GPS/INS Destekli Havai Nirengi

GPS/INS Destekli Havai Nirengi
GPS/INS (IMU) destekli hava nirengide izdüşüm merkezi koordinatları
(WGS84) ve dönüklükler direk ölçülür.
İzdüşüm merkezi koordinatları kinematik GPS ile ölçülür. GPS ile uçak üzerine
monte edilmiş anten koordinatları belirlenir. Ancak bu koordinatlar izdüşüm
merkezi koordinatları olmayıp bu noktaya taşınması gerekir.
Kolonlar arasında bağlantı kurabilmek için blok başlarında kontrol noktalarına
ihtiyaç vardır. Blok başlangıç ve bitiminde çapraz uçuşlar yapılarak GPS faz
belirsizlikleri ortadan kaldırılabilir. Çapraz uçuş yapılmaz ise her bir kolon
başlangıç ve bitiminde yükseklik noktaları atılır. Blok kenarında ise ortalama
20 bazda bir nokta atılmalıdır.
INS sistemi kontrol noktası kullanmadan görüntü yöneltmelerini ölçer. Bu
sistemin GPS ile entegrasyonuna bütünleşik havai nirengi yada direk alıcı
yöneltmesi denir. IMU yada INS sistemi kamera üzerine monte edilmiş olup,
kamera ile arasında bir dönüşüm yapılması gerekir. Bu dönüşüme boresight
kalibrasyonu yada dönüşümü denir.
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 1
GPS/INS Destekli Havai Nirengi
Klasik havai nirengide nokta dağılımı
Direk Alıcı Yöneltme (yöneltme bilinmeyenleri direk ölçülür)
Dolaylı Alıcı Yöneltme (yöneltme bilinmeyenleri hesaplanır)
Integrated Sensor Orientation=Direct Sensor Orientation
Indirect Sensor Orientation
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 2
Alıcı Yöneltme (Sensor Orientation)
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 3
GPS ve Fotogrametri
• GPS’in farklı fotogrametrik aktivitelerdeki rolü:
- yer kontrol noktası koordinat ölçümü,
- hassas uçuş planı yapılması,
- ışın demetleri dengelemesi için projeksiyon
merkezinin direk ölçümü.
GPS destekli Havai Nirengi
• Avantajları:
– GPS ölçüleri uçak yüksekliğini bütün kolonlar
boyunca stabilize eder.
– GPS ölçüleri kontrol nokta gereksinimini azaltır.
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 4
Dolaylı Yöneltme/Geo-Referanslandırma
• resim koordinatları ile arazi koordinatları arasındaki ilişki kurulur,
• çekim anında kamera yöneltmeleri ve konumunun tanımlanır,
• geleneksel olarak, geo-referanslandırma parametreleri yer
kontrol noktaları kullanılarak ışın demetleri yöntemi ile elde edilir.
Dolaylı yöneltme: Görüntü bloğu
08.11.2013
Dolaylı yöneltme: Tek resim
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 5
Direk Yöneltme/Geo-Referanslandırma
• günümüzde DGPS/INS entegrasyonu olarak tanımlanır.
• her bir resmin dış yöneltme bilinmeyenleri (izdüşüm merkezi
koordinatları ve dönüklükler) kontrol noktasız belirlenir.
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 6
Direk Yöneltme/Geo-Referanslandırma
Zaman Farkı
GPS pozisyonu enterpolasyonla
çekim pozisyonuna aktarılmalıdır.
Modern sistemlerde GPS ile
kamera arasında direk ilişki
vardır.
Öteleme
Resim koordinat sistemine
göre öteleme belirlenir.
Öteleme uçağın pozisyonunu
etkilemez.
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 7
Direk Yöneltme/Geo-Referanslandırma
Datum Problemi
• GPS enlem, boylam ve elipsoidal
yüksekliği ölçer.
• GCP noktaları enlem, boylam ve
ortometrik yükseklik bilgisi verir.
Matematik Model
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 8
Nokta Dağılımı (Klasik+GPS/INS Havai Nirengi)
Klasik
GPS+INS
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
GPS
Sayfa 9
GPS/INS Sistemi
Sistem bileşenleri
1- Kamera
2- IMU/INS (Inertial Measurement
System)/(Inertial Navigation System)
3- GPS
GPS alıcısı veri elde etme hızı 2 Hz
IMU sistemi hızı ise 200 Hz.
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 10
Boresight Kalibrasyonu
IMU sistemi ölçüleri
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 11
Matematik Model ve Doğruluk
m : Arazi Koordinat Sitemi
b : IMU Sitemi
s : Re sim Koordinat Sistemi
X P , YP , Z P : Arazi koordinatları
X 0 , Y0 , Z 0 : Pr ojeksiyon merkezi koordinatları
dx, dy, dz : Pr ojeksiyon merkezine göre IMU sistemi ötelemesi
a) Blok başı ve sonunda yükseklik noktası kullanılması durumunda;
 X ,Y  2.1mB B
mB : Resim ölçeği
 Z  2.3mB B
b) Çapraz uçuş yapılan bir blokta;
 X ,Y  1.5mB B
 Z  2.0mB B
08.11.2013
 B : Resim koordinat ölçme duyarlığı
Işın demetleri için ±3 μm,
Doğal noktalar için fotoğraf ölçeğine
bağlı olarak ±10 μm olabilir.
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 12
Örnek Uygulama
Her biri 20 model içeren 7 kolondan oluşan bir blokta 15/23 kamerasıyla
1:20000 ölçekli resimler çekilmiştir. Birim ölçünün karesel ortalama hatası ±5
μm olduğuna göre her iki doğruluk yöntemine göre GPS destekli havai nirengi
dengeleme sonucunda noktalarda elde edilen doğrulukları hesaplayınız.
a) Blok başı ve sonunda yükseklik noktası olması durumunda,
 X ,Y  2.1 20000  0.0005  21cm
 Z  2.3  20000  0.0005  23cm
b) Çapraz uçuş yapılan bir blokta;
 X ,Y  1.5  20000  0.0005  15cm
 Z  2.0  20000  0.0005  20cm
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 13
Kontrol Noktalarının Doğruluğa Etkisi
Ölçek:1/30000
Resim Sayısı: 68
Klasik Dengeleme
Test Alanında
Kontrol Nokta
Dağılımı
GPS Dengeleme
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 14
GPS’in Doğruluğa Etkisi
Deneysel Test Alanı
Ölçek: 1/30000
GPS, özellikle yükseklikte doğruluğu artırıcı
etki göstermektedir.
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 15
Kontrol Nokta Sayısının Doğruluğa Etkisi
08.11.2013
Fotogrametri II- Doç. Dr. Fevzi Karslı
Sayfa 16