快速静态GPS在航空摄影控制测量中的应用

快速静态GPS在航空摄影控制测量中的应用
【摘要】本文通过实例，从观测时段、网图布设等方面对快速静态定位测量在航空摄影控制测量中的应用进行了详细论述。

【关键词】快速静态GPS；静态定位测量；控制测量
一、GPS快速静态定位原理
GPS快速静态定位测量是利用快速整周模糊度解算法原理所进行的GPS静态定位测量。

它具有高精度、全天候、全球性和点间无需通视等优点，已广泛应用于测量的各个领域，为我国经济建设做出了重大贡献。

这一高新技术出现以来，其应用之广泛、普及之迅速是前所未有的。

近年来部分省、市已利用GPS定位技术进行了高等级GPS控制网的施测和大地水准面精化工作，建立了高精度连续运营站及高精度、高分辨率的大地水准面格网模型。

GPS准确定位的前提，就是需要正确的计算整周未知数。

如果整周未知数已经确定，那么相对定位的精度，将不会随着观测的延长而明显提高。

若忽略所测卫星分布图形变化的影响，则定位的精度，近似地与观测与观测历元熟的方根成反比。

缩短静态相对定位的观测时间，其关键在于快速而可靠的确定整周未知数。

二、快速静态GPS的发展及应用
1、快速GPS的发展
GOS航空摄影测量是利用摄影所得的像片，研究和确定被摄物体形状、大小、位置、属性相互关系的一种技术。

摄影测量有两大主要任务。

其中之一就是空中三角测量，即以航摄像片所量测的像点坐标或单元模型上的模型点为原始数据，以少量地面实测的控制点地面坐标为基础，用计算方法解求加密点的地面坐标。

在GPS出现以前，航测地面控制点的施测主要依赖传统的经纬仪、测距仪及全站仪等，但这些常规仪器测量都必须满足控制点间通视的条件，在通视条件较差的地区，施测往往十分困难。

GPS测量不需要控制点间通视，而且测量精度高、速度快、因而GPS测量技术很快就取代常规测量技术成为航测地面控制点的测量的主要手段。

但从总体上讲，地面控制点测量仍是一项十分耗时的工作，未能从根本上解决常规方法“第一年航空摄影，第二年野外控制联测，第三年航测成图”的作业周期长，成本高的缺点。

近年来，GPS快速静态技术的飞速发展导致了GPS辅助航空摄影测量技术的出现和发展。

目前该技术已进入实用阶段，在国际和国内已用于大规模的航空摄影测量生产。

实际表明该技术可以极大地减少地面控制点的数目，缩短成图周期，降低成本。

随着快速静态GPS在航空摄影测量技术中的应用，避免了作业人员奔赴高
危地方作业的情况，能及时快速地完成了任务。

而且在航空摄影测量相关领域有着广泛的运用前景.如高山困难地区、荒漠地区、边境地区的各种比例尺航测成图；公路、铁路，电力线架设等选线测量。

三、应用实例
1、项目概要
某山区1：2000 比例尺航摄制图项目位于某省南部的黄河上游，海拔3100-3400米之间；本次作业为该地区规划、可行性研究测图，全数字航空摄影面积90km 2，线划地形图55km 2。

由于该项目面积大、工期紧张，故决定采用快速静GPS测量模式进行布设测区首级控制网——一级GPS控制网，以满足像片控制测量、地物补测及以后规划放线的需要。

2、资源配置
本项目共投入6台套Trimble 5800双频接受机，标称精度为5mm + 1*5ppm ；对讲机10部，工作用车3 部，工作人员14人。

所采用的软件有美国Trimble公司研制的“TGO1.6”网平差软件、国家测绘局研制的基线检查软件“TEQC 质量检查软件”。

3、方案设计与实施
3.1起算数据的选择
测区周围及内部有2008年布设的E级GPS控制点，成果系统为1954年北京坐标系，1956黄海高程系，中央子午线102°采用3度分带。

3.2网形设计
利用1：50000 比例尺地形图作为设计底图，共布设一级GPS控制点70点，平均边长1.2km。

构网方式为混连式，以位于测区中央的一级GPS 控制点“I35”作为基准站点，同步环为大地四边形。

根据《全球定位系统城市测量技术规程》对快速静态GPS 控制网“平均重复设站率≥1.6”的要求，结合投入的仪器数量，进行优化设计。

考虑到个别基线可能通不过，本控制网平均重复设站率拟设为1.7，经计算理论段数为31段，实际布设同步环32段，10边异步环1个，其他异步环边数均<10。

观测完毕后经检查完全满足《全球定位系统城市测量技术规程》要求。

如图所示：
一级GPS控制网联测图
3.3观测
观测前统一将各台接受机数据采样间隔设置为15sec，以“I35”点作为基准站
点，其他4台仪器按照预先设定的网形和路线进行观测。

基准站仪器全天候连续观测直至该天的工作结束，其他4台仪器每测段同步观测15～20min。

所有点位均能观测到5 颗以上的有效卫星。

该网实际重复设站率为1.75，优于《全球定位系统城市测量技术规程》要求。

3.4观测数据的预处理
当天数据源下载后按照标准要求转换成Rinex 格式，利用数据分析软件“TEQC”对“Rinex 数据中的文件进行分析，检查有效卫星是否达5颗，数据利用率是否达到80%，卫星钟差漂移是否超限，多路径效应影响是否过大，仪高输入是否正确等。

本测区数据经检查完全满足要求。

在此基础上将Rinex 数据导入到“TGO1.6软件”内进行基线预处理，并检核复测基线、同异步环情况。

本网同步环闭合差最大2.1ppm，异步环闭合差最大12.5ppm，复测基线最大较差0.9cm，基线利用率100%，完全满足《全球定位系统城市测量技术规程》要求。

3.5二维约束平差
该网使用的3个起算数据系近期施测的E级GPS 控制点成果，二维平差后基线分量的改正值与无约束平差后同一基线分量的改正值较差的绝对值最大为1.4cm，优于《全球定位系统城市测量技术规程》规定的（使用该点实际边长求得），表明控制点间兼容、匹配性良好，约束后GPS网没有发生形变。

该网最长边8.6km（联测的已知点），最短边0.86km；平差后最弱点为I40，其精度为0.3cm；最弱边为I28～I27，其精度为1/36.4万，优于《全球定位系统城市测量技术规程》之要求。