ＧＰＳＲＴＫ定位技術(shù)在航跡測(cè)量中的應(yīng)用

于海波

摘要 葛洲壩及三峽大壩的建成改變了長(zhǎng)江的態(tài)勢(shì),流速、流向千變?nèi)f化,為確保航道暢通和航行安全,我們加強(qiáng)了轄區(qū)航跡、流速流向的觀測(cè)。采用傳統(tǒng)經(jīng)緯儀前方交會(huì)的方法,不僅受氣候、環(huán)境等因素的限制,且既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。目前,在完成葛洲壩大江航跡觀測(cè)時(shí)采用GPSRTK定位技術(shù),與過(guò)去傳統(tǒng)光學(xué)儀器觀測(cè)相比,不但精度高、效率高,且不易受外界因素的影響。本文結(jié)合大江試航觀測(cè)著重介紹GPSRTK定位技術(shù)在航跡測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 GPSRTK定位;航跡;前方交會(huì)

中圖分類號(hào) P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1674-6708(2009)05-0066-02

0 引言

美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制GPS(全球定位系統(tǒng)Global Positioning System),它是具有全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。其工作定位原理是:在過(guò)地心的6個(gè)軌道面上均勻分布24顆衛(wèi)星,這些衛(wèi)星實(shí)時(shí)向地面發(fā)送衛(wèi)星定位信息,用戶根據(jù)接收的定位信息,實(shí)時(shí)計(jì)算求出三維位置以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息,從而達(dá)到全球性、全天候、連續(xù)的精密三維定位與導(dǎo)航的目的。而GPSRTK定位技術(shù)則是在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的相對(duì)定位方式,通過(guò)基準(zhǔn)站向外發(fā)射信號(hào),流動(dòng)站接收發(fā)來(lái)的信號(hào)測(cè)定出相對(duì)于基準(zhǔn)站的位置,從而確定出每一點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。目前,測(cè)定航跡的原理是以船舶在水面上移動(dòng)的快慢來(lái)判斷其運(yùn)動(dòng)速度大小,以運(yùn)行的軌跡來(lái)表示運(yùn)動(dòng)方向。過(guò)去觀測(cè)時(shí)利用經(jīng)緯儀前方交會(huì)觀測(cè),每隔一定時(shí)間幾臺(tái)儀器同時(shí)交匯船舶運(yùn)行的瞬時(shí)位置,一條軌跡完成后按照同樣的方法觀測(cè)下一條。而利用GPSRTK定位技術(shù)測(cè)量,只需將GPS按照時(shí)間設(shè)定后隨船運(yùn)動(dòng)即可測(cè)出船舶的速度和運(yùn)動(dòng)方向。

1 觀測(cè)過(guò)程

1.1控制網(wǎng)的布設(shè)

采用GPSRTK定位技術(shù),排除測(cè)角測(cè)邊、邊角同測(cè)等傳統(tǒng)要求,不需點(diǎn)間通視,不需考慮圖形強(qiáng)度,不需設(shè)置在制高點(diǎn)上,只需將基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)上,同時(shí)與一定密度及合理分布的平高控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)采集每一個(gè)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo),就可準(zhǔn)確完成該區(qū)域控制網(wǎng)的布設(shè)。

1.2航跡觀測(cè)

此次試航觀測(cè)按正常情況需在大江兩岸布設(shè)8個(gè)主站、8個(gè)副站,共需16部?jī)x器,16名測(cè)量人員,再加上試航船指揮人員等,僅此一項(xiàng)就需20余名。另外,此次試航是在大流量的情況下進(jìn)行的,大江水流條件復(fù)雜,急流涌浪隨時(shí)可見(jiàn),特別是筆架山至卷橋河一帶水急浪高,岸邊又多亂石,測(cè)量艇接送人員有很大的危險(xiǎn)性。而采用GPS觀測(cè)方法,僅需要在兩岸設(shè)置1個(gè)GPS基準(zhǔn)站,船上留2~3人負(fù)責(zé)發(fā)號(hào)指揮定位,既節(jié)省人力物力,又保障安全。

1.3基站架設(shè)

在大江兩岸選擇視野開(kāi)闊,無(wú)任何電磁干擾物,相對(duì)高程較高,容易攀爬的控制點(diǎn),連接好GPS和數(shù)據(jù)鏈電臺(tái),接通電源,進(jìn)行基站設(shè)置,確定電臺(tái)格式RTCA和發(fā)射時(shí)間間隔,啟動(dòng)后看電臺(tái)是否向外發(fā)射差分信號(hào),若一切正常,則通知試航船指揮人員進(jìn)行查看。

1.4船臺(tái)操作

在試航船上的人員,首先確定船的定位位置,綁好衛(wèi)星接收天線和差分天線,然后打開(kāi)GPS,選擇信號(hào)通道與基站一致,待收到穩(wěn)定的差分信號(hào)后,根據(jù)施測(cè)區(qū)域建立作業(yè)文件,設(shè)置好儀器參數(shù),進(jìn)行聯(lián)機(jī),屏幕顯示出測(cè)量的區(qū)域、GPS的狀態(tài)和衛(wèi)星數(shù)目,當(dāng)顯示RTK固定解,此時(shí)打開(kāi)校正向?qū)?輸入基站的三維坐標(biāo)進(jìn)行校正,確認(rèn)后就可以進(jìn)行RTK定位,進(jìn)入試航區(qū)域后,按照指揮人員的指令,每20s定一點(diǎn)。在記錄過(guò)程中根據(jù)需要,既可采用手動(dòng)定點(diǎn)也可自動(dòng)定點(diǎn)。

1.5數(shù)據(jù)處理

航跡觀測(cè)結(jié)束后,及時(shí)停止數(shù)據(jù)記錄,記下結(jié)束時(shí)間和點(diǎn)數(shù),打開(kāi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成*.TXT的格式,再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)掛入成圖軟件,經(jīng)過(guò)自動(dòng)化處理,試航船舶的軌跡線就完全展現(xiàn)出來(lái)。

2結(jié)果分析

GPSRTK定位其精度在厘米級(jí),經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際應(yīng)用,一般不超過(guò)5cm,遠(yuǎn)優(yōu)于一般的三角交會(huì)示誤誤差。附經(jīng)緯儀與GPS優(yōu)缺點(diǎn)比較表(以一條航跡觀測(cè)為例):

表格見(jiàn)下頁(yè)。

3注意事項(xiàng)

1)控制點(diǎn)布設(shè)要合理,既要保證信號(hào)覆蓋測(cè)量區(qū)域,又要兼顧到施測(cè)的方便性和安全性。

2)基站架設(shè)要注意防雷防電,隨時(shí)注意觀察GPS和電臺(tái)發(fā)射信號(hào)的變化,有情況及時(shí)解決。

3)流動(dòng)站同樣注意防雷防電和GPS狀態(tài),參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確,手動(dòng)記錄要與口令同步,同時(shí)仔細(xì)記錄起始時(shí)間,航跡結(jié)束后記錄結(jié)束時(shí)間,及時(shí)導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

4)內(nèi)業(yè)人員根據(jù)外業(yè)記錄情況,對(duì)照原始數(shù)據(jù),剔除多余的無(wú)用的數(shù)據(jù),在這個(gè)過(guò)程中要注意防止誤刪。

4 結(jié)論

總之,采用GPSRTK定位技術(shù)將大批的測(cè)量人員從繁重的體力勞動(dòng)中脫離,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)程序,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代測(cè)量的科技化和信息化。通過(guò)此次大江航跡觀測(cè),不僅使新技術(shù)、新設(shè)備得到更好的應(yīng)用,更重要的是驗(yàn)證了我局測(cè)繪人員通過(guò)精心組織,科學(xué)合理應(yīng)用,依然有能力按照技術(shù)要求快速、優(yōu)質(zhì)完成該次航跡觀測(cè)任務(wù)。同時(shí),我們將在今后的工作中總結(jié)更多的經(jīng)驗(yàn)和方法,讓GPS技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用于航道工作和航道生產(chǎn),促進(jìn)航道事業(yè)更高更快的發(fā)展。

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