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        烏魯木齊CORS 在航測大比例尺像控測量的應(yīng)用

        2011-01-24 04:12:26干犁軍高永甲
        山西建筑 2011年17期
        關(guān)鍵詞:像片烏魯木齊市烏魯木齊

        干犁軍 高永甲

        烏魯木齊CORS 在航測大比例尺像控測量的應(yīng)用

        干犁軍 高永甲

        論述了烏魯木齊CORS系統(tǒng)在烏魯木齊某區(qū)航測中的應(yīng)用,突出介紹了CORS系統(tǒng)的原理以及航測中像控點內(nèi)業(yè)布點和外業(yè)采集的作業(yè)程序,并通過具體應(yīng)用分析得出:CORS系統(tǒng)完全可以滿足航測像控測量的精度要求。

        CORS,網(wǎng)絡(luò)RTK,像控測量

        0 引言

        伴隨著新疆經(jīng)濟的迅速發(fā)展,烏魯木齊市城市建設(shè)迎來了高速發(fā)展時期,土地利用現(xiàn)狀也隨之快速變化,城市發(fā)展、規(guī)劃管理需要依靠影像資料來提供大量、直觀的城市平面和空間信息。由于航空攝影成本的降低,影像數(shù)據(jù)更新的頻率就越來越快,同樣要求對像片的處理速度、精度和數(shù)量技術(shù)要求也越來越高。

        烏魯木齊某區(qū)有西安煤航飛2010年10月最新拍攝的高清晰、高精度數(shù)碼航測影像,利用航測軟件對其進行正射糾正。而本文主要論述正射糾正步驟中的像片控制測量,以下簡稱“像控測量”。

        該區(qū)位于烏魯木齊市城鄉(xiāng)結(jié)合部,測區(qū)內(nèi)包括建成區(qū)、村莊、水庫等多種地形特征,在市區(qū)內(nèi)建筑物分布無規(guī)律、雜亂,多建筑工地,通視差。由于工期較緊,常規(guī)作業(yè)方法很難在工期內(nèi)完成。

        1 烏魯木齊CORS的組成及工作原理

        烏魯木齊連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)(簡稱:烏魯木齊CORS系統(tǒng))是烏魯木齊市規(guī)劃局2008年12月啟動建設(shè)的,并于2009年7月完成建設(shè)。目前已在全市范圍內(nèi)建設(shè)7個永久性連續(xù)運行的GPS衛(wèi)星定位基準站和一個控制中心,陸地覆蓋面積達到95%以上,形成一個符合現(xiàn)代經(jīng)濟社會發(fā)展需要的現(xiàn)代化、智能化的動態(tài)大地控制系統(tǒng)。

        1.1 CORS的基本原理及應(yīng)用前景

        CORS系統(tǒng)將GPS衛(wèi)星定位、INTERNET網(wǎng)絡(luò)、移動通訊等技術(shù)進行跨行業(yè)、高度集成形成的應(yīng)用技術(shù)的結(jié)晶,是建立“數(shù)字化城市”不可缺少的數(shù)據(jù)采集、管理平臺,是烏魯木齊市城市數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施最為重要的組成部分。作為烏魯木齊市測繪的基礎(chǔ)設(shè)施,烏魯木齊CORS是烏魯木齊市的動態(tài)大地定位基準,是各種測繪工作的基礎(chǔ)。能夠提供各種精度要求,能夠應(yīng)用于包括測繪、變形觀測、工程放樣、市政規(guī)劃、線路測量、交通監(jiān)控等不同的領(lǐng)域,為各行業(yè)的用戶提供及時、準確的數(shù)據(jù)。

        VRS技術(shù)是連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ),烏魯木齊CORS系統(tǒng)數(shù)據(jù)源采用RTCM2.1,RTCM2.3,RTCM3.0等格式; VRS集成了GPS衛(wèi)星定位、INTERNET網(wǎng)絡(luò)和移動通訊的系統(tǒng),在接收了固定參考站上的數(shù)據(jù)后,對測區(qū)內(nèi)的誤差通過建立模型進行處理,并且向流動站提供標準格式的模型處理后的信息。

        1.2 烏魯木齊CORS系統(tǒng)的組成

        烏魯木齊CORS系統(tǒng)由三部分組成:控制中心、固定站參考站和用戶終端部分。

        1)控制中心是整個CORS系統(tǒng)的核心,它既是通訊控制中心,也是數(shù)據(jù)處理中心。它通過通訊運營商的線路與各固定參考站進行通訊;使用無線移動網(wǎng)絡(luò)與用戶終端進行通訊。對來自參考站的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行處理,通過用戶終端的概略近似位置生成流動站附近的虛擬站,通過無線移動網(wǎng)絡(luò)向用戶終端發(fā)送模型處理后的數(shù)據(jù)。

        2)烏魯木齊CORS系統(tǒng)有7個固定參考站,分別位于烏魯木齊市勘測院、達坂城區(qū)氣象局、五家渠市氣象局、阜康市氣象局、昌吉市中油新疆儲運分公司、烏魯木齊縣板房溝鎮(zhèn)政府、烏魯木齊市柴窩鋪中心小學(xué)。固定站參考站同控制中心使用通訊運營商的設(shè)備連接,將連續(xù)觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)實時的傳送到控制中心。

        3)用戶終端部分實際就是無線網(wǎng)卡+GPS接收機。不同儀器公司的設(shè)備硬件樣式不同,但是原理一樣。烏魯木齊CORS系統(tǒng)建成后邀請了多家儀器公司支持CORS系統(tǒng)的儀器進行了測試,本項目采用的是中海達,其中的一家。

        加拿大林間貓頭鷹的鳴聲“呵呵——呵——呵——”,極像老翁冷冷的笑聲,與我記憶中江南的貓頭鷹的叫法“骨碌碌碌……”圓滾而陰森的鳴音,大異其趣。鴟鸮的鳴法會超過人類的方言上萬種嗎?鳥啼人語,都是天趣。

        1.3 像控測量的定義及項目采用模式

        像控測量是指根據(jù)像片在內(nèi)業(yè)設(shè)計布點方案并選定能在實地觀測的地物特征點,在實地根據(jù)劃定影像的灰度和形狀確定像控點的位置,外業(yè)實測求解該點三維坐標的過程。

        烏魯木齊CORS系統(tǒng)的動態(tài)模式為網(wǎng)絡(luò)RTK模式,它應(yīng)用于像控測量可直接獲得選取像控點的坐標,操作簡便、精度可靠。

        2 CORS應(yīng)用于像控測量的作業(yè)流程

        2.1 前期準備

        為了此次項目的順利開展,我們開具了介紹信預(yù)先與當?shù)卣块T作了溝通,說明了情況,請求在作業(yè)過程中予以配合,為后續(xù)工作做了鋪墊。另外,成立項目部,設(shè)項目經(jīng)理1名,項目技術(shù)負責人1名,并下設(shè)作業(yè)組4個,檢查組1個,內(nèi)業(yè)組2個,各組設(shè)組長1名。

        1)測區(qū)中央子午線87°,要求烏魯木齊城市坐標系,1985國家高程基準。從烏魯木齊市城市勘測院收集到測區(qū)布爾莎七參數(shù),以及測區(qū)附近控制點4個。

        2)測區(qū)使用網(wǎng)絡(luò)RTK之前的準備工作。我們使用的是國產(chǎn)中海達V8系列的GPS接收機,是烏魯木齊市規(guī)劃局CORS建成時,參加測試的幾家測繪儀器公司之一,信號比較穩(wěn)定。在手簿中設(shè)置正確的中央子午線,數(shù)據(jù)收集到布爾莎七參數(shù)輸入手簿。

        3)到已知的4個控制點上進行精度檢查,滿足像控測量要求。

        2.2 像控點測量

        2.2.1 目標選擇的要求

        1)易識別,要在實地、影像上均能明確辨認。

        3)盡量選取水平的線狀地物接近90°的交點,如道路交叉處,房屋拐角,圍墻拐角等。

        4)如遇高壓電通過,或周圍有高層建筑,又或有信號干擾、信號盲區(qū)的,盡量避免。

        2.2.2 內(nèi)業(yè)像片上像控點位置標定

        像片由于像控點坐標誤差的影響使像片從相位中心點向像片邊緣所產(chǎn)生的影像變形越來越大。為了提高外業(yè)判讀刺點和內(nèi)業(yè)點位的量測精度,像片所選像控點的位置距像片邊緣要大于1 cm~1.5 cm。像控點選定之后,像片上要準確標示出它的位置。最常用的方法是用細針在所要標定的像控點影像上刺一小孔,小孔中心表示該點在像片上的精確位置,業(yè)內(nèi)統(tǒng)稱:刺點。小孔直徑不得超過0.1 mm,并做點之記,便于內(nèi)業(yè)人員判點。刺點時將像片與實地認真對照,仔細辨認,點位刺出后,檢查組組織實地檢查核對。點之記中包括點號、文字說明刺點位置,字頭朝北。

        2.2.3 使用CORS進行像控點測量

        1)烏魯木齊CORS采用的動態(tài)模式為網(wǎng)絡(luò)RTK模式,將帶GPRS業(yè)務(wù)的手機卡放入V8接收機卡槽,并將接收機調(diào)到GSM移動臺模式,使用烏魯木齊市城市勘測院提供的CORS賬號登錄CORS系統(tǒng),設(shè)置好IP、端口、源節(jié)點,即可接入CORS系統(tǒng)。連接成功后,正確設(shè)置中央子午線,輸入收集來的測區(qū)布爾莎七參數(shù)。從手機網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的基站信息,即可開始作業(yè)。2)開始像控測量前,先到收集到已有資料的已知點上進行檢驗,重復(fù)采集4個已知點各3次。3)由于是接收的控制中心數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)RTK實測的坐標即為烏魯木齊城市坐標系坐標。不需要再進行任何坐標轉(zhuǎn)換或參數(shù)糾正。4)遇到無信號的情況。看看是否是無線信號盲區(qū)或衛(wèi)星時段問題。如是無線信號盲區(qū),則調(diào)整像控點點位;衛(wèi)星時段不好,則換時段進行觀測。

        2.2.4 像控點數(shù)據(jù)處理

        使用常規(guī)方法測量像控點需要多個步驟,則內(nèi)業(yè)必然要處理大量的數(shù)據(jù)。而使用網(wǎng)絡(luò)RTK是一體化作業(yè),大量節(jié)省了人員,提高了工作效率。

        具體處理有以下幾個步驟:1)整理觀測記錄,整飾像控點點之記,完善像片上像控點記錄。2)計算像控點的最終坐標。一般的做法是,使用多次觀測的記錄求和再根據(jù)次數(shù)求取平均值。3)在手簿軟件中錄入布爾莎七參數(shù)進行實時轉(zhuǎn)換和解算。4)像控點使用常規(guī)方法(靜態(tài)GPS+水準測量)同CORS測量成果的檢測精度對比統(tǒng)計表見表1。

        表1 不同方法測量結(jié)果檢測精度對比統(tǒng)計表

        可以看出CORS測量精度成果具有較高精度,完全滿足像控測量中平面和高程的精度要求。

        2.2.5 CORS運用中誤差分析

        1)刺點誤差,外業(yè)人員像片上刺點與內(nèi)業(yè)人員影像上切點時產(chǎn)生的誤差;2)使用儀器采集時的誤差,包括對中誤差、儀器系統(tǒng)誤差、觀測方法產(chǎn)生的誤差等等;3)CORS系統(tǒng)自身信號傳輸、使用的儀器設(shè)備等相關(guān)的誤差。

        2.2.6 質(zhì)量保證措施

        1)我們在測區(qū)內(nèi)找到已有的4個控制點,使用CORS進行檢驗。2)檢查組對距離較遠的像控點數(shù)據(jù)進行多次采集,求取平均值,與作業(yè)組數(shù)據(jù)做對比。3)檢查組對測區(qū)內(nèi)交通方便,距離較近的像控點,使用常規(guī)作業(yè)方式進行檢查(聯(lián)測水準、全站儀測邊長,坐標等)。

        3 結(jié)語

        通過“烏魯木齊CORS系統(tǒng)在航測大比例尺像控測量外業(yè)中的應(yīng)用”項目的實施看出:CORS系統(tǒng)在運用中具有“測量精度高、誤差小、內(nèi)外一體化作業(yè)大大降低工作強度,提高工作效率”的優(yōu)點,具體總結(jié)如下:

        1)測量精度高、誤差小。CORS系統(tǒng)在航測大比例尺像控測量外業(yè)中的應(yīng)用既符合測量的精度要求,測量誤差也在可控范圍之內(nèi)且誤差分布均勻,不存在誤差積累,因此在四等以下的控制測量、圖根測量、地形測量、像控測量等低等級控制網(wǎng)和精度要求不高的測量應(yīng)用中可以大力推廣;2)內(nèi)外一體化作業(yè)。運用CORS系統(tǒng)采用坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求解方法。對測區(qū)內(nèi)均勻分布的一個或多個以上的控制點進行復(fù)測求解轉(zhuǎn)換參數(shù),通過手簿完成計算;3)單機即可開始作業(yè),不需要架設(shè)基準站,由于通過無線網(wǎng)絡(luò)進行信號傳輸,突破了距離限制;4)大大降低工作強度,提高工作效率、縮短工作周期。在符合精度及誤差要求下,CORS系統(tǒng)應(yīng)用于像控測量,操作簡便,靈活方便,不但可以減少外業(yè)工作強度,而且可以提高作業(yè)人員的工作效能,節(jié)約項目成本。

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        On application of Urum chi CORS in photo-control survey of aerial survey large scale

        GAN Li-jun GAO Yong-jia

        The paper indicates the application of Urumchi CORS system in the aerial survey of some area of Urumchi,mainly introduces the principle for CORSsystem and theworking procedure for the indoor point distribution and the outdoor collection for the photo controlling points in aerial survey,and concludes by the factual application that CORSsystem can fullymeet the demand of the accuracy of the photo-control survey.

        CORS,network RTK,photo-control survey

        TU198

        A

        1009-6825(2011)17-0202-03

        2011-02-22

        干犁軍(1979-),男,工程師,新疆航天經(jīng)緯測繪技術(shù)有限公司,新疆烏魯木齊 830000

        高永甲(1978-),男,工程師,新疆航天經(jīng)緯測繪技術(shù)有限公司,新疆烏魯木齊 830000

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