現代測量技術(shù)的應用

現代測量技術(shù)的應用張軼濱州市患民縣國土資源局251700摘要:隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,各項城市建設、工業(yè)技術(shù)、環(huán)境保護、土地利用等都需要測繪地形圖來(lái)進(jìn)行為之服務(wù)。新興的地理信息技術(shù)的發(fā)展,也需要進(jìn)行地形測量來(lái)為其提供空間位置信息。但傳統的測繪技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足發(fā)展的需要,如何提高測繪成圖的效率和質(zhì)量成了現在需要研究的主要內容。近幾年來(lái), GPS RTK技術(shù)以其快捷、方便、靈活、快速定位的特點(diǎn),已經(jīng)使測量技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展。關(guān)鍵詞:GPS;RTK;現代測量中圖分類(lèi)號:P258文獻標識碼:A文章編號1GPS控制網(wǎng)的布設及優(yōu)化1.1GPS測量及GPS網(wǎng)的特點(diǎn)1.1.1GPS測量的特點(diǎn)相對于常規測最來(lái)說(shuō),GPS測量最主要有以下特點(diǎn):①測量精度高。GPS觀(guān)測的精度明顯高于一般常規測量,在小于50km的基線(xiàn)上,其相對對精度可達1×106,在大于1000km的基線(xiàn)上可達1×108。②測站間無(wú)需通視。GPS測量不需要測站間相互通視,可根據實(shí)際需要確定點(diǎn)位,使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。③觀(guān)測時(shí)間短。隨著(zhù)GPS測量技術(shù)的不斷完善軟件的不斷更新,在進(jìn)行GPS測量時(shí),靜態(tài)相對定位每站僅需20min左右,動(dòng)態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。③④儀器操作簡(jiǎn)便。目前GPS接收杋自動(dòng)化程度越來(lái)越高,操作智能化,觀(guān)測人員只需對中、整平、量取天線(xiàn)高及開(kāi)機后設定參數,接收機即可進(jìn)行自動(dòng)觀(guān)測和記錄全天候作業(yè)。GPS衛星數目多,且分布均勻,可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續進(jìn)行觀(guān)測般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標。GPS測量可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標,其高程精度已可滿(mǎn)足四等水準測量的要求。1.1.2GPS網(wǎng)的特點(diǎn)(1)非層次結構。GPS網(wǎng)和經(jīng)典網(wǎng)在概念上有個(gè)明顯的不同,就是經(jīng)典網(wǎng)中國煤化工網(wǎng)則是非層次結構。經(jīng)典網(wǎng)一般采用“逐級控制”,“分級施測”的THECNMHG高級網(wǎng)再級級加密,直到滿(mǎn)足工作的要求。而GPS網(wǎng)盡管所采用的儀器類(lèi)型和作業(yè)模式不同,得到不同精度的觀(guān)測值,但這與“逐級控制”,“分級施測”沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)系。所以,GPS網(wǎng)可用相同精度一次擴展達到所需的密度。(2)網(wǎng)形。與經(jīng)典網(wǎng)不同的,GPS的精度不受網(wǎng)點(diǎn)所構成的幾何圖形的影響。也就是說(shuō),在不改變基線(xiàn)數目和形式的基礎上,單純的改變點(diǎn)的位置不會(huì )影響網(wǎng)的精度,精度與邊與邊所成的角度無(wú)關(guān)。而只與基線(xiàn)的端點(diǎn),基線(xiàn)的數目和基線(xiàn)的權有關(guān)。所以使經(jīng)典網(wǎng)的一級優(yōu)化設計不再適用于GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設計。(3)必要基準條件經(jīng)典網(wǎng)一般有三種必要的起算數據:一個(gè)已知點(diǎn)確定網(wǎng)的平移;一個(gè)方向確定網(wǎng)的旋轉;一條邊長(cháng)確定網(wǎng)的比例因子。GPS網(wǎng)的觀(guān)測數據—基線(xiàn)向量中由于包含了尺度和方位信息,因此,理論上只須一個(gè)已知點(diǎn)的坐標來(lái)確定網(wǎng)的平移即可。有時(shí)考慮到衛星信息對尺度因子的影響較大,因而加測一條或多條邊來(lái)消弱系統誤差。但這不是必要基準條件12提高GPS網(wǎng)精度的方法(1)為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)具有較高的相對精度,對網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀(guān)測,以獲得它們間的直接觀(guān)測基線(xiàn)。(2)為提高整個(gè)GPS網(wǎng)的精度,可以在全面網(wǎng)之上布設框架網(wǎng),以框架網(wǎng)作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架(3)在布網(wǎng)時(shí)要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數不大于6條(4)在布設GPS網(wǎng)時(shí),引入高精度激光測距邊,作為觀(guān)測值與GPS觀(guān)測值(基線(xiàn)向量)一同進(jìn)行聯(lián)合平差,或將它們作為起算邊長(cháng)。(5)若要采用高程擬合的方法,測定網(wǎng)中各點(diǎn)的正常高/正高,則需在布網(wǎng)時(shí),選定定數量的水準點(diǎn),水準點(diǎn)的數量應盡可能的多,且應在網(wǎng)中均勻分布,還要保證有部分點(diǎn)分布在網(wǎng)中的四周,將整個(gè)網(wǎng)包含在其中(6)為提高GPS網(wǎng)的尺度精度,可采用如下方法:增設長(cháng)時(shí)間、多時(shí)段的基線(xiàn)向量。1.3.布設GPS網(wǎng)時(shí)起算點(diǎn)的選取與分布若要求所布設的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好,則起算點(diǎn)數量越多越好,若不要求所布設的GPS網(wǎng)的成果完全與舊成果吻合,則一般可選3~5個(gè)起算點(diǎn),這樣既可以保證新老坐標成果的一致性,也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。中國煤化工為保證整網(wǎng)的點(diǎn)位精度均勻,起算點(diǎn)一般應均勻地分HCNMHG避免所有的起算點(diǎn)分布在網(wǎng)中一側的情況。14布設GPS網(wǎng)時(shí)起算邊長(cháng)的選取與分布在布設GPS網(wǎng)時(shí),可以采用高精度激光測距邊作為起算邊長(cháng),激光測距邊的數量可在3~5條左右,可設置在GPS網(wǎng)中的任意位置。但激光測距邊兩端點(diǎn)的高差不應過(guò)分懸殊。2 GPS RTK在圖根控制測量中的應用2.1 GPS RTK技術(shù)的特點(diǎn)(1)作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下,高質(zhì)量的RTK設站一次即可測完4km半徑的測區大大減少了傳統測量所需的控制點(diǎn)數量和測量?jì)x器的“搬站”次數,僅需一人操作,在般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標,作業(yè)速度快,勞動(dòng)強度低,節省了外業(yè)費用,提高了勞動(dòng)效率(2)定位精度高,數據安全可靠,沒(méi)有誤差積累。只要滿(mǎn)足RTK的基本工作條件,在一定的作業(yè)半徑范圍內(一般為4km),RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。(3)降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視,只要求滿(mǎn)足“電磁波通視”,因此,和傳統測量相比,RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節等因素的影響和限制較小,在傳統測量看來(lái)由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區,只要滿(mǎn)足RTK的基本工作條件,它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。(4)RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高,測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內、外業(yè)。流動(dòng)站利用內裝式軟件控制系統,無(wú)需人工干預便可自動(dòng)實(shí)現多種測繪功能,使輔助測量工作極大減少,減少人為誤差,保證了作業(yè)精度(5)操作簡(jiǎn)便,容易使用,數據處理能力強。只要在設站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設置,就可以邊走邊獲得測量結果坐標或進(jìn)行坐標放樣。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強,能方便快捷地與計算機、其它測量?jì)x器通信(6)作業(yè)人員少,定位速度快,綜合效益高。GPS接收機僅需1個(gè)人操作,在待測點(diǎn)呆上12s即可獲得該點(diǎn)坐標。其他輔助費用少,外業(yè)效率高;內業(yè)便于利用計算機處理,集成度高,節省人力。22RTK未來(lái)的發(fā)展展望全球定位系統具有性能妤、精度高、應用廣的特點(diǎn),是迄今最好的導航定位系統。隨著(zhù)全球定位系統的不斷改進(jìn),硬、軟件的不斷完善,應用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓。隨著(zhù)我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,特別是電子計算機在測繪領(lǐng)H中國煤化工地圖數據CNMHG庫以及滿(mǎn)足GIS技術(shù)之需要,測繪行業(yè)又一次發(fā)生重大的技術(shù)變革,采用野外信息數據化借助計算機成圖技術(shù),自動(dòng)生成、繪制各種大比例尺的地形圖或專(zhuān)題圖已成為當今成圖的發(fā)展趨勢。RTK在各行業(yè)的應用已經(jīng)逐步開(kāi)展起來(lái),設想RTK如果可以更好的應用與地理信息系統行業(yè)形成便攜式GIS軟件將給人類(lèi)帶來(lái)更大方便。并且RTK的使用將趨于簡(jiǎn)單化,無(wú)論從外業(yè)操作和攜帶等都會(huì )有很大改善。通過(guò)實(shí)踐工作對RTK的了解對它提出一點(diǎn)設想,在應用中RTK不可能是常年在一個(gè)地區長(cháng)期工作所以每到一個(gè)地區需要向有關(guān)部門(mén)協(xié)商獲取參數或用RTK重新計算四參數或七參數。但由于很多原因RTK計算的參數不是十分的精確,在測量中會(huì )帶來(lái)一些不必要的麻煩,假如GPS在獲取大地數據信息是可以直接轉換當地的參數并直接傳給RTK接收裝置將會(huì )很大方面改善測量質(zhì)量和速度參考文獻[1]楊曉明,王德軍,時(shí)東玉.數字測圖(內外業(yè)一體化)[D].北京:測繪出版社,2001[2]蔣輝,潘慶林,劉三枝.數字化測圖技術(shù)及應用[D].北京:國防工業(yè)出版社,207[3]潘正風(fēng),楊正堯等.數字測圖原理與方法[D].武漢:武漢大學(xué)出版社,2004[4]周忠謨,易杰軍,周琪.GPS衛星測量原理與應用[D].北京:測繪出版社,1992.[5]郭際明,孔祥元.控制測量學(xué)[D].武漢:武漢大學(xué)出版社,2006[6]李征航,黃勁松.GPS測量與數據處理[D].武漢:武漢大學(xué)出版社,2005.中國煤化工CNMHG