航測控制網(wǎng)中GPS的應用分析

王晶

（廣州大學市政技術學院 廣東廣州 510000）

航測控制網(wǎng)中GPS的應用分析

王晶

（廣州大學市政技術學院 廣東廣州 510000）

GPS作為現(xiàn)代社會的一項新的測量技術，其具備精度高、速度快、費用低等優(yōu)勢，GPS布網(wǎng)也不存在常規(guī)交通規(guī)則的阻礙，因此，其已逐漸成為高等級城市控制網(wǎng)的主要技術手段?，F(xiàn)階段，GPS在我國的低航測控制網(wǎng)中被廣泛的應用。因此，本文簡單分析航測的內涵，并詳細研究了低航測控制網(wǎng)中GPS的應用。

航測；控制網(wǎng)；GPS

引言

隨著科學技術的快速發(fā)展，航測技術也越來越成熟，并得到了廣泛的應用。而GPS技術因具有精度高、經(jīng)費省等優(yōu)勢，并作為20世紀的一項高新科技，已得到許多領域的高度使用。在低航測控制網(wǎng)中運用GPS技術，可以有效保證測量的準確性和先進性。

1 航測的概述

所謂航測，就是攝影測量與遙感的有效結合，是一種測繪科學分類中的遙感科學，而遙感科學與技術是在空間科學、地球科學等眾多科學領域基礎上，交叉滲透、相互融合而得以發(fā)展的一項新興邊緣學科。航測是通過利用非接觸傳感器來獲取相關目標的時空信息的。航測不僅可以幫助解決傳統(tǒng)目標的幾何定位，還可以在語義或非語義的角度對利用空間傳感器獲取的影像和非影像信息進行解釋，進而獲得客觀世界中各種類型的目標對象的幾何與物理特征信息，其不僅為人們認識和改造自然提供了良好的科學基礎和方式，還為國家或部門間的重大決策和可持續(xù)發(fā)展提供了科學依據(jù)及決策保障，甚至為國防建設和國家安全提供可視化的軍事情報服務。航測以其獨特的科學性、技術性、服務性等被廣泛應用于經(jīng)濟的建設、國家的安全和人們的正常生活等方面。

2 GPS與GPS控制網(wǎng)

GPS即為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其是一種利用人造衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號進行導航和定位的系統(tǒng)，其可以對地面點的三維坐標進行高精度、全天候、快速的測定，推動了傳統(tǒng)測量方式的改革，加快了測繪科學現(xiàn)代化的步伐。

高精度GPS靜態(tài)定位通常運用于建立各種規(guī)模和級別的大地控制網(wǎng)、地球動力學監(jiān)測網(wǎng)和精密工程測量網(wǎng)。通過利用GPS技術來完成對上述網(wǎng)的測定工作時，一般具備以下特點：①高精度三維定位。GPS點是通過GPS衛(wèi)星信號直接獲取有關信息的，因此，各點之間不存在逐點推算和誤差積累。其點位的精度不僅比常規(guī)大地測量要高，而且精度均勻。②設計和布點方便靈活。GPS定位精度和GPS點的幾何圖形是不存在任何聯(lián)系的，且其不同于經(jīng)典的大地網(wǎng)。GPS定位精度不會受制于地面點間相互通視，從而使得控制網(wǎng)圖形設計和點間距離不受限制，選點較為靈活方便。③對地理條件及作業(yè)條件的要求低。無論是在沙漠、高山，還是在孤島、礁灘，都可以進行GPS定位觀測。④費用低廉。GPS點位不需要建立覘標，所以，整個GPS測量的費用只有常規(guī)大地測量所需經(jīng)費的1/3。⑤工作效率高。GPS觀測不存在氣象的限制，這是常規(guī)手段所無法比擬的。

3 低航測控制網(wǎng)中GPS的應用

3.1 控制點的布設及埋石

①在對控制點選點時，每個點至少要和一個相鄰點通視，并照顧四等水準施測和以后的使用。②選擇的點位要方便安置GPS接收設備和操作、視野開闊、基礎穩(wěn)固，且點位要選在能夠進行長期保存的地區(qū)。③GPS點位要遠離大功率發(fā)射源200m以上，同時，要避開高壓輸電線50m以上。④GPS點位不存在強烈干擾接收衛(wèi)星信號的事物。⑤四等GPS點的埋設要根據(jù)甲方提供的相應標識進行。⑥埋石點要進行實地繪制點的標記，并用普通相機拍照，并且要將埋石點和附近的相關事物都突顯出來，然后再在點位附近的位置設置帶編號的牌匾。拍完的照片要在整理之后按照一定的順序裝入像冊。

3.2 平面控制測量

平面控制測量通常采用GPS技術進行，其等級為一級。

3.2.1 埋石點的GPS聯(lián)測

埋石點的聯(lián)測是按照以及網(wǎng)布設和聯(lián)測的。一級GPS網(wǎng)的主要技術要求見表1。

表1 一級GPS網(wǎng)的主要技術要求

一級GPS控制網(wǎng)的布網(wǎng)是按照三邊形進行的，并聯(lián)測3個原有的C級GPS控制網(wǎng)點。通過利用6臺以上的雙頻GPS接收機配合工作，且其測量狀態(tài)為靜態(tài)。GPS觀測的具體要求見表2。

表2 GPS觀測的具體要求

3.2.2 GPS數(shù)據(jù)處理與檢核

因受到GPS接收機的限制，會存在一定程度的衛(wèi)星與接收機之間的時鐘誤差和衛(wèi)星軌道誤差。同時，衛(wèi)星信號的傳播也會存在電離層、對流層和多路徑等環(huán)境條件的限制，最終答復降低觀測的質量。因此，在基線解算時，需要有針對的取舍觀測數(shù)據(jù)，并在此基礎上將不理想的衛(wèi)星觀測信號刪除，從而滿足具體條件下基線向量解算成果的質量。全部基線通過所設置的各種先驗誤差限值后，對基線向量進行了復測邊相對精度檢驗和獨立閉合環(huán)閉合差檢驗。

3.3 像片控制點測量

3.3.1 像控點布設

①像控點的布設采用全野外布點方案，且每個立體像對內布設四個平高點，如圖1。②像控點應選在航向及旁向六片或五片重疊范圍內，從而使得像控點盡量滿足共用的需求。③像控點到像片邊緣之間的距離應不小于1.5cm，對于較為困難的區(qū)域，應不小于1.0cm，且距像片上的各種標志間的距離需大于1mm。④像控點的選擇位置要在旁向重疊中線附近，且距離方位線的距離應大于5.0m，困難區(qū)域要大于4.0m；當旁向重疊過大且無法滿足相應的要求時，要注意分別布點。當旁向重疊過小時，會使得相鄰航線的點無法實現(xiàn)共用，這時也應分別布點，并將其垂直距離控制在1cm以內，困難地區(qū)要小于2cm。

圖1

3.3.2 像控點測量

在進行像控點的測量時，通常采用GPS靜態(tài)測量方式。且測量時間在衛(wèi)星不少于4顆時要不少于40min。①像片控制點的平面位置中的誤差應不大于0.1mm（圖1），且高程中的誤差要不大于0.2m。②對于像片控制點平面坐標的測量，在一級GPS控制網(wǎng)點的基礎上，可采用GPS快速靜態(tài)測量方式進行測量。其觀測時間通常為40～60min。當點位環(huán)境較差時，可適當?shù)难娱L觀測時間。③對于像片控制點的高程測量，可選用GPS高程擬合方式。像控點布設了三個網(wǎng)，共施測像控點數(shù)目為148個。像控點的技術參數(shù)與一級網(wǎng)的參數(shù)是相同的，且其解算也等同于一級網(wǎng)。平差有無約束平差和三維約束平差兩種，且像控點采用的是三維約束平差。

3.4 GPS輔助空中三角測量

3.4.1 內業(yè)加密點選點的相關要求

①加密點通常要選在6個標準點附近，當遇到需要增加連接強度的特殊情況時，可適當?shù)募哟筮B接點的數(shù)量。且所選點位構成的圖形以大致呈矩形為宜，點位高差間的差距不可過大，同時要注意調繪的面積。②兩個立體像對覆蓋一幅圖時，測圖或糾正用的定向點應選在像片距離圖廓點或圖廓線1cm的范圍之內，偏離通過主點且與方位線垂直的直線通常小于1cm。③平地糾正點應避免選在土堤、洼地等無法代表一般地面高程的目標事物上，林區(qū)的平地糾正點應盡量選在林間空地的明顯處。④沿河道、山谷布設的航線要注意標準點之間的高度差距，從而避免相對定向不定性現(xiàn)象的發(fā)生，同時，在地形變化較大的地方，要增選1～2個點。

3.4.2 空中三角測量作業(yè)的相關精度要求

相對定向標準點殘余上下視差的限制差距應不超過5u，檢查點殘余上下視差的限制差距應不超過8u，且其匹配點的分布要盡量保持均勻，其點數(shù)也不應小于200個，模型連接平面位置較差應不大于0.24m（像方0.03m），高程較差不大于0.28m（像方0.02m）。

絕對定向基本定向點殘差、多余控制點不符值和區(qū)域網(wǎng)間公共點較差不應超過相應的規(guī)定，如表3。

表3 絕對定向限差

4 結語

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的測量技術已無法滿足現(xiàn)代社會測量的需求，且其正逐漸被GPS測量技術取代，這使得控制網(wǎng)的布設方式越來越簡單靈活。同時，應根據(jù)實際的情況選用不同類型的控制網(wǎng)布設方式，并全面考慮接收機類型、數(shù)量、時間等事項，從而做好較好的取長補短，促進經(jīng)濟效益的增長。

[1]許仁光，趙振偉，肖木來.航測控制網(wǎng)采用GPS技術的探討[J].科技經(jīng)濟市場，2011（4）：6～7.

[2]許仁光，張春雷，徐丁寧.淺談GPS在航測控制網(wǎng)中的應用[J].遼寧科技學院學報，2011，13（3）：28～30.

[3]袁修孝，高宇，鄒小容.GPS輔助空中三角測量在低空航測大比例尺地形測圖中的應用[J].武漢大學學報：信息科學版，2012，37（11）：1289～ 1293.

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A

1673-0038（2015）24-0274-02

2015-3-16

王晶（1989-），女，助理實驗師，本科，主要從事測量教學工作。