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        GPS—RTK技術(shù)在像片控制測量中的應(yīng)用

        2014-03-13 16:32:57張傳忠楊淑靈陳雪梅
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年7期

        張傳忠 楊淑靈 陳雪梅

        摘 要:隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善,GPS開始被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)測繪領(lǐng)域,而RTK技術(shù)是一種定位更加精準(zhǔn)的測量方法,因此它的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的又一大突破,為各種控制測量提供了新的思路。其不僅能達(dá)到像控點(diǎn)的精度要求,還能減少測量用時(shí),與常規(guī)方法相比具有很大的優(yōu)越性,展示了RTK在航測中的廣泛應(yīng)用前景。

        關(guān)鍵詞:GPS-RTK;像控點(diǎn)測量;基準(zhǔn)站;轉(zhuǎn)換參數(shù)

        1 像控點(diǎn)測量方法

        ①導(dǎo)線法。較長路線采用復(fù)合導(dǎo)線;短距離通常采用支導(dǎo)線法。②線形鎖。③交會法。當(dāng)已知點(diǎn)為三個(gè)時(shí),采用前方交會或側(cè)方交會;已知點(diǎn)為四個(gè)時(shí),可以采用后方交會。④引點(diǎn)法。如果在測量時(shí)通視不佳則可以選擇引點(diǎn)法。

        高程控制點(diǎn)根據(jù)地形條件可以采用:①高程導(dǎo)線;②測圖水準(zhǔn)和經(jīng)緯儀水準(zhǔn);③三角高程路線;④獨(dú)立交會高程點(diǎn)。

        上面的幾種像片控制點(diǎn)的測量方法,是傳統(tǒng)的測量方法,因此在實(shí)際應(yīng)用中難免會受到一些限制,具體體現(xiàn)在:①由于高等級的控制點(diǎn)成果比較少,所以在測量時(shí),測量工作非常困難。②由于大部分像控點(diǎn)一般都是處在通視條件不好的位置,因此在測量之前必須做相應(yīng)的輔助性工作,使測量周期延長,同時(shí)增加了測量成本。③在通視條件不好的地區(qū),在一天之內(nèi)可以完成測量的點(diǎn)非常少,因此前面的幾種測量方法由于測量時(shí)間長,過程繁瑣,無法滿足工程測量的用時(shí)要求。

        2 RTK技術(shù)原理

        RTK技術(shù)的原理是:首先在確定點(diǎn)上布置一臺GPS接收機(jī),其目的之一是作為基準(zhǔn)站,同時(shí)將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)存入GPS控制手簿中。還要另外設(shè)置幾臺GPS接收機(jī),其目的是作為流動站。基準(zhǔn)站和流動站同時(shí)接收衛(wèi)星信號,基準(zhǔn)站接收的信號會傳輸?shù)搅鲃诱?,流動站將接收的信號以及基?zhǔn)站傳過來的信號一起再傳輸?shù)娇刂剖植局校缓髮@些信號進(jìn)行實(shí)時(shí)差分及平差處理。通過比較實(shí)時(shí)得到的坐標(biāo)、高程、實(shí)測精度與預(yù)想中的指標(biāo)相比較,如果達(dá)到了測量精度的要求,控制手簿將會對測量成果作出評價(jià),并提示測量人員是否接受此次測量成果,測量人員接受成果之后,繼而將所測的坐標(biāo)、高程、精度都記錄下來。

        GPS-RTK技術(shù)測量示意圖

        3 技術(shù)要點(diǎn)

        3.1 基準(zhǔn)站的選擇

        在利用RTK技術(shù)進(jìn)行定位測量時(shí),在選擇基準(zhǔn)站時(shí),應(yīng)確保流動站與基準(zhǔn)站相隔的距離不能過大,理論范圍是5~10km。為了使流動站更好地接收來自基準(zhǔn)站的信號,兩者之間的天線應(yīng)該滿足“準(zhǔn)光學(xué)通”。在平坦的地區(qū)利用RTK技術(shù)測量,往往可以成功的完成測量的工作,但是在一些地形復(fù)雜的地區(qū),RTK技術(shù)則很難被實(shí)施。

        另外為了提高各點(diǎn)與基準(zhǔn)站之間的距離,就要讓其能夠準(zhǔn)光學(xué)通視。在實(shí)際測量中,可以事先在測區(qū)內(nèi)布置若干個(gè)控制點(diǎn),在這些控制點(diǎn)上再架設(shè)基準(zhǔn)站,為了避免衛(wèi)星信號受測區(qū)上空各種無線電的干擾,可以通過提高天線的架設(shè)高度來實(shí)現(xiàn)。

        基準(zhǔn)站和流動站的選擇

        3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解

        在利用RTK技術(shù)測量時(shí),假設(shè)選取的坐標(biāo)系是北京54坐標(biāo)系,由于流動站獲取的各種坐標(biāo)參數(shù)實(shí)際是高斯平面坐標(biāo),因此要對轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求解。求解的方法具體有如下幾種。①把帶有控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)結(jié)合起來,建立一種關(guān)系,然后對參數(shù)進(jìn)行求解。②測量人員可以提前通過GPS的控制測量,求出轉(zhuǎn)換參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化。③通過投影方式來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

        上述三種方法是較為常見的求解方法,現(xiàn)對①方法進(jìn)行具體論述。1)在利用RTK技術(shù)進(jìn)行定位測量時(shí),基準(zhǔn)站往往設(shè)置在已知的控制點(diǎn)上,于是該點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)都是已知的,然后把這兩個(gè)坐標(biāo)輸入到控制手簿中,就可以非常容易的獲得轉(zhuǎn)換參數(shù)。此法是在無WGS-84坐標(biāo)成果的情況下使用的一種方法?;鶞?zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)通過單點(diǎn)定位得到,再用流動站到控制點(diǎn)上去采集WGS-84坐標(biāo),然后應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取。2)在一些地形復(fù)雜的區(qū)域,由于并沒有合適的控制點(diǎn)來設(shè)置基準(zhǔn)站,這個(gè)時(shí)候就可任意的設(shè)置基準(zhǔn)站的位置,即假想一個(gè)基準(zhǔn)站的北京54坐標(biāo),其WGS-84坐標(biāo)可以直接從測量手簿里讀取出來,然后再采集各個(gè)控制點(diǎn)和流動站的WGS-84坐標(biāo)。由于所有的坐標(biāo)均是假想而來的,因此在對轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求解時(shí),基準(zhǔn)站就不出現(xiàn)在參數(shù)的求解過程中。

        3.3 RTK作業(yè)前的檢驗(yàn)

        RTK測量的可靠性取決于數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動站的觀測環(huán)境。在測量時(shí)部分?jǐn)?shù)據(jù)信息由于受到干擾被暫時(shí)的遮掩起來,還有部分?jǐn)?shù)據(jù)信息在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生傳輸錯誤造成了誤差,因此在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量時(shí),真正可以利用的數(shù)據(jù)并不多,因此在測量之前,必須要對數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動站的觀測環(huán)境進(jìn)行檢驗(yàn)。在測量工作開始之前,要對基準(zhǔn)站和流動站的各種設(shè)備的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行檢查,通過反復(fù)的檢查,觀察是否存在設(shè)置問題;觀測窗口的狀態(tài)檢驗(yàn)、衛(wèi)星數(shù)量要求、衛(wèi)星高度角要求、GDOP值等都需要提前檢驗(yàn)。通過這些檢查,不僅可以發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)站和流動站中是否存在一些可以避免的設(shè)置錯誤,還可以檢驗(yàn)RTK技術(shù)的實(shí)際作業(yè)情況是否滿足像控點(diǎn)的精度要求。

        4 結(jié)束語

        隨著GPS-RTK技術(shù)的不斷發(fā)展成熟,其在測繪領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用,并與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比,體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)越性,因此RTK技術(shù)是一種非常實(shí)用的測量技術(shù)。RTK技術(shù)在測量上,操作并不復(fù)雜,測量人員不需要具備非常專業(yè)的測量知識就能完成測量工作。但是必須要認(rèn)識到,在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量時(shí),對基準(zhǔn)站的準(zhǔn)確選擇非常的關(guān)鍵。在測量的時(shí)候,要做好作業(yè)前的檢驗(yàn)工作,保證數(shù)據(jù)鏈的傳輸質(zhì)量和流動站的觀測環(huán)境滿足測量要求,避免衛(wèi)星信號受測量區(qū)域上空各種無線電的干擾。

        參考文獻(xiàn)

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