近年来,摄(shè)影测量发展迅(xùn)速,摄影测量的外业(yè)工作量随着技术的发展已(yǐ)经大幅(fú)度减少,在无(wú)人机摄影测量应用中为(wéi)了获取精确的影像(xiàng)外方位元(yuán)素,必(bì)要(yào)的(de)野外像控(kòng)点测量还是(shì)不能缺少的工作。利用GPS定位技术我(wǒ)们能方便快捷,大范围地采集像控点的坐标。
一、GPS定位(wèi)原(yuán)理
GPS定位系统的工(gōng)作原理是由地(dì)面主控站收集各监(jiān)测站(zhàn)的观测(cè)资料和气(qì)象信(xìn)息(xī),计(jì)算各卫星的星历表及卫星钟改正数,按规定的格式编辑导航电(diàn)文并(bìng)通过地面(miàn)上的注入站向GPS卫星注入这些信息。测量(liàng)定位时,用户可(kě)以(yǐ)利用(yòng)接收机接收卫(wèi)星(xīng)星(xīng)历得到各个卫星的粗略位置和卫星信号发(fā)射的时间。根据这些数据(jù),我们可以求出观测瞬间卫星(xīng)的空(kōng)间三维坐(zuò)标(biāo)和卫(wèi)星与接收(shōu)机之(zhī)间的距离。利用距离(lí)交会(huì),我们可以(yǐ)求出接(jiē)收(shōu)机的空间三维坐标,经过一系列(liè)转换,将接收机(jī)的三维坐标换算至(zhì)我(wǒ)们需要的工程坐标系。
二、GPS静态(tài)测(cè)量(liàng)
GPS静(jìng)态定位指接收机在定位过(guò)程中位置静止不动,静(jìng)态相对定(dìng)位(wèi),就(jiù)是将多台GPS接(jiē)收机安置在(zài)不(bú)同的观测站上,保(bǎo)持各接收机固定不动,同步观测相同的GPS卫星,以确(què)定各观测站在WGS-84坐标系中的(de)相对(duì)位置或基线向(xiàng)量的方(fāng)法。在多个观测站同步观测(cè)相同卫星的情况下,卫(wèi)星轨(guǐ)道误差、卫(wèi)星(xīng)钟差、接收(shōu)机钟差(chà)、电离折射误差和对流层折射误差等,对观(guān)测量的(de)影响具有一定的相关性。同一(yī)区域同步观(guān)测时可以认为这些误差影响是一(yī)样(yàng)的,对(duì)同步观测的GPS接收机之间进行求差(chà),可以消除(chú)掉大部分误差(chà),得到高精度(dù)的接收机之间基(jī)线长度的(de)观测值。如果基线一端(duān)的(de)GPS接收机有已知的(de)高(gāo)精度绝(jué)对坐标,即可求得基线另(lìng)一(yī)端(duān)的GPS接收(shōu)机所(suǒ)处位置的高(gāo)精(jīng)度(dù)绝对坐(zuò)标。
在(zài)测区(qū)较大,而且缺少高(gāo)等级的起算点的(de)时候,像控点需采用此种方法进行(háng)首级控制,然后采用其(qí)他的(de)方(fāng)式进行加密。此方法测(cè)量(liàng)精度高能达到毫米级,缺点(diǎn)是(shì)测量周期长,数据解算复杂。
三、GPS-RTK测(cè)量
RTK(Real Time Kinematic)实时动态测量技术,是(shì)以载波相位观测为根据的实时(shí)差分GPS技术(shù),它是测量技术发展里程中(zhōng)的(de)一个突破,它由基准站接(jiē)收机、数据(jù)链、流动站接收机三部分组成(chéng)。
在基(jī)准站上安(ān)置一台接收机对卫星进行连续(xù)观测(cè),并将其观测(cè)数据和测站信息通(tōng)过无(wú)线电传输设备,实(shí)时(shí)地发(fā)送给流动站。流动站(zhàn)GPS接收机在接收(shōu)GPS卫星信号的同时,通过无(wú)线接收设备,接收基准站传输的数据,然后根据相对定(dìng)位的(de)原理,实时解算出流动(dòng)站的三维坐标及(jí)其(qí)点位精度(即基准(zhǔn)站根(gēn)据(jù)实时观测数据(jù)计算出(chū)每个观测历(lì)元的坐标改正数(shù),通(tōng)过无线电(diàn)实时传输给流动站,流动站在接收到基(jī)准站的改正信息后,对(duì)观测值(zhí)进(jìn)行坐标改正,得到流动(dòng)站与基准站同(tóng)坐标(biāo)系(xì)的(de)平面坐(zuò)标X、Y和海拔(bá)高(gāo)H)。
此方法测(cè)量速度快,能实时求解,能满足测图精度(dù);缺点是(shì)基(jī)准站与流动(dòng)站之间距离不能太远,否则流动站收不到基准(zhǔn)站的差分信号(hào),定(dìng)位精度低。测区过大(dà)时还(hái)必须(xū)多次迁站。
四(sì)、PPK动态后处理测量
PPK技术是(shì)最早的GPS动(dòng)态差分技术方式,它与RTK技术的(de)主要区别在于:在(zài)基准站和(hé)流动(dòng)站之(zhī)间,不必像RTK那样建立(lì)实时数据传(chuán)输(shū),而(ér)是(shì)在定位观测后,对两台GPS接收机所采集的定(dìng)位数据进行测后的联合处理(lǐ),从(cóng)而(ér)计(jì)算出流(liú)动站在对(duì)应(yīng)时间(jiān)上的坐标位置,其基准站和流动站之间的距(jù)离没有严格的限制,可(kě)以达到300KM。PPK技术(shù)的(de)工作原(yuán)理(lǐ)是利用一(yī)台进行连续观测的基准站接收机和至少一台流动站接(jiē)收(shōu)机,对GPS卫星进行同(tóng)步观测。也就是基准站保持连续观(guān)测(cè),流动(dòng)站在未知点上完(wán)成初始化后和基(jī)准(zhǔn)站保持同步观测。基(jī)准站和流动站同步接收(shōu)的(de)数据在计算机中进行线性组(zǔ)合(hé),形成虚拟的载波(bō)相位观(guān)测量。确定接(jiē)收机(jī)之间的相对位置(zhì),最后引(yǐn)入基准站的已知坐(zuò)标,从而获得流动站的(de)三维坐标。
为(wéi)了保(bǎo)证测量精度,建议流动站与基(jī)准(zhǔn)站(zhàn)的距离不要大(dà)于50KM。此方法作业效率(lǜ)高、作业(yè)半径大;不足之处是不能实时获得未(wèi)知(zhī)点的(de)点(diǎn)位信息(xī)。
综上(shàng),在无(wú)人机(jī)技(jì)术与摄影测量技术(shù)快速(sù)发展的背景下,作业范围越来越大,地(dì)形复杂程(chéng)度越来越高,在进行像控(kòng)点测量时我(wǒ)们(men)需要(yào)根据实际情况合理选择GPS的测量(liàng)方式,以兼顾测量精度和作业效率。

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