GPS快速静态定位在航测像控中的应用

GPS静态定位技术在航测像控点的应用

摘要:本文通过GPS技术在朝阳县有色金属矿用地规划测图过程中测定野外像控点测量中的应用———类似星形的布网方案及其平面和拟合高程的精度与可靠性。本文从该控制网的建立方法、过程、数据处理、精度分析等方面进行了分析,得出了一些有益结论。

关键词:GPS 像控点联测 精度评定

为了满足朝阳县二十家子镇有色金属产业园的用地规划用图需要,我院承担了该地区的1∶1000数字化地形图的测绘任务,由于工期紧、测区范围大、地形难度大等因素,故采用了航空摄影测量的方法成图,其像控点测量是用GPS静态观测,网形采用星形网。

1 朝阳有色金属矿测区GPS控制网的作业依据

(1)CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》。(2)GB 12898-91《国家三、四等水准测量规范》。(3)CJJ 8-99《城市测量规范》。

2 GPS—D级控制网的布测

2.1 首级控制网的布设

朝阳县有色金属矿的测区正好位于国家高斯投影3度带的120度带附近,因此投影带选择1954年北京坐标系中3度投影带。测区面积56km2,东西长度为8km,所以没有考虑2.5cm/公里变形的影响。在进行像控点联测之前,先布设了一个控制全测区的GPS控制网,全网由12个点组成,采用边点混合连接方式布网,平均边长4cm,其中最大边长6.67km,最短边为3km。控制面积60km2,起算点三个且分布均匀。经平差计算最弱边1/8.7万,最弱点中误差为2.5cm,平均点位中误差0.8cm,高程起算是四等水准,水准路线长度为38km,联测控制网六个点且分布均,四等水准观测中误差为8.7mm,满足规范规定。

2.2 像控点的观测

在像控点的布设、选刺和野外测量,均按建设部1999年颁布的《城市测量规范》中的相关规定执行。野外像控点的测量采用5台ASHTECH单频接收机进行外业观测。本测区共布设像控点85个,全部视为平高点。根据测区的地形条件和已知点的分布情况,像控点的布网采用了类似星形网的网形。此测区采用双基准站,5台流动站的同步观测。并作同步环检验。由于此次的类似星形网与单纯的星形网不同,多余观测多,检查与探测粗差的能力均好于星形网,消除或减弱了卫星种差、电离层误差、对流误差、卫星轨道误差、大气遮光误差等,有力的保证了测量成果的准确性。像控点由一人刺点,另一人检查无误后,最后取其平差值作为该像控点的最后坐标值。

快速静态GPS在航空摄影控制测量中的应用

【摘要】本文通过实例，从观测时段、网图布设等方面对快速静态定位测量在航空摄影控制测量中的应用进行了详细论述。

【关键词】快速静态GPS；静态定位测量；控制测量

一、GPS快速静态定位原理

GPS快速静态定位测量是利用快速整周模糊度解算法原理所进行的GPS静态定位测量。它具有高精度、全天候、全球性和点间无需通视等优点，已广泛应用于测量的各个领域，为我国经济建设做出了重大贡献。这一高新技术出现以来，其应用之广泛、普及之迅速是前所未有的。近年来部分省、市已利用GPS定位技术进行了高等级GPS控制网的施测和大地水准面精化工作，建立了高精度连续 运营站及高精度、高分辨率的大地水准面格网模型。

GPS准确定位的前提，就是需要正确的计算整周未知数。如果整周未知数已经确定，那么相对定位的精度，将不会随着观测的延长而明显提高。若忽略所测卫星分布图形变化的影响，则定位的精度，近似地与观测与观测历元熟的方根成反比。缩短静态相对定位的观测时间，其关键在于快速而可靠的确定整周未知数。

二、快速静态GPS的发展及应用

1、快速GPS的发展

GOS航空摄影测量是利用摄影所得的像片，研究和确定被摄物体形状、大小、位置、属性相互关系的一种技术。摄影测量有两大主要任务。其中之一就是空中三角测量，即以航摄像片所量测的像点坐标或单元模型上的模型点为原始数据，以少量地面实测的控制点地面坐标为基础，用计算方法解求加密点的地面坐标。在GPS出现以前，航测地面控制点的施测主要依赖传统的经纬仪、测距仪及全站仪等，但这些常规仪器测量都必须满足控制点间通视的条件，在通视条件较差的地区，施测往往十分困难。

GPS测量不需要控制点间通视，而且测量精度高、速度快、因而GPS测量技术很快就取代常规测量技术成为航测地面控制点的测量的主要手段。但从总体上讲，地面控制点测量仍是一项十分耗时的工作，未能从根本上解决常规方法“第一年航空摄影，第二年野外控制联测，第三年航测成图”的作业周期长，成本高的缺点。近年来，GPS快速静态技术的飞速发展导致了GPS辅助航空摄影测量技术的出现和发展。目前该技术已进入实用阶段，在国际和国内已用于大规模的航空摄影测量生产。实际表明该技术可以极大地减少地面控制点的数目，缩短成图周期，降低成本。

GPS技术在测绘工程领域中的应用

随着科技的发展，时代对测绘工程的工作质量也提出了更高的要求，GPS技术在测绘工程中也开始得到了有效运用。因此，本文将从GPS技术的基本原理出发，对目前GPS技术在测绘工程领域中所遇到的问题进行浅析，并提出几点建议，以期GPS技术的高效应用。

标签：GPS技术 测绘工程 应用

测绘工程是一项研究对象广泛的工作，包括地球形状、大小、重力场或者地表地貌、地质结构、水文、房屋等多方面的内容，主要内容是对研究对象的各种空间信息进行测量并绘制出相关的地形图等。而GPS技术的日益成熟也使之能在测绘工程中发挥越来越重要的作用。

1 GPS技术的基本原理。

首先，GPS系统结构可以分为地面控制系统、空间部分和用户设备终端这三个部分，其中，地面控制系统可以分为主控制站、监测站和地面天线，空间部分由三颗在轨备用卫星、二十一颗工作卫星以及特定轨道上放置的均匀分布的六个轨道面组成，用户设备部分则可以分为接受GPS信号设备、数据处理软件以及终端这三部分。其次，利用GPS技术进行定位的原理是指将卫星高速运动的瞬时位置作为已经确切了解的起算数据，再利用空间距离后方交会方法来确定出待测点位置。实际中，由于确定GPS具体位置的计算方法所采用的原理不同，终端操作者对此进行定位操作方法所遵循的要求也不同，根据分类标准的不同，可将操作方法进行以下划分：（1）根据定位使用的观察值来进行划分，定位方式可分为载波相位和伪距相位，前者精度优于2毫米，相比于后者来说要求较低，并且数据处理较为简易;（2）根据定位模式进行划分，定位方式可分为绝对和相对，前者可进行单机作业，较为简单，后者则需要先对接收机天线之间的位置进行确定;（3）根据定位结果的获取时间进行划分，定位方式可分为实时和非实时，前者可以实时解算出接收机天线所在位置，后者则是先对接收数据进行处理之后再对其进行准确定位;（4）根据定位时的接收机状态进行划分，定位方式可分为静态和动态两种，前者为高精度测量定位，后者则是以动态变量方式对接收数据进行处理。此外，GPS技术还具有以下特点：（1）可以加载任意的扫描地形图、传统矢量图以及遥感影像图，并可以自动接边，以便其智能生成缩略图;（2）具有资源调查属性库，具有定义管理点线面图层等多种功能;（3）在任意两点间距离和面积都可实现高精度测量;（4）可对野外测点实现高精度配准;（5）在多种数据格式以及坐标之间可进行相互转换，实现资源调查无纸化和自动化。正由于GPS技术具有这样的高效性、实时性以及精度高的特点，才使之得以被测绘工程引用。

２０１２年第２３期　０科教前沿０　科技信息　

ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在像控点联测中的应用分析　

王科　（宁夏伊地集团水利水电工程有限责任公司　宁夏银川　７５００２１）　【摘　］ＧＰＳｔｋＴＫ是ＧＰＳ测量技术发展中的一个新突破，笔者以河南濮阳市１：１０００地形图测绘项目为例，介绍了ＲＴＫ在像控点联测　中的应用价值。　【￣］ＧＰＳ　Ｒ．ＴＫ技术；在像控点联测　０引言　实时动态（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ，简称ＲＴＫ）测量技术是以载波相　位观测量为根据的实时差分ＣＰＳ（ＲＴＤ　ＧＰＳ）测量技术，它是ＧＰＳ测量　技术发展中的一个新突破　本文以河南濮阳市ｌ：１０００地形图测绘项目为例，通过对ＲＴＫ在　像控点联测中的应用介绍．说明ＲＴＫ在像控点联测中具有重要的应　用价值　１　ＧＰＳ　ＲＴＫ在像控点联测中的应用　河南濮阳市１：１０００地形图测绘项目使用的是１：４ＯＯＯ的彩色航　片，影像基本清晰．共有３６条航线，涉及２８６６张航片。　１．１像控点布设　像控点布设采用区域网布点．每一区域航线数不大于６条，每条　航线的基线数不大于１２条．航线相邻平高控制点不超过４条基线，在　布设过程中既考虑区域的划分又考虑区与区的连接．使整个测区布设　的像控点成为一个有机的整体．同时将所有像控点布设为平高点。　在布设像控点时．还注意到以下一些因素：　１）区域中出现主点或标准点位落水。无法保证模型连接时．此像　片采用全野外布点：　２）除正常布点外．每个区域一般布设了两个保密点（用作空三加　密检查），双模型及全野外未设保密点；　３）区域与区域之间像控点统一布设。保证有足够的重叠。使控制　的区域不产生裂缝：　４）像主点或标准点位处于水域内，或被云影、阴影等覆盖或无明　显地物时，均被视为点位落水，当落水范围的大小和位置尚不影响立　体模型连接时．按正常航线布点；　５）航线两端上下像控点在同一像对内相互偏差不超过半条基线．　规则区域网中间的像控点左右偏离不超过一条基线：　６）旁向重叠过小，相邻航线的点不能公用时，进行分别布点，两点　裂开的距离均小于ｌｃｍ　１．２像控点的选刺　像控点采用一人刺点，一人检查。并对所选刺点的像片影像、像片　条件进行核实　选刺的点应满足的条件为：　１）选择最清楚的刺点目标点．目标点的实地辨认精度不大于　５ｃｍ；　２）细小线状地物（小路、田埂）交叉中心或边沿拐角，拐角应交角　程变化较小的地方　１．３像控点的联测　像控点联测主要采用ＧＰＳ快速静态和实时动态（ＧＰＳ　ＲＴＫ）测量。　第一、二区块采用ＧＰＳ快速静态测量。其余区块采用实时动态ＧＰＳ　ＲＴＫ测量。　１）ｃＰｓ快速静态测量　快速静态ＧＰＳ联测像控点采用６台Ｔｒｉｍｂｌｅ　５８００双频ＧＰＳ接收　机进行观测。采用点、边方式组网，第０１区块最大边长２．４ｋｍ，第Ｏ２区　块最大边长３．２ｋｍ。联测的平面、高程起算点第Ｏ１区块为７点（一级　ＧＰＳ点７个）．第０２区块为８点（其中四等ＧＰＳ点２个，一级ＧＰＳ点６　个）。其点位均匀分布在联测区块的四周，各联测区块各设置１个基本　控制点进行检验。应用快速静态ＧＰＳ共联测像控点１０５个，其中Ｏ１区　块联测像控点５１个，０２区块联测像控点５４个。　为了消除多重流动间的偶然重叠和测量噪声对观测值的影响。提　高ＧＰＳ高程拟合的精度．快速静态观测时段长度均大于１５ｍｉｎ，一般　在３０ｒａｉｎ左右。　２）实时动态（ＧＰＳ　ＲＴＫ）测量　采用ＲＴＫ共观测像控点８５６个。像控点测量采用Ｔｒｉｍｂｌｅ　５８００　双频ＧＰＳ接收机进行ＲＴＫ观测前．首先进行了测区坐标系统转换参　数的求解。在１：１０００成图范围周边及成图范围内选取了分布相对均　匀的１８个四等ＧＰＳ点．根据其已有平差后的ｗＧｓ一８４坐标和独立　坐标系下的坐标．采用随机数据处理软件求解出转换参数。　在基准站首次观测前，先建立项目（其中包括单位的选择）和坐标　系统管理（包括参考椭球的选择、椭球参数的输入、投影方式的选择、　大地水准面模型的选择、转换参数的输入），再进行基准站电台频率的　选择、ＧＰＳ　ＲＴＫ工作方式的选择、基准站坐标的输入和基准站工作启　动等。　流动站首次观测前．首先和基准站一样建立项目和坐标系统管　理。接着进行流动站电台频率的选择、ＧＰＳ　ＲＴＫ工作方式的选择、流动　站工作启动、使用ＲＴＫ流动站测量像控点等。　在采用ＲＴＫ联测像控点开始之前．按计划首先进行了测试检验．　测试检验共观测了基础控制点１８个。有关ＲＴＫ测试精度统计见下表１：　表１　ＲＴＫ测试精度　检核点数　检核点平面位置互差　检核点高程互差　（个）　最大（ｃｍ）　最小（ｃｍ）　平均（ｃｍ）　最大（ｃｍ）　最小（ｃｍ）Ｉ平均（ｃｍ）　１８　２－３　０．５　１．５　３．４　０．７　Ｉ　１．６　均良　４范围　．内的占特旨ｂ物　占付一船诜　扁部高　由表１可见，在１８个被检验的基础控制点中，（下转第８４页）ｍｍ　ｅｅ，５，　３）影像大小在０．　以内的点状地物　．点位一般选在局部高　崮　儿，位　ｒ双　刚茁仙伍恻　，Ｉ　昂　表２像控点精度统计表及Ｒ］－Ｋ测试精度统计表　测量　最大距离　三边环闭合差　距离相对中误差　最弱点点位中误差　检核点平面位置互差　检核点高程互差　检核　方式　ｏｃｍ）　最大ｐｐｍ　ｓｗ／２　ｗ／２￣ｗ　（最弱边）　平面（ｃｍ）　高程（ｃｍ）　最大（ｃｍ）　ｓｗ／２　ｗ／２一Ｗ　最大（ｃｍ）　ＳＷ／２　ｗ／２一Ｗ　点数　快　Ｏｌ　３．２　１４．５　９０．６％　１０＿３％　ＰＧ０７８￣１０１２　ＰＧＯ２２　Ｐ（　２２　０．７　１００％　０　１．６　１０ｏ％　０　ｌ　速　区块　１问４３９３　±１－３　±１．４　静　１０３９一Ｍ０１２　ＰＧ０４７　ＰＧ０３７　态　０２　２．８　ｌ３．９　９６Ｉ８％　４．２％　０．５　１ｏｏ％　０　—０．６　１００％　０　１　区块　１，９３５１５　±０．５　±１．２　８．０　９５．４％　１．５％　－５．２　９５．４％　１．５％　ＲＴＫ　５．６　７３　平面中误差：±２．１ｃｍ　高程中误差：±２．４ｃｍ　备注：ｗ为各项限差。三边环闭合差限差为１５ｐｐｍ，检核点平面位置及高程互差限差为，４－１０ｅｒａ。