GPSRTK技术在准东煤电煤化工产业园区航测外业中的应用

2023-02-28

我国有1万多平方公里的陆地面积, 而新疆维吾尔自治区就占了六分之一, 且地广人稀, 地形起伏较大, 沙漠、荒漠干旱地区以及连绵起伏的山脉占了绝大部分, 因此对于1:10000航空摄影测量外业控制来说, 无疑是具有很大的困难和挑战性。

GPS实时动态差分RTK (RealTime Kine-matic}测量系统, 是GPS测量技术与数据通讯传输技术相结合而构成的系统。是目前CPS定位测量中精度最高的一种方法, 其相对定位精度可达lc m+1ppm以上[1,2]。GPS.RTK测量系统由于其较高的量测精度, 已经在1:100000航空摄影测量中得到了广泛的应用。本文结合具体的工程实例介绍GPS.RTK的基本原理、技术方法以及在应用中的注意事项。

1 工程实例

为满足新疆昌吉准东煤电煤化工产业园区开发建设对地形图和测绘资料的需求, 由新疆维吾尔自治区第一测绘院承担并完成新疆准东煤电煤化工产业园区航空摄影测量外业的基础控制测量、像控点联测和像片调绘任务154幅, 总面积约3850km2。

本测区由两块组成, 总面积约3850km2, 折合1∶10000地形图154幅。

第一块奇台北将军戈壁区。东西长约80km, 南北宽约85km, 面积约3550km2, 折合1∶10000地形图142幅。

地理位置:东经89°30′00″—90°30′00″

北纬44°20′00″—45°00′00″

第二块五彩湾南区。东西长约30km, 南北宽约10km, 面积约300km2, 折合1∶10000地形图1 2幅。

地理位置:东经88°22′30″—88°45′00″

北纬44°25′00″—44°30′00″

2 GPS.RTS测量技术的主要优缺点

2.1 GPS.RTK测量技术的主要优点

(1) 大幅度地减少控制测量的工作量; (2) 全天候作业; (3) 测量过程直观 (4) 在地形起伏大、植被茂密的地区进行测量时, RTK技术能很好地解决测量过程中因通行、通视不便而造成的难题[3]; (5) 测量人员数量显著减少。

2.2 GPS.RTK测量技术的主要缺点

(1) 容易受到卫星接收数量和当时卫星状况的限制; (2) 基准站和流动站之间数据链传输易受外部环境的干扰; (3) RTK设备耗电量较人, 在时间上连续作业的能力受到限制; (4) 稳定性及精度, 在城市楼房密集区、林区、峡谷深处等无线电信号受到较大干扰的地方需要全站仪的配合使用才能得到保证[4]。

3 作业及过程

3.1 基础控制量测

(1) 基础控制网的布设; (2) 基础控制点的选点; (3) 基础控制网平面量测; (4) 基础控制点的高程联测; (5) 基础控制测量检查的方法和质量情况。

3.2 像片控制测量

(1) 像片控制点的布设; (2) 像片控制点的编号。平高点编号前冠P, 高程点编号前冠G。采用刺点像片号的后四位数 (如:P 1 2 1 2、G1213) 作为像控点编号; (3) 像片控制点联测; (4) 像控点高程检测; (5) 像控点成果精度; (6) 像片控制测量的检查方法。

3.3 像片调绘

调绘采取全野外方式进行, 在比例尺约为1:12000与1:25000 (23cm×23cm) 的调绘片上清绘。清绘采用黑、棕、绿、兰、红五色进行着墨装饰。作业人员参照调绘片的影像在实地进行判调。在地物复杂地区将相关的地物、植被、地名、属性说明等标注在副片上。

4 GPS.RTS测量中注意的事项

(1) 基准站的选择。测区内或测区周围欲用作基准站的控制点应首先在图上进行设计, 分析RT K数据链的实际有效覆盖半径。基准站一般选择在测区的中央位置, 周围视野应开阔, 截止高度角设置应超过15°, 周围无信号反射物 (大面积水域、大型建筑物等) , 以减少多路径干扰。基准站应尽量设置于相对制高点上 (高坡、房顶、楼顶等) , 以方便基准站电台与流动站之间差分改正信号的传输。基准站还应远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源以及高压输电线路、通讯线路等高磁场地点。当测区内确实无适合的控制点坐标来设置基准站时, 也可以采用基准站任意摆放的方式[5]。

(2) 观测时间的选择。当卫星系统对美国的位置是最佳的时候, 世界上有些国家在某一确定的时间段内不能很好地被卫星所覆盖。这时盲区内的卫星几何图形结构强度低, 卫星信号的强度较弱, 这时用R T K测量很难得到固定解。另外受电离层的影响, 每天的中午时分电离层的干扰最大, 这时用RT K测量也很难得到固定解。所以使用RT K测量时应尽量避免在上述时间内测量。

(3) 坐标转换参数求解。WGS-84坐标及地方坐标转换常用方法。R T K相对定位是在WGS-84坐标系中计算的, 而我们通常采用的是国家坐标或地方坐标系, 这就要求R T K测量的最终成果也是国家坐标系或地方坐标系。因此, 为进行坐标系统转换需求解不同坐标系统之间的转换参数。坐标变换是RTK测量中普遍的问题, 通常有四参数法和七参数法。

(4) 与已知坐标点的检核。在正式开始测量前应在测区内的其他已知控制点上用RTK实测坐标及高程, 并检核。发现问题应随时采取措施改正。

(5) R T K数据链接的有效半径。当R T K作业半径超过一定距离 (一般为几公里, 每种机型在不同的环境又各不相同) 时, 测量结果误差超限, 所以RT K的实际作业有效半径比其标称半径要小很多, 因此, 基准站发射台应尽可能远离干扰源, 并位于地势高处, 对天条件要好。且要根据不同的测区范围应选择不同的频段进行观测。

(6) 无数据和伪距解的问题。这时可在受影响的点位上多稳定一会, 也可将仪器移到开阔处或升高天线, 待数据链锁定后, 再小心无倾斜地移回待定点或放低天线, 一般就可以解决问题。

(7) 电力不足的问题。当出现电力不足的问题时, 这时如果无法暂停需继续工作时, 可采用汽车电瓶供电。如条件许可 (基准站设在房顶、楼顶等附近可以连接到民用220 V交流电时) , 也可以采用12V直流变压器连接电网供电。

5 结语

随着R T K技术的普及应用, 改变了很多传统的测量模式和测量方法。尤其是在控制测量中, 与传统的导线测量方式比较, RTK操作简单、作业速度快、定位精度高、无误差累积、数据安全可靠、对外业测量条件要求低, 大大节约了人力, 提高了劳动效率。G P S.RTK定位技术在本次1:10000航测外业中得到了成功应用, 为GPS.RTK技术在航测外业中的广泛应用起到了很大的促进作用。

摘要：GPS RTK定位技术为测绘行业带来了一次革命性的飞跃, 结合昌吉准东煤电煤化工产业园区的具体实测工程, 简介GPS RTK快速定位技术的方法及在应用中的注意事项。

关键词：GPS.RTK,1:100000航空外测作业,流动站,基准站同,控制网