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        GPS在地籍測量控制網(wǎng)中的應用

        2010-12-31 18:23:04吳珊珊
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年4期
        關(guān)鍵詞:全球定位系統(tǒng)流動站測站

        吳珊珊

        (中國石油東方地球物理勘探有限公司遼河物探分公司測量公司,遼寧 盤錦 124000)

        地籍是反映土地及其附屬物的權(quán)屬、位置、數(shù)量、質(zhì)量和利用現(xiàn)狀等基本狀況的資料。而地籍測量主要是指測定和調(diào)查地籍資料并編繪成地籍圖的工作。采用數(shù)字化測圖,是建立數(shù)字地籍圖的理想方法。隨著GPS(全球定位系統(tǒng))技術(shù)的不斷發(fā)展和日益廣泛的使用,已經(jīng)對測地技術(shù)的理論和應用諸方面產(chǎn)生了革命性的變革。在應用GPS技術(shù)進行控制測量時,表現(xiàn)出傳統(tǒng)的測量技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性。在我國地籍測量工作正在日益展開的今天,首先要考慮的問題就是要有一套既滿足現(xiàn)在地籍測量工作,又利于將來日常地籍動態(tài)監(jiān)測管理需要的控制網(wǎng)資料。

        1 GPS系統(tǒng)概述:全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System簡稱GPS)

        1.1 全球定位系統(tǒng)GPS,該系統(tǒng)是由美國軍方研發(fā)的衛(wèi)星導航系統(tǒng),能為用戶提供三維坐標,速度和時間,對常規(guī)測量而言,主要采用GPS的相對測地定位功能,即只獲取地面點的三維坐標。

        1.2 系統(tǒng)的組成,GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群,地面監(jiān)控系統(tǒng),用戶三部分組成。

        1.2.1 空間衛(wèi)星群:GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高度約為20萬公里的衛(wèi)星組成,其中2l顆工作,3顆備用,地面上任何時間,任何地點可同時接收4顆以上衛(wèi)星發(fā)送的信號。

        1.2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng):GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個主控站,三個注入站和五個監(jiān)測站,主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)測站匯總來的觀測數(shù)據(jù)進行計算,得出衛(wèi)星在軌的一系列參數(shù),并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去,監(jiān)控站接收衛(wèi)星信號,監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài),注入站是將主控站計算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。

        1.2.3 用戶:即地面接收系統(tǒng),由GPS接收機及數(shù)據(jù)處理設備構(gòu)成,其作用是通過接收衛(wèi)星發(fā)來的信號,確定地面點的三維坐標。

        1.3 GPS的工作原理:GPS系統(tǒng)足一種采用距離交會的方法來進行定位的,正如我們?nèi)绻纼牲c的平坐標,則可采用后方交會的方法,獲得待定點的平面坐標,同理,如果知道三個點的空間坐標,通過交會的方法,則可獲取地面待定點的三維坐標。

        1.4 GPS技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

        目前世界上采用的是美國開發(fā)的GPS系統(tǒng),該系統(tǒng)設置兩套編碼,即民用碼(C/A碼),軍用碼(P碼),軍用碼是保密的,民用碼公開。我們目前接收的衛(wèi)星信號即民用碼信號,用其進的解算,求取待定點的三維坐標,其精度低于用P碼解算的結(jié)果,為提高用C/A碼解算的精度,人們做了很多努力,目前成型的技術(shù)有靜態(tài)觀測和動態(tài)(RTK)觀測兩種。

        2 GPS的靜態(tài)觀測技術(shù),主要適用于控制測量,即建立礦區(qū)平面控制網(wǎng)

        2.1 GPS靜態(tài)測量的基本作業(yè)方法,把二臺以上的GPS單頻機或雙頻機分別安置于待定點上,然后同時進行連續(xù)觀測,要求連續(xù)測量的時間不小于60分鐘,然后用專門的軟件進行解算。

        2.2 GPS靜態(tài)測量的組網(wǎng)方式。構(gòu)網(wǎng)方式有星形構(gòu)網(wǎng)、同步環(huán)、邊連接、網(wǎng)連接等形式。其中以同步環(huán)接的精度最高。

        3 動態(tài)觀測(RTK技術(shù))

        實時動態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準站和流動站組成,具體操作足將一臺GPS接此機安置在某一基準點上作為參考站,對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測,流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時,通過無線電傳輸設備接收基準站上的觀測數(shù)據(jù),通過計算機解算出流動站上點的三維坐標,該技術(shù)適用于地形測量,工業(yè)礦廠平面圖的測量,碎部測量,道路測量。

        4 GPS技術(shù)的應用

        GPS新技術(shù)的出現(xiàn),可以高精度并快速地測定各級控制點的坐標。特別是應用RTK新技術(shù),甚至可以不布設各級控制點,僅依據(jù)一定數(shù)量的基準控制點,便可以高精度并快速地測定界址點、地形點、地物點的坐標,應用RTK技術(shù)進行定位時要求基準站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)(如偽距或相位觀測值)及已知數(shù)據(jù)(如基準站點坐標)實時傳輸給流動站GPS接收機,流動站快速求解整周模糊度,在觀測到四顆衛(wèi)星后,可以實時地求解出厘米級的流動站動態(tài)位置。這比GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)定位需要事后進行處理來說,其定位效率會大大提高。但在影響GPS衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶,應使用全站儀等其他測量工具,采用解析法或圖解法進行細部測量。

        5 GPS控制網(wǎng)的布設

        根據(jù)測區(qū)狀況,首級網(wǎng)先在1/10000地形圖上進行設計,然后到實地選點和埋標。為了后階段控制網(wǎng)加密方便,在選點時除考慮GPS測量對點位的要求外,還應注意以下幾點:

        5.1 按規(guī)范要求,在15°角上不得有障礙物,這個條件可降低為測站周圍有障礙物存在,但要保證能接收到至少4顆衛(wèi)星的信號。

        5.2 測站附近沒有造成多路徑效應的反射物。

        5.3 測站附近200米內(nèi),沒有強工作狀態(tài)的無線電發(fā)射系統(tǒng)和高壓輸電線。

        5.4 每一測站至少要與另一個測站通視,并兼顧網(wǎng)形的構(gòu)造和同步圖形連接。在建筑物密集地區(qū),相鄰點之間都不能通視時,可以選擇一些制高點(如山頭上的點或高層建筑物上的點)與之通視,以作為圖根控制和碎部測量的參考方向。

        6 GPS控制網(wǎng)的工作方法

        GPS測量采用快速靜態(tài)作業(yè)模式,每15秒一個記錄,觀測衛(wèi)星數(shù)均在4顆以上,利用三臺Wild200型GPS接收機,同時置于3個控制點上,同步觀測,一次完成一個同步圖形的觀測,觀測時段數(shù)4個,總基線數(shù)為16個。通過對GPS觀測數(shù)據(jù)的平差計算,其精度為:最弱點點位中誤差為±0.46cm,方向中誤差為±0.52″,最弱邊邊長相對中誤差為1/48.2萬,全都高于《城市測量規(guī)范》的要求,(即最弱點點位中誤差為士5cm,方向中誤差為士2.5″,最弱邊邊長相對中誤差為1/45000)。

        7 結(jié)語

        7.1 由于GPS測量技術(shù)具有傳統(tǒng)測量方法無法與之相比的優(yōu)越性,故在城區(qū)內(nèi)進行地籍測量時,用GPS測量定位技術(shù)建立地籍測量控制網(wǎng),能夠從根本上解決城區(qū)測量中的最大難題一通視困難。由此,不但能節(jié)省大量的造標費用,經(jīng)濟效益顯著,而旦還大大的減輕了野外作業(yè)的強度,本工程的首級控制網(wǎng)只用了一天左右時間就完成了全部外業(yè)觀測,工效極高。

        7.2 GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)平面精度高,點位精度比較均勻。

        7.3 從經(jīng)濟角度上考慮,此次采用GPS定位技術(shù)與常規(guī)作業(yè)布網(wǎng)相比,其開支約為后者的1/5,節(jié)省了大量經(jīng)費。

        可以肯定,隨著GPS定位技術(shù)應用研究不斷深入,硬件和軟件設備的進一步完善,GPS定位技術(shù)在地籍測量中的應用前景會更加廣闊。

        [1]彭琳.全球定位系統(tǒng)在地籍測繪中的應用[J].武漢大學,2004-04-20.

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