IMU/DGPS辅助空三在铁路大比例尺成图中的应用

【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。