近年来(lái),摄影测量发展(zhǎn)迅速,摄影测量的外业工作量随着技术的发展(zhǎn)已经大幅度(dù)减少,在(zài)无人(rén)机摄影测量应用中为了获取精确的影像外方位元素,必(bì)要(yào)的野外像(xiàng)控点测量还是不能缺少的工作。利用GPS定位(wèi)技术我(wǒ)们能方(fāng)便快捷(jié),大范围地采集像(xiàng)控点的坐标。
一(yī)、GPS定位原(yuán)理
GPS定位(wèi)系统的工作原(yuán)理是由地(dì)面主控站(zhàn)收集各(gè)监测站的(de)观测资料和气象信息,计算(suàn)各卫星的星历(lì)表及卫星钟(zhōng)改正(zhèng)数,按规(guī)定的格式编辑导航电文并通过地面(miàn)上的(de)注(zhù)入站向GPS卫星注入这些信息。测量(liàng)定位(wèi)时,用户可以利用接收机接收卫(wèi)星星(xīng)历得到各个卫星的粗略位(wèi)置和卫星信(xìn)号发射的时间。根(gēn)据这些数据(jù),我们可以求出观测瞬间卫星的空(kōng)间三(sān)维坐标和(hé)卫星(xīng)与接收机之间的距离。利用(yòng)距离交(jiāo)会,我们可以求出接收机(jī)的空间三维坐标,经过一系列转换(huàn),将接收机的三维坐标换算至我们需要的(de)工程坐标系。
二、GPS静(jìng)态(tài)测(cè)量
GPS静态定位指(zhǐ)接收机在定位过(guò)程中位(wèi)置(zhì)静止不动,静(jìng)态相对定位,就是将多(duō)台(tái)GPS接收机安置在不同的观测站(zhàn)上,保持各接收机固定(dìng)不动,同步观测相同的(de)GPS卫星,以确定各观测站在WGS-84坐标系中的相对位置或基线向量(liàng)的方法。在多个观测站同步观测相同卫(wèi)星的情况(kuàng)下,卫星(xīng)轨(guǐ)道误差(chà)、卫星钟(zhōng)差、接收机钟差(chà)、电离(lí)折射(shè)误差和(hé)对流层(céng)折射(shè)误(wù)差等,对观测量(liàng)的影响具有一定的相关性(xìng)。同一区域(yù)同步观测(cè)时可以(yǐ)认为这些误差影响(xiǎng)是一(yī)样的,对同步观测的GPS接(jiē)收机之间进行求差,可以(yǐ)消除掉大部分误(wù)差,得(dé)到(dào)高精(jīng)度的接收机(jī)之间基(jī)线长度的观测值。如果基线一端的GPS接(jiē)收机有已知(zhī)的高精度绝(jué)对坐标,即可求得基线另一端的GPS接收机所(suǒ)处位置的(de)高精度(dù)绝对坐标。
在(zài)测区(qū)较(jiào)大,而且缺少(shǎo)高等级的(de)起算点的时(shí)候(hòu),像控点需采用(yòng)此(cǐ)种方法进行首(shǒu)级控制(zhì),然后采用(yòng)其他(tā)的方(fāng)式进行加密。此(cǐ)方法测量精度高能达到毫米级,缺点是测量(liàng)周期长,数据解算复杂。
三、GPS-RTK测量(liàng)
RTK(Real Time Kinematic)实时动态测(cè)量技术,是以(yǐ)载波相位观(guān)测为根据的实时差分GPS技术(shù),它是测(cè)量技术发展里程中的(de)一个(gè)突破(pò),它由(yóu)基准站接(jiē)收机、数据链(liàn)、流动站接收机(jī)三(sān)部分组成。
在基准站上安置一台接(jiē)收机(jī)对卫(wèi)星进行(háng)连续(xù)观测(cè),并(bìng)将其观测数据和测站信(xìn)息通(tōng)过无线电传输设备,实时地发送(sòng)给流动(dòng)站。流(liú)动(dòng)站GPS接收机在接收GPS卫(wèi)星信号的同时,通过无线接(jiē)收设备,接收基准站传(chuán)输的数据,然后根(gēn)据相对定位的原理,实时解算出流动站的三(sān)维坐标(biāo)及其(qí)点位精度(即基(jī)准站根据实(shí)时观测数据计算出每个观测历元的坐标改正(zhèng)数,通过无线电实时传(chuán)输给流动站,流(liú)动(dòng)站在接(jiē)收到(dào)基准站的(de)改正信息后,对观测值进行坐标改正,得到流动站与基准站同坐标系的(de)平面坐标X、Y和海拔(bá)高(gāo)H)。
此方法测(cè)量速度快,能实(shí)时求解,能满足测图精度;缺点是基准站(zhàn)与流动站之间距(jù)离(lí)不能太远,否则流(liú)动站(zhàn)收不到(dào)基准站的差分信号,定位精度低。测区过大时还必须多(duō)次(cì)迁(qiān)站。
四、PPK动态后处理测(cè)量(liàng)
PPK技术是(shì)最早的GPS动态差分技术方式,它与RTK技术的主要区别(bié)在于:在基准站和流动站(zhàn)之间,不必像RTK那样建立实时数据传(chuán)输,而是在定(dìng)位观测后,对两台(tái)GPS接收机所采集的定位数据进行测后的联(lián)合处理,从(cóng)而计(jì)算出流动站(zhàn)在对应时间上的坐标位置(zhì),其基准站和流(liú)动站(zhàn)之间的距(jù)离没有严格(gé)的限制(zhì),可以达到300KM。PPK技术的工作原(yuán)理是利用一(yī)台进行(háng)连续观测的基准站接(jiē)收(shōu)机(jī)和至少一台流动(dòng)站接收(shōu)机,对GPS卫星进行同(tóng)步观测。也就是基准站保持连(lián)续观测,流动站在(zài)未(wèi)知点上完成初始化后和基(jī)准站保持同步观测。基准站(zhàn)和流动站同步接收的数据在计算机中(zhōng)进行线性组合,形成虚拟的载波相位观测(cè)量。确定接收机(jī)之间的相对位置,最后(hòu)引入基准站的已知坐标,从(cóng)而获得流动站的三维坐标。
为了保证测量精度,建议流动站(zhàn)与基准(zhǔn)站的距离不要大于50KM。此方法作业效率高(gāo)、作业(yè)半径大;不足之处是不能实时获得未知点的点位信息。
综上(shàng),在无(wú)人机技术与(yǔ)摄影测量(liàng)技术快速发(fā)展(zhǎn)的背景下,作业范围越来(lái)越大(dà),地形复杂程度越来(lái)越高,在进行像控(kòng)点(diǎn)测量时我们需要根据实(shí)际情况合理选择GPS的(de)测量方式(shì),以(yǐ)兼(jiān)顾测(cè)量精度和作业效(xiào)率。

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