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GPS快速静态在像控测量中的应用

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GPS快速静态在像控测量中的应用 第35卷 第 11期 2012年 l1月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS& SPATIAL lNFoRMATIoN TECHNoLOGY Vo1.35,No.11 Nov.,2012 GPS快速静态在像控测量中的应用 高文刚,王广海 (黑龙江第一测绘工程院,黑龙江 哈尔滨 150081) 摘 要:介绍了快速静态的定位原理及定位精度与观测时间的关系。 关键词:快速静态;基线解算;像控测量 中图分类号:P228.4 文献标识码:B 文章编号:1672—5867(2012)11...

GPS快速静态在像控测量中的应用
第35卷 第 11期 2012年 l1月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS& SPATIAL lNFoRMATIoN TECHNoLOGY Vo1.35,No.11 Nov.,2012 GPS快速静态在像控测量中的应用 高文刚,王广海 (黑龙江第一测绘工程院,黑龙江 哈尔滨 150081) 摘 要:介绍了快速静态的定位原理及定位精度与观测时间的关系。 关键词:快速静态;基线解算;像控测量 中图分类号:P228.4 文献标识码:B 文章编号:1672—5867(2012)11—0l12—02 Application of GPS Fast Static in Image Control M easurement GAO Wen—gang,WANG Guang—hal (First Surveying and Mapping Engineering ofHeilon~iiang Province,Harbin 150081,China) Abstract:This article describes the principle of fast static positioning and the positioning precision of observation time. Key words:fast static;baseline solution;image control measurement 0 引 言 2 精度观测实验 伴随着测绘科学技术的飞速发展,GPS测量技术以其 高质量、作业时间短、高自动化、低成本、低劳动强度等优 势广泛应用于工程测量、地籍测量、航空摄影测量等领 域。近年来随着高精度的连续运行站的建立及高分辨率 的精化大地水准面格网模型地建立,静态观测在大中城 市及经济发达地区使用频率大大降低,随着基于 GSM网 络 RTK的出现,静态观测方法更是无人问津。然而,在 GSM网络不能覆盖的地区,静态观测这种传统的测量方 式就凸显出它的优势。 2012年新疆 1:10 000像控喀什测区位于塔里木盆地 西缘,测区南侧是50 km×50 km的沙漠地区,手机及电台 信号不能覆盖。由于采用高程全野外的方式加密,像控 点较多精度要求低,因此综合考虑采用快速静态双基准 站的方式进行像控测量。 1 快速静态的定位原理 GPS测量能够准确定位的前提就是需要正确地确定 整周模糊度倍率因子,定位所需时间就是正确确定整周 模糊度所需的时间。快速确定整周模糊度倍率因子的解 算法是基于初次平差结果得出的基线向量和模糊度向 量、相应的协因数阵、单位权中误差;根据统计检验原理, 在某一置信水平下探索挑选整周数作为模糊度的候选 值,把其余的候选值再用平差计算的方法进行最后的模 糊度确定 。 基本网布设在测区周围,利用全球连续运行跟踪站 进行长基线解算求得,长基线的解算是利用 POL2,KIT3, SHAO,WUHN四座 IGS全球跟踪站为基准,另外采用 IGS 站 sele作为检核点。起算点的基线解算软件采用采用美 国麻省理工大学的GAMIT 10.40高精度处理软件。为求 得较高精度观测点的先验坐标,采用 GPS精密单点定位 求得。在解算出基础控制点的 CGCS 2000坐标系成果 后,利用新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果(2011 年),求取基础控制点的正常高。得到基本控制点的 CGCS 2000坐标和正常高后,利用网内的任意三点的观测 数据由两点求第三点平面坐标及大地高,通过坐标差与 时间的关系确定观测时间和定位精度。 快速静态观测采用 TOPC0N NET—G3A双频 GPs接 收机,基线解算及网平差采用Pinnacle V1.07中文版。 2.1 基线解算的一般原理 GPS基线向量表示了各测站间的一种位置关系,即测 站与测站间的坐标增量。GPS基线向量与常规测量中的 基线是有区别的,常规测量中的基线只有长度属性,而 GPS基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属 性。GPS基线向量是 GPS同步观测的直接结果,也是进 行 GPS网平差、获取最终点位的观测值的直接有效数据, 基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程,平差所 采用的观测值主要是双差观测值。 2.1.1 质量控制指标 1)RMS值即均方根误差,它表明了观测值的质量,观 收稿日期:2012—05—07 作者简介:高文刚(1979一),男,黑龙江鸡西人,工程师,学士,主要从事外业测绘生产工作。 第11期 高文刚等:GPS快速静态在像控测量中的应用 ll3 测值质量越好,RMS越小,反之,观测值质量越差,则 RMS 越大,它不受观测条件好坏的影响。 2)RDOP值指的是在基线解算时待定参数的协因数 阵的迹的平方根,它表明了 GPS卫星的状态相对定位的 影响,即取决于观测条件的好坏,它不受观测值质量好坏 的影响。RDOP越小,说明观测条件越好;反之,RDOP越 大,则说明观测条件越差。 3)RATIO值反映了所确定出的整周未知数参数的可 靠性,这一指标取决于多种因素,既与观测值有关,也与 观测条件的好坏有关。 2.1.2 质量指标的应用 RATIO,RDOP和 RMS这几个质量指标只具有某种相 对意义,它们的数值高低不能绝对地说明基线质量的 高低。 1)当RMS小,肋 大,RATIO小时,说明不能通过 精化处理来提高精度,因为外界观测条件差。 2)当lOIS大,冗DD尸小,RATIO小时,说明外业观测 条件比较好,可以通过精化处理来提高精度。 2.1.3 闭合环检验是 GPS网检验基线成果可靠 性最有效的方法 1)同步环闭合差:理论上应为零,由于模型不完善或 解算误差,一般同步环全长相对闭合差在 5ppm以下,太 大则说明解算有问题。 2)异步环闭合差:对检查解算是否合格很重要。 2.2 影响 GPS基线解算结果的因素及其对应 方法 I)卫星观测时间短致使整周未知数难以确定的卫星 应予以删除。 2)周跳太多:若多颗卫星在相同时间段内经常发生 周跳时,则可采用删除周跳严重的时间段,而只是个别卫 星,则可采用删除经常发生周跳的卫星,此方法在外业观 测条件比较好时对解算结果有很好的效果。 3)在残差图上若发现既不象明显的周跳,但又不在 正常值范围,则说明有可能出现了多路径效应,或是对流 层、电离层折射影响过大,则可提高卫星截止高度角来清 除其影响或截取时间段来避开其影响,而对于那些影响 严重又无法消除的应删除。 基线解算是网平差的基础,只有基线解算质量较高, 同步环闭合差符合要求,才可进行约束平差解算坐标。 2.3 平差后的坐标与观测时间的关系 1)D001,/)002推算/9003坐标及高程平均距离45 km (如图1所示)。 图1 坐标及高程精度与观测时间关系图(D 003) Fig.1 Coordinates,height accuracy and observation time(D 003) 2)DOOl,/)002推算/7O04坐标及高程平均距离42 km (如图2所示)。 图2 坐标及高程精度与观测时间关系图(D 004) Fig.2 Coordina tes,height accuracy and observation time(D 004) 3)/)003,/3OO4推算D001坐标及高程平均距离45 km (如图3所示)。 图3 坐标及高程精度与观测时间关系图(D 001) Fig.3 Coo rdina tes,height accuracy and observation time ID 001) 4)D003,D004推算 D002坐标及高程平均距离43 km (如图4所示)。 图4 坐标及高程精度与观测时间关系图(D 002) Fig.4 Coo rdinates。height accuracy and observation time(D 002) 3 结束语 通过实验坐标在观测大于6 rnin时精度小于 10 cm, 大于 10 rain精度小于6 cm并上下波动趋于稳定,与正确 坐标的误差应来源于双基站与网联测本身的定位误差。 另外,本次试验采用的是广播星历的长基线解算也影响 定位精度,但由于 1:10 000像控点平面精度、高程度小于 2 cm即可,所以,快速静态双基准站的方式可以用于生 产,观测时间应大于 15 rain。 参考文献: [1] 姚排.GPS快速静态定位测量在控制测量中的应用[J]. 长春工程学院学报,2004,5(4):38—40. [2] 杨世伟,高岩,刘红军.GPS快速静态定位在航测像控中 的应用[J].测绘与空间地理信息,2004,28(4):47—48. [3] 国家测绘局标准化研究所 ,国家测绘局第一大地测量 队,国家基础地理信息中心.GB/T 18314—2009全球定 位系统 (GPS)测量规 范 [S].北京:中国标 准出版 社,2009. [编辑:宋丽茹]
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