ＧＰＳＲＴＫ定位技術在航跡測量中的應用

于海波

摘要 葛洲壩及三峽大壩的建成改變了長江的態勢,流速、流向千變萬化,為確保航道暢通和航行安全,我們加強了轄區航跡、流速流向的觀測。采用傳統經緯儀前方交會的方法,不僅受氣候、環境等因素的限制,且既費時又費力。目前,在完成葛洲壩大江航跡觀測時采用GPSRTK定位技術,與過去傳統光學儀器觀測相比,不但精度高、效率高,且不易受外界因素的影響。本文結合大江試航觀測著重介紹GPSRTK定位技術在航跡測量中的應用。

關鍵詞 GPSRTK定位;航跡;前方交會

中圖分類號 P228.4文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2009)05-0066-02

0 引言

美國從20世紀70年代開始研制GPS(全球定位系統Global Positioning System),它是具有全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。其工作定位原理是:在過地心的6個軌道面上均勻分布24顆衛星,這些衛星實時向地面發送衛星定位信息,用戶根據接收的定位信息,實時計算求出三維位置以及運動速度和時間信息,從而達到全球性、全天候、連續的精密三維定位與導航的目的。而GPSRTK定位技術則是在此基礎上開發出來的相對定位方式,通過基準站向外發射信號,流動站接收發來的信號測定出相對于基準站的位置,從而確定出每一點位的三維坐標。目前,測定航跡的原理是以船舶在水面上移動的快慢來判斷其運動速度大小,以運行的軌跡來表示運動方向。過去觀測時利用經緯儀前方交會觀測,每隔一定時間幾臺儀器同時交匯船舶運行的瞬時位置,一條軌跡完成后按照同樣的方法觀測下一條。而利用GPSRTK定位技術測量,只需將GPS按照時間設定后隨船運動即可測出船舶的速度和運動方向。

1 觀測過程

1.1控制網的布設

采用GPSRTK定位技術,排除測角測邊、邊角同測等傳統要求,不需點間通視,不需考慮圖形強度,不需設置在制高點上,只需將基準站架設在已知點上,同時與一定密度及合理分布的平高控制點聯測采集每一個控制點的三維坐標,就可準確完成該區域控制網的布設。

1.2航跡觀測

此次試航觀測按正常情況需在大江兩岸布設8個主站、8個副站,共需16部儀器,16名測量人員,再加上試航船指揮人員等,僅此一項就需20余名。另外,此次試航是在大流量的情況下進行的,大江水流條件復雜,急流涌浪隨時可見,特別是筆架山至卷橋河一帶水急浪高,岸邊又多亂石,測量艇接送人員有很大的危險性。而采用GPS觀測方法,僅需要在兩岸設置1個GPS基準站,船上留2~3人負責發號指揮定位,既節省人力物力,又保障安全。

1.3基站架設

在大江兩岸選擇視野開闊,無任何電磁干擾物,相對高程較高,容易攀爬的控制點,連接好GPS和數據鏈電臺,接通電源,進行基站設置,確定電臺格式RTCA和發射時間間隔,啟動后看電臺是否向外發射差分信號,若一切正常,則通知試航船指揮人員進行查看。

1.4船臺操作

在試航船上的人員,首先確定船的定位位置,綁好衛星接收天線和差分天線,然后打開GPS,選擇信號通道與基站一致,待收到穩定的差分信號后,根據施測區域建立作業文件,設置好儀器參數,進行聯機,屏幕顯示出測量的區域、GPS的狀態和衛星數目,當顯示RTK固定解,此時打開校正向導,輸入基站的三維坐標進行校正,確認后就可以進行RTK定位,進入試航區域后,按照指揮人員的指令,每20s定一點。在記錄過程中根據需要,既可采用手動定點也可自動定點。

1.5數據處理

航跡觀測結束后,及時停止數據記錄,記下結束時間和點數,打開數據轉換,將原始數據轉換成*.TXT的格式,再將轉換后的數據掛入成圖軟件,經過自動化處理,試航船舶的軌跡線就完全展現出來。

2結果分析

GPSRTK定位其精度在厘米級,經過多年的實際應用,一般不超過5cm,遠優于一般的三角交會示誤誤差。附經緯儀與GPS優缺點比較表(以一條航跡觀測為例):

表格見下頁。

3注意事項

1)控制點布設要合理,既要保證信號覆蓋測量區域,又要兼顧到施測的方便性和安全性。

2)基站架設要注意防雷防電,隨時注意觀察GPS和電臺發射信號的變化,有情況及時解決。

3)流動站同樣注意防雷防電和GPS狀態,參數設置準確,手動記錄要與口令同步,同時仔細記錄起始時間,航跡結束后記錄結束時間,及時導出數據。

4)內業人員根據外業記錄情況,對照原始數據,剔除多余的無用的數據,在這個過程中要注意防止誤刪。

4 結論

總之,采用GPSRTK定位技術將大批的測量人員從繁重的體力勞動中脫離,簡化了生產程序,實現了現代測量的科技化和信息化。通過此次大江航跡觀測,不僅使新技術、新設備得到更好的應用,更重要的是驗證了我局測繪人員通過精心組織,科學合理應用,依然有能力按照技術要求快速、優質完成該次航跡觀測任務。同時,我們將在今后的工作中總結更多的經驗和方法,讓GPS技術更加廣泛的應用于航道工作和航道生產,促進航道事業更高更快的發展。

參考文獻

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