CN107817489A - 测绘方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测绘方法，涉及测绘技术领域。该测绘方法通过对测绘区域的测绘规划，并在测绘区域内进行地面控制网、定标场和测量控制点的布置，并通过地面控制网、定标场和测量控制点的坐标测量，结合飞行扫描得到的微波数据及卫星定位数据，可以实现对测绘区域的测绘。在定标场和测量控制点的坐标测量过程中，通过采用基于GPS的实时动态差分法，可以实现更快的坐标测量，提高地面测量的作业效率，快速的获取地面各个定标点和测量控制点的坐标，节省测绘时间和人力，并且可以不受天气和测绘区域面积的影响，提高测绘作业对环境突变的适应能力。

Description

测绘方法
技术领域
本发明涉及测绘技术领域，具体而言，涉及一种测绘方法。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是美国军方在20世纪50年代研制的一种主动式微波成像传感器，因其全天候、全天时、强穿透等特性而受到人们广泛关注和应用，被广泛应用于航空遥感、航空测量、航天侦查等领域。合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)技术是以SAR技术为基础，将同一观测区域两幅SAR图像进行干涉处理而得到干涉图像，进一步获得高精度的地表高程信息。现行的主要工作模式是在飞机平台上装设相距一定距离的两部雷达天线，在工作中一部天线发射雷达脉冲信号，两部天线同事接收被返回的脉冲波并独立成像，获取两幅相干性良好的影像图。同时，飞机上配备有精度精良的姿态定位系统，实时获取飞机的姿态信息，保证后续产品的精度。
雷达干涉测量具有以下优点：第一、不依赖于太阳光，而是利用自身发射的电磁波进行测量，因此可以全天时工作；第二、除了能穿云破雾之外，还不受天气因素的影响，因此可以全天候工作；第三、雷达干涉测量可以直接获取地形的高程信息。因而，现如今合成孔径雷达干涉测量技术的应用领域也得到不断推广。许多欧美国家已将实用化的机载高分辨率InSAR技术作为一种新的、先进的技术手段,用于地形测绘、森林测量、资源调查和环境制图、地质环境和灾害监测等方面。
目前国外完成研制并投入使用的机载InSAR系统获取影像的分辨率可以达到0.5m，获取数字高程模型DEM的精度可以达到0.5m。现阶段的InSAR技术主要应用于地面沉降监测，且精度可达到厘米级。在制作地形图方面也由之前的1:5000、1:10000、1:50000等小比例尺地形图向着1:2000、1:1000等大比例尺地形图的制作迈进。现有的测绘方法作业效率低，需要耗费较多的人力，无法实现快速的测绘。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种测绘方法，可以实现更高效的测绘。
本发明提供的技术方案如下：
一种测绘方法，包括：
获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，结合飞行参数确定测绘飞行信息；
确定所述测绘区域内周边区域内国家大地控制网点信息，在所述测绘区域布设包括多个地面控制点的地面控制网；
根据所述测绘飞行信息在所述测绘区域内布设定标场和测量控制点；
对所述地面控制网进行测量，得到所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数；
对所述定标场和测量控制点进行测量，获得所述定标场的测量数据和测量控制点的测量数据，其中，对所述定标场和测量控制点进行测量采用一个参考站和至少一个流动站使用实时动态差分测量方式获取所述定标场和测量控制点的坐标；
根据飞行扫描后的合成孔径雷达测量数据、飞行测量得到的卫星定位数据、地面基站定位数据、所述定标场的测量数据、测量控制点的测量数据，得到所述测绘区域的测绘数据。
进一步的，，对所述地面控制网进行测量的步骤包括：
使用多台卫星信号接收设备采用边连式测量方式接收预设数量个预设时长的卫星定位信号；
根据接收得到的卫星定位信号解算得到所述控制点的坐标及转换七参数。
进一步的，在每个预设时长接收卫星定位信号的过程中，所述多台卫星信号接收设备进行同步测量，且测量过程满足D级GPS控制网要求。
进一步的，对所述定标场和测量控制点进行测量的步骤包括：
在所述定标场中布设n行m列定标点，其中，n、m为正整数；
在每个定标点上布置三角反射器，其中，所述三角反射器的底面与水平面保持预设夹角，所述三角反射器的开口朝向预设的飞行方向；
将设置有卫星信号接收设备的三角强制对中杆放置于所述三角反射器内，进行多次坐标测量；
利用实时动态差分法获取每个定标点和每个测量控制点在预设目标坐标系中的坐标。
进一步的，对所述定标场和测量控制点进行测量的步骤还包括：
将多次坐标测量得到的数据的中数作为所述定标点的坐标。
进一步的，所述坐标测量的历元数为60，多次坐标测量的互差小于或等于4cm。
进一步的，其中，所述利用实时动态差分法得到的数据为固定解，位置精度强弱度数值小于预设数值，接收卫星高度截止角大于15度的卫星个数大于或等于预设数量。
进一步的，所述n为3，m为5，所述预设夹角为15度。
进一步的，所述测绘区域的面积超过预设面积，对所述地面控制网进行测量，得到所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数的步骤包括：
将所述测绘区域划分为多个区块，计算各个区块的转换七参数，得到所述测绘区域的转换七参数。
通过对测绘区域的测绘规划，并在测绘区域内进行地面控制网、定标场和测量控制点的布置，并通过地面控制网、定标场和测量控制点的坐标测量，结合飞行扫描得到的卫星定位数据，可以实现对测绘区域的测绘。在定标场和测量控制点的坐标测量过程中，通过采用实时动态差分法，可以实现更快的坐标测量，提高地面测量的作业效率，快速的获取地面各个定标点和测量控制点的坐标，节省测绘时间和人力，并且可以不受天气和测绘区域面积的影响，提高测绘作业对环境突变的适应能力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种测绘方法的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的一种测绘方法中步骤S104的子步骤的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的一种测绘方法中步骤S105的子步骤的流程示意图。
图4为本发明实施例提供的一种测绘方法中步骤S105的子步骤的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
将InSAR技术应用于数字测图时需要将影像与地面坐标相连接，将成果展现在对应的国家坐标系统或独立坐标系统中，即地面控制测量。现在使用的基于InSAR技术的地面控制布设包括以下步骤：一、飞行航线的设计，根据测区任务范围确定飞行范围及飞行航线和架次；二、定标场布设及测量；三、控制点布设及测量；四、飞行扫描，测区飞行获得InSAR数据。
在定标点布设及测量中，使用的是GPS静态作业模式，测量时保证同步环观测时间均大于40分钟，如果用4台GPS接收机采用边连接方式观测20个定标点则需要9个时段，加上中转所用时间至少需要10个小时以上，若遇到大风、大雨等天气，又会对测量产生很大干扰，耗时又耗力。这种情况下对定标点的数量和GPS接收机的数量都有了较大的限制。
本申请实施例提供了一种基于合成孔径雷达干涉测量技术的测绘方法，包括以下步骤。
步骤S101，获得测绘区域的位置及区域大小，结合飞行参数确定测绘飞行信息。
测绘区域的具体位置可以根据测绘任务确定，预先获得测绘区域的地形情况，并可以根据航测飞行器的飞行参数对测绘需要的飞行航线和飞行架次等信息进行确定。具体信息因每次测绘任务的不同而有所不同，工作人员可以根据实际需要确定相关信息。
步骤S102，确定所述测绘区域内周边区域内国家大地控制网点信息，在所述测绘区域布设包括多个地面控制点的地面控制网。
在确定测绘区域的相关信息时，可以根据测绘区域的大小以及测绘要求，搜集测绘区域内以及周边区域的国家大地控制网点的信息。并可以根据测绘需要在测绘区域内布设地面控制网，地面控制网可以包括多个地面控制点，每个地面控制点的具体位置可以根据测绘区域内的实际地面情况确定，不同地面控制点之间根据测绘要求和飞行航线的具体情况保持适当距离。
步骤S103，根据所述测绘飞行信息在所述测绘区域内布设定标场和测量控制点。
在完成地面控制网的布设的同时，可以根据测绘区域的实际情况确定定标场和测量控制点的布设位置。可以理解的是，各个定标场和测量控制点之间根据测绘区域实际地形情况保持适当的距离。
步骤S104，对所述地面控制网进行测量，得到所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数。
如图2所示，在完成地面控制网的布设后，可以根据规范及项目要求确定使用静态测量模式联测国家控制网时所用的同步环时长。如图2所示，该步骤可以包括以下子步骤。
子步骤S1041，使用多台卫星信号接收设备采用边连式测量方式接收预设数量个预设时长的卫星定位信号。子步骤S1042，根据接收得到的卫星定位信号解算得到所述控制点的坐标及转换七参数。利用静态测量数据在相关解算软件中可以解算出地面控制网中各地面控制点在指定坐标系统中的坐标。据此解求出测绘区域的转换七参数，如果测区范围过大，使用一个七参数模型使得边缘地区变形较大，则可以将测绘区域划分为多个区块，并分别求解和建立每个区块的七参数模型。七参数法测量可以保证在15km范围内获得高精度测量结果，超过此范围需考虑分区测量。
步骤S105，对所述定标场和测量控制点进行测量，获得所述定标场的测量数据和测量控制点的测量数据，其中，对所述定标场和测量控制点进行测量采用一个参考站和至少一个流动站使用实时动态差分测量方式获取所述定标场和测量控制点的坐标。
如图3所示，该步骤可以包括以下子步骤。
子步骤S1051，在所述定标场中布设n行m列定标点，其中，n、m为正整数。
子步骤S1052，在每个定标点上布置三角反射器，其中，所述三角反射器的底面与水平面保持预设夹角，所述三角反射器的开口朝向预设的飞行方向。
子步骤S1053，将设置有卫星信号接收设备的三角强制对中杆放置于所述三角反射器内，进行多次坐标测量。
子步骤S1054，利用实时动态差分法获取每个定标点和每个测量控制点在预设目标坐标系中的坐标。
如图4所示，还可以包括子步骤S1055，将多次坐标测量得到的数据的中数作为所述定标点的坐标。所述利用实时动态差分法得到的数据为固定解，位置精度强弱度数值小于预设数值，接收卫星高度截止角大于15度的卫星个数大于或等于预设数量。所述n可以为3，m可以为5，也可以根据测绘区域的实际情况进行确定。所述预设夹角可以为15度。所述坐标测量的历元数可以为60，多次坐标测量的互差小于或等于4cm。
通过采用实时动态差分法进行坐标的测量，可以提高坐标测量的作业效率，可以快速获取定标点和测量控制点的坐标信息，缩短了测绘时间，节省了测绘人力。在遇到测绘区域面积较大或其他原因影响，使测绘飞行器不能在较短时间内完成测绘时，可以在预设位置进行标记，并获取坐标。在下一次标靶安放时，可以直接放置，无需再次进行坐标测量，减少测绘作业量。
步骤S106，根据飞行扫描后的合成孔径雷达测量数据、测量得到的卫星定位数据、地面基站定位数据、所述定标场的测量数据、测量控制点的测量数据，得到所述测绘区域的测绘数据。
在完成地面控制网、定标场和测量控制点的相关测量后，可以按照预先确定的飞行航向对测绘区域进行飞行扫描。每个架次的定标场飞行和测区飞行过程中，均采用所述机载InSAR系统和机载定位导航系统进行同步测量，且各架次飞行后均相应获得InSAR测量数据、卫星定位数据、地面基站数据、定标场的测量数据和测量控制点的测量数据，飞行测量完设计架次的定标场飞行和测区飞行后便可以获得待测绘区域的InSAR测量数据，完成对测绘区域的测绘。
综上所述，通过对测绘区域的测绘规划，并在测绘区域内进行地面控制网、定标场和测量控制点的布置，并通过地面控制网、定标场和测量控制点的坐标测量，结合飞行扫描得到的卫星定位数据，可以实现对测绘区域的测绘。在定标场和测量控制点的坐标测量过程中，通过采用实时动态差分法，可以实现更快的坐标测量，提高地面测量的作业效率，快速的获取地面各个定标点和测量控制点的坐标，节省测绘时间和人力，并且可以不受天气和测绘区域面积的影响，提高测绘作业对环境突变的适应能力。
本申请实施例还提供了一种测绘方法，应用于测绘数据处理装置，该方法包括以下步骤。获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，结合飞行参数确定测绘飞行信息。获得所述测绘区域内周边区域内国家大地控制网点信息，所述测绘区域布设有包括多个地面控制点的地面控制网，所述测绘区域内布设有定标场和测量控制点。获得所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数。获得所述定标场的测量数据和测量控制点的测量数据，其中，对所述定标场和测量控制点进行测量采用一个参考站和至少一个流动站使用实时动态差分测量方式获取所述定标场和测量控制点的坐标。获得飞行扫描后的合成孔径雷达测量数据、飞行测量得到的卫星定位数据、地面基站定位数据、所述定标场的测量数据、测量控制点的测量数据，得到所述测绘区域的测绘数据。该测试方法与前述方法相似，具体实施过程可参见前面所述，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种测绘方法，其特征在于，包括：
获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，结合飞行参数确定测绘飞行信息；
确定所述测绘区域内周边区域内国家大地控制网点信息，在所述测绘区域布设包括多个地面控制点的地面控制网；
根据所述测绘飞行信息在所述测绘区域内布设定标场和测量控制点；
对所述地面控制网进行测量，得到所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数；
对所述定标场和测量控制点进行测量，获得所述定标场的测量数据和测量控制点的测量数据，其中，对所述定标场和测量控制点进行测量采用一个参考站和至少一个流动站使用实时动态差分测量方式获取所述定标场和测量控制点的坐标；
根据飞行扫描后的合成孔径雷达测量数据、飞行测量得到的卫星定位数据、地面基站定位数据、所述定标场的测量数据、测量控制点的测量数据，得到所述测绘区域的测绘数据。
2.根据权利要求1所述的测绘方法，其特征在于，对所述地面控制网进行测量的步骤包括：
使用多台卫星信号接收设备采用边连式测量方式接收预设数量个预设时长的卫星定位信号；
根据接收得到的卫星定位信号解算得到所述控制点的坐标及转换七参数。
3.根据权利要求2所述的测绘方法，其特征在于，在每个预设时长接收卫星定位信号的过程中，所述多台卫星信号接收设备进行同步测量，且测量过程满足D级GPS控制网要求。
4.根据权利要求1所述的测绘方法，其特征在于，对所述定标场和测量控制点进行测量的步骤包括：
在所述定标场中布设n行m列定标点，其中，n、m为正整数；
在每个定标点上布置三角反射器，其中，所述三角反射器的底面与水平面保持预设夹角，所述三角反射器的开口朝向预设的飞行方向；
将设置有卫星信号接收设备的三角强制对中杆放置于所述三角反射器内，进行多次坐标测量；
利用实时动态差分法获取每个定标点和每个测量控制点在预设目标坐标系中的坐标。
5.根据权利要求4所述的测绘方法，其特征在于，对所述定标场和测量控制点进行测量的步骤还包括：
将多次坐标测量得到的数据的中数作为所述定标点的坐标。
6.根据权利要求4所述的测绘方法，其特征在于，所述坐标测量的历元数为60，多次坐标测量的互差小于或等于4cm。
7.根据权利要求4所述的测绘方法，其特征在于，其中，所述利用实时动态差分法得到的数据为固定解，位置精度强弱度数值小于预设数值，接收卫星高度截止角大于15度的卫星个数大于或等于预设数量。
8.根据权利要求4所述的测绘方法，其特征在于，所述n为3，m为5，所述预设夹角为15度。
9.根据权利要求1所述的测绘方法，其特征在于，所述测绘区域的面积超过预设面积，对所述地面控制网进行测量，得到所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数的步骤包括：
将所述测绘区域划分为多个区块，计算各个区块的转换七参数，得到所述测绘区域的转换七参数。
10.一种测绘方法，其特征在于，应用于测绘数据处理装置，该方法包括：
获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，结合飞行参数确定测绘飞行信息；
获得所述测绘区域内周边区域内国家大地控制网点信息，所述测绘区域布设有包括多个地面控制点的地面控制网，所述测绘区域内布设有定标场和测量控制点；
获得所述地面控制网的静态测量数据、各地面控制点的坐标以及所述测绘区域的转换七参数；
获得所述定标场的测量数据和测量控制点的测量数据，其中，对所述定标场和测量控制点进行测量采用一个参考站和至少一个流动站使用实时动态差分测量方式获取所述定标场和测量控制点的坐标；
获得飞行扫描后的合成孔径雷达测量数据、飞行测量得到的卫星定位数据、地面基站定位数据、所述定标场的测量数据、测量控制点的测量数据，得到所述测绘区域的测绘数据。
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