2017現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)論文(2)
2017現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)論文
2017現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)論文二：現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各項(xiàng)城市建設(shè)、工業(yè)技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、土地利用等都需要測(cè)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(cè)量來(lái)為其提供空間位置信息。但傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足發(fā)展的需要，如何提高測(cè)繪成圖的效率和質(zhì)量成了現(xiàn)在需要研究的主要內(nèi)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(cè)量技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：GPS;RTK;現(xiàn)代測(cè)量
中圖分類(lèi)號(hào)：P258 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1GPS控制網(wǎng)的布設(shè)及優(yōu)化
1.1GPS測(cè)量及GPS網(wǎng)的特點(diǎn)
1.1. 1 GPS測(cè)量的特點(diǎn)
相對(duì)于常規(guī)測(cè)最來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量最主要有以下特點(diǎn)：①測(cè)量精度高。GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50 km的基線上，其相對(duì)對(duì)精度可達(dá)l×l0-6，在大于1000 km的基線上可達(dá)1×10-8。②測(cè)站間無(wú)需通視。GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。③觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡(jiǎn)便。目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開(kāi)機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿(mǎn)足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。
1.1.2GPS網(wǎng)的特點(diǎn)
(1)非層次結(jié)構(gòu)。
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)具有層次結(jié)構(gòu)，而GPS網(wǎng)則是非層次結(jié)構(gòu)。經(jīng)典網(wǎng)一般采用“逐級(jí)控制”，“分級(jí)施測(cè)”的原則來(lái)布設(shè)。先布設(shè)高級(jí)網(wǎng)，再級(jí)級(jí)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，得到不同精度的觀測(cè)值，但這與“逐級(jí)控制”，“分級(jí)施測(cè)”沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)系。所以，GPS網(wǎng)可用相同精度一次擴(kuò)展達(dá)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(gòu)成的幾何圖形的影響。也就是說(shuō)，在不改變基線數(shù)目和形式的基礎(chǔ)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)。而只與基線的端點(diǎn)，基線的數(shù)目和基線的權(quán)有關(guān)。所以使經(jīng)典網(wǎng)的一級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)不再適用于GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(3)必要基準(zhǔn)條件。
經(jīng)典網(wǎng)一般有三種必要的起算數(shù)據(jù)：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(zhuǎn);一條邊長(zhǎng)確定網(wǎng)的比例因子。GPS網(wǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)——基線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(biāo)來(lái)確定網(wǎng)的平移即可。有時(shí)考慮到衛(wèi)星信息對(duì)尺度因子的影響較大，因而加測(cè)一條或多條邊來(lái)消弱系統(tǒng)誤差。但這不是必要基準(zhǔn)條件。
1.2.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(duì)精度，對(duì)網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測(cè)，以獲得它們間的直接觀測(cè)基線。
(2)為提高整個(gè)GPS網(wǎng)的精度，可以在全面網(wǎng)之上布設(shè)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(shù)不大于6條。
(4)在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，引入高精度激光測(cè)距邊，作為觀測(cè)值與GPS觀測(cè)值(基線向量)一同進(jìn)行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L(zhǎng)。
(5)若要采用高程擬合的方法，測(cè)定網(wǎng)中各點(diǎn)的正常高/正高，則需在布網(wǎng)時(shí)，選定一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)盡可能的多，且應(yīng)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(shè)長(zhǎng)時(shí)間、多時(shí)段的基線向量。
1.3.布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)起算點(diǎn)的選取與分布
若要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好，則起算點(diǎn)數(shù)量越多越好，若不要求所布設(shè)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(biāo)成果的一致性，也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。
為保證整網(wǎng)的點(diǎn)位精度均勻，起算點(diǎn)一般應(yīng)均勻地分布在GPS網(wǎng)的周?chē)?。要避免所有的起算點(diǎn)分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況。
1.4.布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)起算邊長(zhǎng)的選取與分布
在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，可以采用高精度激光測(cè)距邊作為起算邊長(zhǎng)，激光測(cè)距邊的數(shù)量可在3~5條左右，可設(shè)置在GPS網(wǎng)中的任意位置。但激光測(cè)距邊兩端點(diǎn)的高差不應(yīng)過(guò)分懸殊。
2 GPS RTK在圖根控制測(cè)量中的應(yīng)用
2.1GPS RTK技術(shù)的特點(diǎn)
(1)作業(yè)效率高。在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完4km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。
(2)定位精度高，數(shù)據(jù)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(nèi)(一般為4km)，RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。
(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(tǒng)測(cè)量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，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(cè)繪功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測(cè)繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)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(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測(cè)量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計(jì)算機(jī)、其它測(cè)量?jī)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(jī)僅需1個(gè)人操作，在待測(cè)點(diǎn)呆上1～2 s即可獲得該點(diǎn)坐標(biāo)。其他輔助費(fèi)用少，外業(yè)效率高;內(nèi)業(yè)便于利用計(jì)算機(jī)處理，集成度高，節(jié)省人力。
2.2RTK未來(lái)的發(fā)展展望
全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)在測(cè)繪領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)以及滿(mǎn)足GIS技術(shù)之需要，測(cè)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(shù)據(jù)化，借助計(jì)算機(jī)成圖技術(shù)，自動(dòng)生成、繪制各種大比例尺的地形圖或?qū)ｎ}圖已成為當(dāng)今成圖的發(fā)展趨勢(shì)。RTK在各行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)逐步開(kāi)展起來(lái)，設(shè)想RTK如果可以更好的應(yīng)用與地理信息系統(tǒng)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(duì)RTK的了解對(duì)它提出一點(diǎn)設(shè)想，在應(yīng)用中RTK不可能是常年在一個(gè)地區(qū)長(zhǎng)期工作所以每到一個(gè)地區(qū)需要向有關(guān)部門(mén)協(xié)商獲取參數(shù)或用RTK重新計(jì)算四參數(shù)或七參數(shù)。但由于很多原因RTK計(jì)算的參數(shù)不是十分的精確，在測(cè)量中會(huì)帶來(lái)一些不必要的麻煩，假如GPS在獲取大地?cái)?shù)據(jù)信息是可以直接轉(zhuǎn)換當(dāng)?shù)氐膮?shù)并直接傳給RTK接收裝置將會(huì)很大方面改善測(cè)量質(zhì)量和速度。
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