【摘 要】本文對全球定位系統(tǒng)（GPS）技術進行了簡要介紹，通過GPS測量技術在像片聯(lián)測中的應用，結合工程實例，以統(tǒng)計圖表的方式對實施方案進行系統(tǒng)分析，選擇最佳方案，從而確定GPS測量技術在像片聯(lián)測中的發(fā)展方向。

【關鍵詞】GPS測量技術；像片聯(lián)測

引言：

隨著測繪科學技術的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)（GPS）廣泛應用于測量領域，尤其在控制測量方面，GPS測量取代了傳統(tǒng)的三角測量。在工程和城市控制測量范圍內已形成完整的應用GPS測量技術的技術標準規(guī)范。在基礎測繪（國家1：1萬地形圖測繪）的像片聯(lián)測（像片控制測量）中，目前尚沒有應用GPS測量技術標準規(guī)范。雖然從基礎測繪更新測量開始，GPS測量技術就已開始應用測量領域，但是在應用過程中，根據(jù)不同條件方法各異，尚未充分發(fā)揮GPS測量技術的優(yōu)勢。

一、GPS測量技術

GPS是一種以衛(wèi)星為基礎的無線電導航定位系統(tǒng)，目前，GPS技術廣泛應用在各個領域，對現(xiàn)代社會發(fā)展有十分突出貢獻。近年來，隨著科技的快速發(fā)展，GPS技術取得了飛速。

（一）GPS系統(tǒng)的組成

PS系統(tǒng)主要由空間星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶設備系統(tǒng)等三部分組成，其中空間星座是由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成的，也就是21+3GPS星座，地面監(jiān)控系統(tǒng)是由1個主控站、3個注入站、5個籃測站組成的；用戶設備系統(tǒng)是由接收機硬件、機內軟件、GPS數(shù)據(jù)包等組成。

（二）GPS的特點

GPS具有全天候、全球連續(xù)覆蓋、定位精度高、靜態(tài)定位觀測高效、應用廣泛等特點，GPS系統(tǒng)在運行過程中，不會受到時間、地點等的限制，能在任何時間段、任何地點進行運行，G PS系統(tǒng)有多個GPS衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的空間分布和運行軌跡都是經(jīng)過精心的設計，因此，G PS系統(tǒng)的覆蓋面很廣，通過G PS系統(tǒng)能及時的獲得動態(tài)目標的坐標、時間、速度等各種信息，這些信息十分準確，由此可見GPS技術具有很高的定位精度，在進行觀測時，可能對定位精度提出不同的要求，GPS技術能根據(jù)定位精度的要求，對觀測目標進行數(shù)分鐘到幾天等不同時間的定位觀測，同時自動收集、處理觀測數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)的觀測技術相比，GPS技術的靜態(tài)定位觀測效率很高，目前，GPS技術已經(jīng)廣泛應用在農(nóng)林、資源勘探、導航、測量等各個領域中，其應用范圍十分廣泛。

（三）GPS測量技術的優(yōu)勢

分析GPS測量技術的優(yōu)勢，如：第一，測繪效率高，能夠在最短的時間內獲取工程測繪的信息，效率遠高于傳統(tǒng)測繪，高效的測繪促使GPS測量技術應用在多個領域滿足測繪需求；第二，定位準確通過靜態(tài)定位的方法保障每個定位點的準確度，排除定位點的誤差影響捉使GPS測量技術在不同的工程測繪中均可發(fā)揮定位準確的優(yōu)勢；第三，自動化能力高，GPS測量技術中基本不需要人為參與實現(xiàn)高水平的自動化為智能化發(fā)展提供基礎條件。

二、基礎測繪的像片聯(lián)測

目前，在基礎測繪的像片聯(lián)測方面，國家沒有統(tǒng)一的應用GPS測量技術標準規(guī)范，只有GB/T13977-92《1：5000、1：10000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》（以下稱《航外規(guī)范》）。《航外規(guī)范》中對像片控制測量的方法仍停留在傳統(tǒng)的三角測量、導線測量及幾何水準測量。但是《航外規(guī)范》對像片控制測量的精度有明確的指標，《航外規(guī)范》3.2.4條規(guī)定：像控點的平面位置中誤差相對于最近高級控制點不得大于圖上0.1mm；高程中誤差相對于最近高級控制點不得大于1/10等高距，為應用GPS 測量技術奠定了應用方向。

（一）應用GPSRTK技術的像片聯(lián)測

采用GPSRTK技術進行像片聯(lián)測，是在測區(qū)中心設置一基準站，再由流動站完成像控點測量工作。其優(yōu)點是H測量精度高（可達到厘米級）、作業(yè)速度快、一次就完成像控點的平面、高程測量。但是在進行作業(yè)前要解求坐標轉換參數(shù)，即在測區(qū)施測D級GPS控制網(wǎng)，測量滿足GPS高程擬合的等外水準點。在網(wǎng)絡地區(qū)作業(yè)半徑?。ㄅc像控點聯(lián)測平均邊長比較），從整個像片聯(lián)測作業(yè)考慮此作業(yè)方案對測區(qū)進行了兩次測量。

（二）應用GPS快速靜態(tài)測量技術的像片聯(lián)測

采用GPS快速靜態(tài)測量技術進行像片聯(lián)測，即在測區(qū)中心設置一個或兩個基準站，再由流動站完成像控點測量工作。其優(yōu)點是：測量精度高（可達到厘米級）、作業(yè)速度快，一次只能完成像控點的平面測量。不足之處是：在兩臺接收機工作時，基線不能構成閉合圖形，缺少基線檢核條件。三臺接收機工作時，缺少坐標轉換檢核條件，所以該作業(yè)方法在作業(yè)前必須對國家三角點進行精度檢核。另外，像控點的高程還要逐點施以水準測量，增加大量水準測量。

（三）應用GPS相對靜態(tài)定位測量技術的像片聯(lián)測

采用GPS相對靜態(tài)定位測量技術進行像片聯(lián)測，就是由像控點、國家三角點、等外水準點構成D級E級之間，主要從《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（以下稱《GPS規(guī)范》D、E級邊長界定）的GPS控制網(wǎng)。在控制網(wǎng)中，國家三角點的數(shù)量要滿足坐標轉換的條件及兼容性。坐標轉換的條件是每個控制網(wǎng)至少要聯(lián)測三個國家三角點，又由于采用平面坐標轉換，網(wǎng)配置約束平差，即在控制網(wǎng)周邊及中間均勻聯(lián)測國家三角點。國家三角點的兼容性是由于國家三角點施測年代較久，點位可能發(fā)生移動或損壞，采用約束平差基線改正值對其進行檢核。等外水準點要滿足 GPS高程擬合的內符合精度及外符合精度檢查。GPS高程擬合在一般隨機商用數(shù)據(jù)處理軟件中均采用多項式曲面擬合，所以每個控制網(wǎng)要保證內符合精度至少要均勻分布個6高程點進行GPS高程擬合，在控制網(wǎng)面積較大時間隔10千米～15千米要聯(lián)測一高程點。外符合精度檢查點是在參與GPS高程擬合的高程點之間聯(lián)測的高程點。采用GPS控制網(wǎng)進行像片聯(lián)測，整網(wǎng)進行嚴密平差計算，像控點的平面、高程精度可靠。

三、像片聯(lián)測實例分析

測區(qū)位于遼河中下游平原，1：1000地形圖58幅，相對高差為20米，等高距為1米，航攝比例尺為1：25000，像片控制面積為1500平方千米，像控點采用高程全野外布點。GPS控制網(wǎng)由6個國家三角點及226個像控點組成，其中國家三角點和24個像控點均經(jīng)等外水準聯(lián)測（見圖一）。GPS控制網(wǎng)平均邊長5.2千米，平均重復設站數(shù)1.4。GPS控制網(wǎng)觀測儀器采用中海達6000型接收機，時段長為40分鐘。數(shù)據(jù)處理應用隨機商用軟件，約束平差由6個國家三角點進行，約束平差中采用“逐點探測法”剔除不兼容的國家三角點1個，最后采用5個國家三角點進行約束平差。GPS高程擬合由6個國家三角點及9個經(jīng)等外水準聯(lián)測的像控點進行GPS高程擬合。GPS控制網(wǎng)的精度，約束平差基線改正值最大為56毫米，最弱邊相對中誤差1/10萬。GPS控制網(wǎng)的高程精度，內符合中誤差為68毫米，外符合檢查點15個，中誤差為79毫米。

結束語

目前，雖然基礎測繪的像片聯(lián)測尚沒有國家統(tǒng)一的應用GPS測量技術標準規(guī)范，但是依據(jù)《航外規(guī)范》對像片控制測量的精度指標，參考《GPS規(guī)范》對GPS測量的技術要求及精度指標，是能夠選擇最佳的像片聯(lián)測應用GPS測量的技術的作業(yè)方法。本文介紹的兩個像片聯(lián)測實例完全達到《航外規(guī)范》對像片控制測量要求的精度指標，在應用GPS相對靜態(tài)定位測量技術進行像片聯(lián)測，可根據(jù)GPS控制網(wǎng)的平均邊長確定其等級、觀測時段長，觀測重復基線，閉合環(huán)、無約束平差、約束平差的精度指標，按《GPS規(guī)范》中最低等級要求。

GPS高程擬合的技術要求，因其是在探討研究的問題，不能具體確定。但是GPS高程擬合是可行的，只要內、外符合精度檢查點的分布均勻，數(shù)量保證是能夠滿足像控點高程精度。應用GPS相對靜態(tài)定位測量技術進行像片聯(lián)測是像片聯(lián)測的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]徐紹銓，張華海，楊志強，王澤民：《GPS測量原理及應用》[M]，武漢大學出版社

[2]孔祥元，郭際明，劉宗泉：《大地測量學基礎》[M]，武漢大學出版社

[3]國家標準. GB/T 13977- 92《1：5000、1： 10000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》[S]，國家技術監(jiān)督局，1992.12.17

[4]成英燕等：《人尺度空域下1980西安坐標系與WGS84坐標系轉換方法研究》[M]，《測繪通報》，2007.12