GPS技術(shù)在像控測(cè)量中的應(yīng)用及影響

鄭淑文，鄔丹（江西省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感院，江西南昌330000）

GPS技術(shù)在像控測(cè)量中的應(yīng)用及影響

鄭淑文，鄔丹（江西省地理國(guó)情監(jiān)測(cè)遙感院，江西南昌330000）

隨著影像測(cè)量的不斷發(fā)展，像控測(cè)量當(dāng)中應(yīng)用的技術(shù)方法也在不斷革新，傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的像控測(cè)量需求，不僅效率低，而且作業(yè)周期較長(zhǎng)，而GPS技術(shù)具有全天候、實(shí)時(shí)和連續(xù)監(jiān)控的特點(diǎn)，其在像控測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用能夠有效提升測(cè)量的效率。本文主要對(duì)像控測(cè)量當(dāng)中GPS技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，以期能夠不斷豐富像控測(cè)量研究。

GPS技術(shù)；像控測(cè)量；應(yīng)用

GPS技術(shù)布網(wǎng)靈活、周期短、效率高在各行各業(yè)當(dāng)中都得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在測(cè)繪領(lǐng)域中大放異彩，其在像控測(cè)量中的應(yīng)用不僅能夠大幅度提高像控測(cè)量的效率，減輕工作強(qiáng)度，而且還能夠有效提升像控點(diǎn)精度，因而加強(qiáng)GPS技術(shù)在像控測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用研究，對(duì)于推動(dòng)像控測(cè)量發(fā)展具有重要作用。

1 GPS靜態(tài)測(cè)量在像控測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用

GPS當(dāng)中靜態(tài)測(cè)量是最為經(jīng)典的定位方式，在應(yīng)用上也是最為成熟的，如圖1所示就是比較常見(jiàn)的測(cè)量圖示。在各種測(cè)量領(lǐng)域當(dāng)中，GPS靜態(tài)測(cè)量也是得到了廣泛應(yīng)用，其是利用雙差觀測(cè)值來(lái)消除接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差，減輕電離層和對(duì)流層延遲對(duì)測(cè)量的誤差影響，從而有效提升測(cè)量的精度，而且這種測(cè)量方式在進(jìn)行測(cè)量時(shí)可以忽略復(fù)雜誤差模型，所應(yīng)用的解算模型比較簡(jiǎn)單，待估參數(shù)比較少，定位精度更高，通過(guò)雙差模糊度整數(shù)特征的應(yīng)用得到了廣泛推廣，在像控測(cè)量當(dāng)中應(yīng)用也是十分廣泛。但這種測(cè)量技術(shù)也不是十全十美的，也存在一定的不足，表現(xiàn)在：在進(jìn)行測(cè)量作業(yè)過(guò)程中，需要至少有一臺(tái)接收機(jī)放在基準(zhǔn)站上進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)（如圖2），這樣無(wú)疑就增加了測(cè)量的成本和時(shí)間，拉低了測(cè)量作業(yè)的效率。而且隨著基準(zhǔn)站和用戶站之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，電離層和對(duì)流層延遲誤差的影響也會(huì)逐漸加大，靜態(tài)測(cè)量對(duì)這類(lèi)誤差的影響也在減弱，為了有效提升測(cè)量精度，就必須將觀測(cè)的時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)于測(cè)量條件較差的地區(qū)可能需要更長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，這無(wú)疑就拉低了像控測(cè)量的效率。

圖1 像控測(cè)量中的GPS應(yīng)用

GPS技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確定位是需要對(duì)整周模糊度進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算的，在確定整周模糊度之后才能夠?qū)Χㄎ痪冗M(jìn)行確定，也不會(huì)隨著測(cè)量時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，如果忽略衛(wèi)星分布圖對(duì)測(cè)量帶來(lái)的影響，那么定位精度是可以通過(guò)計(jì)算觀測(cè)歷元數(shù)方根正比來(lái)進(jìn)行確定。因而測(cè)量人員在應(yīng)用靜態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中可以適當(dāng)將觀測(cè)時(shí)間縮短，而這個(gè)縮短的前提是測(cè)量人員對(duì)周周模糊度的確定。因而在經(jīng)典靜態(tài)定位測(cè)量的基礎(chǔ)上，研究人員又提出了快速靜態(tài)定位的方法，這種測(cè)量方法就是在測(cè)量的區(qū)域內(nèi)中部選擇建立一個(gè)基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站安裝一臺(tái)接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤，然后將另外一臺(tái)接收機(jī)一次安置在其他流動(dòng)站位置上，然后在每個(gè)位置上靜止觀測(cè)幾分鐘，對(duì)整周未知數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在測(cè)量過(guò)程中要注意，所跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量不能少于四顆，在不同流動(dòng)站之間移動(dòng)接收機(jī)時(shí)可以不用保持對(duì)衛(wèi)星的跟蹤，可將移動(dòng)接收機(jī)電源暫時(shí)關(guān)閉，以便節(jié)省接收機(jī)的電源。這種快速靜態(tài)定位測(cè)量的方法的精度更高，而且成本更低，效率更快，測(cè)量人員在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中操作更加靈活，測(cè)量過(guò)程中的關(guān)鍵就是對(duì)模糊度進(jìn)行正確解算。

圖2GPS靜態(tài)測(cè)量

2 RTK測(cè)量在像控測(cè)量中的應(yīng)用

RTK測(cè)量技術(shù)在近年來(lái)各種測(cè)量當(dāng)中也開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用，其主要是通過(guò)將一臺(tái)接收機(jī)設(shè)置成參考站，將其放置在基準(zhǔn)站上對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，然后根據(jù)基準(zhǔn)站的精密坐標(biāo)來(lái)對(duì)基準(zhǔn)站和衛(wèi)星之間的距離改正數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后將計(jì)算出來(lái)的結(jié)果通過(guò)電臺(tái)發(fā)送出去。其他地方的流動(dòng)站在進(jìn)行GPS觀測(cè)過(guò)程中接收到來(lái)自基準(zhǔn)站的改正數(shù)，根據(jù)改正數(shù)來(lái)調(diào)整實(shí)時(shí)定位結(jié)果，這樣能夠有效提升定位精度，如圖3所示。對(duì)于差分GPS則可以將其分為三種類(lèi)型，其中在像控測(cè)量中應(yīng)用較多的是單站GPS，在單站GPS測(cè)量當(dāng)中又可以分為位置差分、偽距差分以及載波相位差分，其中在進(jìn)行測(cè)量時(shí)位置差分和偽距差分是可以滿足到米級(jí)別的精度，載波相位差分則可以達(dá)到厘米級(jí)別的精度，在房產(chǎn)測(cè)量、控制測(cè)量等當(dāng)中也好的了廣泛應(yīng)用。而相對(duì)于上面提到的GPS靜態(tài)定位和快速靜態(tài)定位測(cè)量來(lái)說(shuō)，這種測(cè)量方法不需要進(jìn)行事后處理，所以其定位效率也是得到了很大程度的提升。

圖3RTK技術(shù)測(cè)量示意圖

從上面的分析可以看出，RTK技術(shù)在像控測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用也在逐漸增多，其應(yīng)用不僅提升了像控測(cè)量的工作效率，而且還有效減少了在測(cè)量上人力和物力的投入，測(cè)量人員在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中可以對(duì)像控點(diǎn)成果進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，從而能夠?qū)⒅癎PS靜態(tài)觀測(cè)當(dāng)中存在的不斷返工問(wèn)題進(jìn)行解決。但這種方法在精度上來(lái)說(shuō)并沒(méi)有GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)高，數(shù)據(jù)測(cè)量的可靠性也不如靜態(tài)定位測(cè)量來(lái)得準(zhǔn)確，對(duì)于測(cè)量的環(huán)境要求較高，如果是在山區(qū)中進(jìn)行測(cè)量的話，那么就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)法連接的情況，無(wú)法及時(shí)將改正數(shù)發(fā)給其他流動(dòng)站，那么就會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)的定位失敗，進(jìn)而影響整個(gè)測(cè)量的進(jìn)程和結(jié)果。

3 PPP技術(shù)在像控測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用

從上面的兩種測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用來(lái)看，兩種技術(shù)都存在一定的缺陷和不足，為了在保證測(cè)量結(jié)果的可靠性和精度前提下提升測(cè)量的效率，縮短測(cè)量時(shí)間，可以應(yīng)用GPS非差相位精密定位方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，也就是PPP技術(shù)。這種技術(shù)是近年才出現(xiàn)的一種GPS定位技術(shù)，其測(cè)量也是建立在GPS定位系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的，先利用全球若干IGS跟蹤站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出精密衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘差，再以單臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)采集的非差相位數(shù)據(jù)作為主要觀測(cè)值來(lái)進(jìn)行單點(diǎn)定位計(jì)算，這樣測(cè)量的精度可以達(dá)到米級(jí)別甚至是厘米級(jí)別，能夠充分滿足像控測(cè)量的要求。而且這種測(cè)量技術(shù)主要是利用一臺(tái)接收機(jī)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，單靠一臺(tái)機(jī)器就可以獲得精度較高的框架坐標(biāo)，因而在當(dāng)前的測(cè)量領(lǐng)域當(dāng)中具有十分廣闊的前景，也是當(dāng)前GPS定位研究當(dāng)中的熱點(diǎn)話題。在進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量人員為了保證測(cè)量精度達(dá)到像控測(cè)量的需求，在測(cè)量過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：①在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)精確誤差改正模型進(jìn)行計(jì)算，確保精度能夠達(dá)到厘米級(jí)別；②將粗差準(zhǔn)確地剔除出來(lái)，對(duì)周跳進(jìn)行修復(fù)；③在測(cè)量過(guò)程中可以通過(guò)雙頻載波相位來(lái)處理偽距，提升測(cè)量精度，并且注意控制其質(zhì)量，以確保非差模糊度確定。GPS靜態(tài)測(cè)量通過(guò)組成雙差來(lái)消除大部分誤差，RTK通過(guò)接收基準(zhǔn)站的播發(fā)數(shù)據(jù)來(lái)改正誤差，而PPP技術(shù)則是通過(guò)非差模式來(lái)進(jìn)行誤差改正，也就是借助于誤差模型來(lái)改正誤差，其中電離層誤差主要是通過(guò)觀測(cè)lono-free組合進(jìn)行誤差改正，因而在進(jìn)行像控測(cè)量過(guò)程中也需要對(duì)雙頻關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，由此可見(jiàn)，應(yīng)用這種方法進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)勢(shì)非常明顯，一方面是測(cè)量作業(yè)更加簡(jiǎn)單，這種技術(shù)只需要一臺(tái)接收機(jī)就可以完成測(cè)量作業(yè)，而靜態(tài)測(cè)量和RTK測(cè)量都至少需要兩臺(tái)接收機(jī)；另一方面是測(cè)量的精度更加均勻穩(wěn)定，整體精度的連續(xù)性更強(qiáng)，在測(cè)量區(qū)域較大的情況下也能夠?qū)嵤└呔鹊臏y(cè)量作業(yè)，因而在未來(lái)這種測(cè)量技術(shù)在像控測(cè)量中將獲得更廣的應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

將GPS技術(shù)應(yīng)用在像控測(cè)量當(dāng)中能夠有效提升像控測(cè)量質(zhì)量，對(duì)于比較封閉的地區(qū)，這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)也是比較突出的，GPS技術(shù)的像控測(cè)量能夠獲得良好的測(cè)量精度，提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且還能夠減少自然因素和人為因素給像控點(diǎn)測(cè)量精度帶來(lái)的影響，在像控測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用也十分可靠和高效，因而相關(guān)的研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)GPS技術(shù)在像控測(cè)量當(dāng)中的研究，不斷提升像控測(cè)量的準(zhǔn)確性和測(cè)量效果。

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2095-2066（2016）30-0110-02

2016-10-13