工单位所接受和使用。综合国内外大量的文献报道,本研究综述了IMU/DGPS辅助空三技术的原理、理论方法和研究成果,总结了IMU/DGPS系统组合的优势和技术特点,阐述了IMU/DGPS辅助摄影的误差来源以及相应的解决办法,并着重探讨了IMU/DGPS辅助摄影时基站的布设原理与作用、检校场的作用及布设方式等内容。本研究结合测绘院生产实际,在云桂铁路、川藏铁路项目中进行了IMU/DGPS辅助航空摄影的航飞工作,并完成GPS基线解算、GPS与IMU数据联合平差、使用检校场进行系统误差检校、水准精化、辅助空三、定向制图等作业流程的试验,总结出了一套适合铁路勘测的IMU/DGPS辅助空三技术作业流程。此外,在充分考虑云桂铁路、川藏铁路项目中各种地形因素情况的基础上,本研究设计了完整的精度验证试验,选取了合适的试验区域,并进行了大量外业测量工作便于进行精度比对,获得了理想的试验结果和可靠的试验结论。通过本研究,充分论证了采用IMU/DGPS辅助空三测量技术能够满足铁路大比例尺制图精度的要求,即：无控制情况下满足1：10000制图精度要求,四角控制情况下满足1：2000制图精度要求。最后,本文总结了试验过程中存在的不足,并对IMU/DGPS辅助空三测量技术在铁路应用的前景进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本研究课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题研究内容及技术路线
• 1.4 各章概要
• 第二章 理论基础
• 2.1 IMU/DGPS组合系统的优点
• 2.2 IMU/DGPS辅助摄影主要误差来源
• 2.3 基站布设方法及作用
• 2.4 检校场作用及布设方法
• 2.5 IMU/DGPS辅助空中三角测量原理
• 2.6 本章小结
• 第三章 试验数据获取作业流程研究
• 3.1 航带设计
• 3.2 地面基站布设
• 3.3 航摄飞行
• 3.4 IMU/DGPS数据处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 IMU/DGPS数据应用方法及精度研究
• 4.1 利用POS数据直接定向（DG）过程
• 4.2 IMU/DGPS辅助空三加密流程
• 4.2.1 输入GPS参数
• 4.2.2 PATB与GPS联合平差
• 4.3 POS数据直接定向（DG）精度统计
• 4.3.1 平面点比较
• 4.3.2 高程点比较
• 4.3.3 试验结论
• 4.4 云桂铁路IMU/DGPS辅助空三不同控制点布点方案精度比较
• 4.4.1 无控制点精度统计
• 4.4.2 4个控制点精度统计
• 4.4.3 6个控制点精度统计
• 4.4.4 8个控制点精度统计
• 4.4.5 云桂铁路试验结论
• 4.5 川藏线IMU/DGPS辅助空三不同控制点布点方案精度比较
• 4.5.1 无控制点精度统计
• 4.5.2 4个控制点精度统计
• 4.5.3 6个控制点精度统计
• 4.5.4 8个控制点精度统计
• 4.5.5 川藏铁路试验结论
• 4.6 本章小结
• 第五章 试验结论及展望
• 5.1 试验结论
• 5.2 今后需要解决的问题
• 5.3 应用前景展望
• 致谢
• 参考文献