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1、GPSRTK技术在地形测量应用探究 摘要:本文首先介绍GPSPTK技术的概要;然后对GPSPTK技术特点进行分析;最后认真对GPSPTK技术在地形测量中的应用进行探析。关键词:GPSRTK技术;地形测量;中图分类号：U412文献标识码：A1.前沿GPS已在测绘领域引起了革命性的变化,目前,范围上数公里至几千公里的控制网或形变监测网;精度上从百米至毫米级的定位,一般都将GPS作为首选手段,随着载波相位动态实时差分RTK技术的日趋成熟,GPS已开始向分米乃至厘米级的放样、高精度动态定位等领域渗透。地形测量首先离
2、不开控制测量。在城市和区域地形测量中,GPS实际上已成为建立平面控制网的一种标准手段。随着差分GPS定位技术(7DGPS)的发展与应用,不仅是高等级的首级网和加密网,甚至图根点和航空摄影测量像控点的测定也广泛采用了GPS。在许多地形测量项目中,电子测距导线早已成为一种最基本的控制测量方法。特别是当使用全站仪时,可以将低等级的图根控制与细部地形测量同步进行,从而提高总体作业效率。高程控制测量过去一直沿用几何水准测量的方法,这种方法耗时费力,效率很低。2GPSRTK在地形测量中的应用GPS系统包括3大部分:①空间
3、部分—GPS卫星星座;②地面控制部分—地面监控系统;③用户设备部分—GPS信号接收机。GPS系统的空间部分由21颗卫星组成,均匀分布在6个轨道面上,卫星上安装了精度很高的原子钟,其系统信息能在全球范围内向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。在地形测量中主要是用静态测量来完成控制测量,用RTK来完成碎部测量工作记录点的WGS—84坐标。GPSRTK可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一
4、次测绘成电子地图,然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。GPSRTK定位的概念:基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站,在流动站通过无线电接收基准站发射的信息,将载波相位观测值实时进行差分处理,得到基准站和流动站的坐标差ΔX、ΔY、ΔZ;坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点的WGS-84坐标,通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标x、y和海拔高程h。这个过程称作GPS7RTK定位过程。GPSRTK定位技术主要用于地形测量和工程放样。GPS
5、RTK数据处理是基准站和流动站之间的单基线处理过程,采用基准站和流动站的载波相位观测值的差分组合载波相位,将动态流动站未知坐标作为随机的未知参数,载波相位的整周模糊度作为非随机未知参数解算。下面介绍一下GPS布网和基线测量的相关情况。2．1准备工作测量前必须要实地了解测区情况,如点位情况(点的位置,上点的难度等)、交通状况等,还需要了解卫星状况的预报评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。最后依据测点的卫星状况,测量作业的要求以及测区的实际情况确定出具体的布网和作业方案。首先是完成点的选取和GPS网的布设,
6、然后在此基础上来进行静态控制测量。在进行GPS定位时,认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。在数据处理时,将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测,时间由几min,几h,甚至数十h不等。接收机测得卫星发送的伪距,载波相位等信号的观测值,7再将观测值下载到计算机中处理,一般要通过基线处理,网平差,坐标转换和高程转换求出高精度网点坐标。在测量中,静态定位测量方式一般用于高精度测量定位,如主要用于各种等级的大地测量跟踪网、基准网、工程控
7、制网,变形监测网等的测量。2．2选点若干技术要求(1)为保证对卫星的连续跟踪观测的卫星信号的质量,要求测站上空尽可能地开阔,在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。(2)为减少电磁波对GPS卫星信号的干扰,在测站周围200m的范围内不能有强电磁波干扰源,如大功率无线电发射设施,高压输电线等。(3)为避免减少多路径效应的发生,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形地物。如高层建筑,成片水域等。为便于观测作业和今后的应用,测站应选在交通便利,上点方便并易于保存的地方。2．3布网GPS基线向量网的等级:依据国家
8、测量规范、各行业测量规范、任务要求来定等级。根据我国1992年所颁布的全球定位系统测量规范,GPS基线向量网被分成了A,B,C,D,E5个级别。见表1。表1GPS基线向量网等级表GPS7布网方案主要取决于工程的具体要求、经费、时间、人力消耗及接收机的数量和后勤保障条件等,在确定布网方案时,应在满足精度要求的前提下,尽可能降低消耗。GPS网一般采用较多的异步闭合环,这就要求接收机多次重复设站,但受交通
