Badanie warunków stosowania pomiaru kątów orientacji w aerotriangulacji

Projekt badawczy własny (N N526 196038) finansowany ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, realizowany w Zakładzie Fotogrametrii w latach 2010-2011 pod kierownictwem  dr inż. Jana Ziobro

Wyniki wstępnych analiz aerotriangulacji z wykorzystaniem INS, opracowanych w kraju w ciągu ostatnich dwóch lat, pozwalają twierdzić, że wykonawcy często wykorzystują ten pomiar niewłaściwie. Przy projektowaniu aerotriangulacji nie były brane pod uwagę relacje dokładnościowe w odniesieniu do trzech pozostałych grup pomiarów występujących w sieci (punkty wiążące, środki rzutów, fotopunkty). Również sposób uwzględnienia błędów systematycznych tego pomiaru był niewłaściwy. Ponad to w zbadanych blokach INS miał tak niską dokładność, że nie podniósł on ani dokładności niewiadomych, ani też nie podniósł niezawodności pozostałych grup pomiarów i całej sieci. Obecnie na rynku dostępne są systemy do pomiaru kątów orientacji o dokładności różniącej się nawet kilkadziesiąt razy, dlatego użycie INS w aerotriangulacji powinno zostać poprzedzone odpowiednią analizą.

Systemy wyrównania bloku umożliwiają uwzględnianie błędów systematycznych INS kilkoma sposobami: nieuwzględnianie błędów systematycznych; uwzględnianie tylko wyników lotu kalibracyjnego; wyznaczanie w trakcie wyrównania globalnych błędów systematycznych dla całego bloku; wyznaczanie błędów systematycznych dla poszczególnych szeregów. Niewłaściwy wybór sposobu powoduje istotne obniżenie dokładności tego pomiaru.

Pomiar kątów orientacji zdjęć jest stosunkowo nową techniką, a szerszy jej rozwój i stosowanie nastąpiły po eksperymencie OEEPE zrealizowanym w latach 2001/2002. Eksperyment określił możliwości bezpośredniego orientowania zdjęć bez udziału aerotriangulacji. Również w tym czasie, w stosunku do bezpośredniego orientowania zdjęć ukazały się krytyczne publikacje mówiące, że ma ono szereg poważnych wad takich jak: mała dokładność pomiaru, szczególnie kątów orientacji; zupełny brak nadliczbowości pomiarów; brak możliwości wyznaczania błędów systematycznych; konieczność częstego wykonywania lotu kalibracyjnego.

Obecnie, wraz ze wzrostem dokładności INS jest on stosowany dla orientowania obrazów ze skanerów linijkowych, obrazów ze skanerów lidarowych (lotniczych i naziemnych) oraz dla mobilnego wytwarzania map. W aerotriangulacji zdjęć lotniczych INS odgrywa rolę dodatkowego pomiaru, gdyż zintegrowane systemy GPS/INS dają zarówno pozycje jak i nachylenia zdjęć. Najmniejsze błędy pomiaru INS oferowane przez wiodące firmy wynoszą 10 sekund stopniowych dla kątów ω i φ, oraz dwukrotnie większy błąd dla kąta κ, ale taka wysoka dokładność wymaga znajomości lokalnych odchyleń pionu, a bez niej pomiar jest dwukrotnie mniej dokładny. Dla porównania, w aerotriangulacji z pomiarem środków rzutów uzyskuje się błąd średni wyznaczenia kąta κ równy 3 sekundom stopniowym i dwukrotnie większy dla kątów ω i φ. Podane relacje dokładności INS i aerotriangulacji pokazują, że pomiar GPS/INS nie jest jeszcze w pełni ekwiwalentny dla aerotriangulacji, jednak może on stanowić jej realne wzmocnienie, szczególnie dla bloków o słabszej konstrukcji, takich jak bloki pasmowe. Również GPS/INS znacznie ułatwia tworzenie projektów pomiarowych aerotriangulacji, gdyż daje bardzo dobre przybliżenie orientacji dla pomiaru punktów wiążących.

Realizowane będą badania w następujących zakresach:

  • analiza krajowych aerotriangulacji dla określenia faktycznie uzyskiwanej dokładności pomiaru INS oraz skuteczności tego pomiaru;
  • badania symulacyjne sieci z wykorzystaniem INS dla sformułowania zasad wykorzystania tego pomiaru dla projektowania, standaryzacji i kontroli aerotriangulacji;
  • opracowanie metody przedwyrównawczego wykrywania błędów grubych w pomiarze INS.

Obszerny opis badań i wyników przedstawiony jest w publikacjach:

  • Ziobro J., 2012. Przedwyrównawcze wykrywanie błędów grubych w pomiarze kątów orientacji dla aerotriangulacji, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 24, s. 421-430. 
  • Ziobro J., 2012. Wykorzystanie pomiaru GNSS/IMU w krajowych aerotriangulacjach, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 23, s. 531-539. 
  • Ziobro J., 2011. Integrated sensor orientation - ground control points for large-block aerotriangulation, Geoinformation Issues, Vol.3, No 1, pp. 37-49.