大比例尺地形測圖中GPS后處理動態(tài)測量技術的應用

1、大比例尺地形測圖中 GPS后處理動態(tài)測量技 術的應用(內蒙古自治區(qū)地質測繪院，內蒙古呼和浩特010020)摘要：文章簡要介紹了 Javad Legacy GPS接收機系統(tǒng)的組成及后處理動態(tài)測量技術的特點，結合礦區(qū)大比例尺地 形測圖的實踐，對 GPS后處理動態(tài)測量技術在大比例尺地形 測圖中的應用進行了探討。關鍵詞：大比例尺地形測圖；GPS后處理動態(tài)測量；初始化測量中圖分類號：P228.4文獻標識碼：A文章編號：10076921(XX)05 0101 02隨著GPS接收機軟、硬件技術的日益完善，GPS接收機除具備精度高、重量輕、體積小、功耗低、內存大、跟蹤性 能好、抗干擾能力強、自動化程度高、操作

2、簡單、高度集成 等特點外，還具有靜態(tài)、快速靜態(tài)及動態(tài)測量的全部功能。 這些功能豐富了野外測量的作業(yè)模式，在各類工程測量中得 到了廣泛應用。XX年3月，首次將3臺套Javad Legacy雙 頻GPS接收機投入到某金礦 1 : 1000比例尺地形測圖中，利 用該設備的后處理動態(tài)測量功能，快速、準確地測定圖根點、地物地貌等碎部點、勘探工程點的坐標和高程；同時，在阻擋衛(wèi)星信號嚴重、觀測衛(wèi)星數(shù)少于5顆的區(qū)域，配合全站儀進行碎部點的采集。在內業(yè)，使用南方Cass5.0地形地籍成圖軟件在計算機上成圖。由于這種方法無需測站點與被測碎 部點之間的通視，測站點與被測碎部點之間的距離也可以很 長，作業(yè)人員少。因此

3、，測圖的效率要比僅使用常規(guī)方法有 很大提高，經濟效益也較為顯著。1 Javad Legacy 接收機系統(tǒng)簡介1.1硬件部分Javad Legacy接收機系統(tǒng)硬件主要由 Legacy接收機、Legant天線、MP2500控制手簿、外接電源、連接電纜等組 成。該儀器輕巧、堅固、防水，整套設備全部可以裝在一個 儀器軟包中。1.2軟件部分Javad Legacy 接收機系統(tǒng)的配套軟件為PC CDU和Pinnacle。PC- CDU用于接收機設置和 GPS觀測數(shù)據(jù)下載； Pinnacle用于靜態(tài)、快速靜態(tài)、后處理動態(tài)數(shù)據(jù)的基線處理 以及網(wǎng)平差計算。該軟件運行環(huán)境為 Windows95、Windows98

4、、 WindowsXX或 WindowsNT操作系統(tǒng)。2 GPS后處理動態(tài)測量的特點GPS后處理動態(tài)測量系統(tǒng)主要由GPS接收機、天線、控制顯示單元以及支持后處理動態(tài)測量的軟件所組成。具體做 法是：在測區(qū)選擇一個基準點，安置接收機連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺或幾臺接收機先在任一開闊地帶觀測數(shù)分鐘 進行初始化測量，在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情 況下，移動接收機到所測點上觀測數(shù)秒鐘。這種方法的特點 是：在觀測時段上必須有至少5顆衛(wèi)星可供觀測；流動點至基準點的距離不能超過 20km；觀測過程中流動接收機所測衛(wèi) 星信號不能失鎖，否則應在失鎖的流動點上延長觀測12min或靜態(tài)觀測數(shù)分鐘重新進行初始

5、化測量工作。3 GPS后處理動態(tài)測量在礦區(qū) 1 : 1 000比例尺地形測圖中的應用3.1測區(qū)概況測區(qū)位于內蒙西部干旱的戈壁荒漠區(qū)，人煙稀少，氣候惡劣，交通極不發(fā)達，海拔高度在12001 305m之間，平均高度為1 260m,屬于低山、丘陵地貌。測區(qū)面積2.5km2,屬于新發(fā)現(xiàn)的小型金礦。在測區(qū)以北約5km和測區(qū)以南約7km 處各有1個國家三等點可供使用。3.2作業(yè)方法和過程3.2.1靜態(tài)控制測量。采用靜態(tài)測量模式，按附合路線形式在測區(qū)內布設 2個四等點，觀測數(shù)據(jù)經 Pinnacle軟件 的基線處理和平差計算，其點位精度達到毫米級。在已知點 間組成的附合高程導線的高程閉合差為6.2cm，小于規(guī)

6、范允許限差 20mm用全站儀對 G1、G2兩點間高差進行檢核， 與GPS測定的高差之差為1.9cm ,小于規(guī)范允許限差土 20mm平差后2個四等點的平面、高程精度統(tǒng)計結果見表1。740)this.width=740 border=undefined322后處理動態(tài)測量前接收機參數(shù)的設置。在作業(yè)前，需利用PC CDU軟件將三臺接收機的串口波特率由115200設為9 600，數(shù)據(jù)采樣率由15s設為2s，衛(wèi)星截止高度 角設為15。如果忘記在內業(yè)用 PC-CDU軟件對接收機參數(shù) 進行設置，則可用以下方法補救：接收機開機后按住FN鍵不松開，等到記錄指示燈變?yōu)榧t色，再松開FN鍵，這時，接收機的串口波特率就

7、變?yōu)? 600 ,而數(shù)據(jù)采樣率與衛(wèi)星截止高度角可用控制手簿設置。同時，用控制手簿將流動接收 機的觀測時間設定為 0.2min，跟蹤衛(wèi)星最少數(shù)設為 5, PDOP 值設為6。3.2.3 后處理動態(tài)測量作業(yè)圖根點測量。將兩臺接收機分別安置于控制點G1、G2上作為雙基準站，第三臺接收機安置于測區(qū)內某一開闊地方 靜態(tài)觀測10min進行初始化測量，初始化測量工作完成后移 動接收機依次到測區(qū)內選好的圖根點上進行流動作業(yè)，每點 僅需觀測0.2min，由控制手簿自動完成。采集數(shù)據(jù)經 Pinnacle軟件的停行動態(tài)基線處理和平差計算，其點位精度均達到厘米級。我們用全站儀對部分圖根點進行了檢核，檢 核結果與GPS

8、測定結果比較，其最大差值為：x方向2.0cm ,y方向2.9cm，高程3.7cm，全部比較結果見表 2。740)this.width=740 border=undefined這里需要指出，本測區(qū)內共布設圖根點57個，其目的僅僅是為后續(xù)勘探工程提供必要的平面和高程控制，而非測 圖所必需。因此，測區(qū)內圖根點的數(shù)量遠少于規(guī)范所規(guī)定的 數(shù)量。碎部點和勘探工程點測量。以一臺GPS安置于測區(qū)內的圖根上作為基準站，另兩臺分別置于任意開闊地帶觀測 5min進行初始化測量，完成初始化測量后移動接收機到地 物、地貌等碎部點和勘探工程點上進行流動作業(yè)，每點僅需 觀測0.2min，由控制手簿自動完成。每天的觀測數(shù)據(jù)經

9、 Pinnacle軟件處理后，將計算結果保存起來， 調入Excel軟 件，將數(shù)據(jù)格式轉換為“點號，東坐標，北坐標，高程”形 式，保存到硬盤，以便使用Cass5.0軟件繪制地形圖。在應用后處理動態(tài)測量方法的同時，對溝谷較深、山體 較高的地段，使用全站儀采集碎部點坐標，從而避免了這些 地方因衛(wèi)星信號阻擋厲害、多路徑效應嚴重而無法使用GPS的情況。在外業(yè)工作結束后，用全站儀對全部勘探工程點進行了檢查，檢查結果與 GPS測量結果比較，最大誤差為：x方向5.2cm，y方向4.7cm，高程6.9cm，完全滿足規(guī)范要求。4應用GPS后處理動態(tài)測量技術需注意的幾個問題4.1接收機參數(shù)的設置應用GPS后處理動態(tài)

10、測量技術要求基準站接收機與流動站接收機具有相同的采樣率和衛(wèi)星截止高度角。因此，在實 施后處理動態(tài)測量前，需對所有投入使用的接收機的采樣 率、衛(wèi)星截止高度角進行設置。同時，考慮到接收機內存的 大小和流動接收機觀測時間的長短，需將采樣率設置為適宜 的數(shù)值。若接收機內存為 16M以上，可將采樣率設為 1s，流 動接收機觀測時間可定為O.lmin，此時，接收機可記錄約7h以上的觀測數(shù)據(jù)；若接收機內存為8M,可將采樣率設為2s，流動接收機觀測時間可定為0.2min，此時，接收機同樣可記錄約7h的觀測數(shù)據(jù)。4.2基準站的選取基準站衛(wèi)星信號接收狀況的好壞，將直接影響GPS后處理動態(tài)測量的成敗和內業(yè)解算的精度

11、。因此，基準站應選在 地勢較高、視野開闊的地方，并盡可能避開大功率無線電發(fā) 射源以及強烈反射衛(wèi)星信號的物體。4.3初始化測量時間的選定初始化測量時間的長短，將直接影響確定載波相位觀測 值整周模糊度的精度。因此，正確選定初始化測量時間是后 處理動態(tài)測量成敗的關鍵。在一般情況下，對于雙頻接收機 而言，當初始化測量基線長在2km以內時，初始化測量時間應為210min ;當初始化測量基線長為 210km時，初始化 測量時間應為1030min ;當初始化測量基線長為1020km時，初始化測量時間應為 3060min。4.4與常規(guī)儀器配合使用在流動接收機接收衛(wèi)星信號較差、所能觀測的衛(wèi)星數(shù)少于5顆的地段，要

12、配合常規(guī)儀器如全站儀采集碎部點，以避 免由于GPS后處理動態(tài)測量失敗而造成不必要的返工，而且，GPS與常規(guī)儀器聯(lián)合作業(yè)，可以優(yōu)勢互補，大大提高測圖效 率。5結束語 在大比例尺地形測圖中應用GPS后處理動態(tài)測量方法可以快速、準確地測定圖根點、碎部點的坐標和高程。與傳 統(tǒng)的測圖方法相比，不僅人員少，費用省，效率高，而且流 動點至基準點的距離可以很長，也不要求流動點與基準點之 間通視，因而所需圖根點的數(shù)量可以不受規(guī)范嚴格限制，可多可少； GPS后處理動態(tài)測量方法雖不如 GPS實時動態(tài)測量方 法能實時計算并顯示出測點的三維坐標極其精度，進而縮短觀測時間，但它的設備投資遠低于GPSRTK系統(tǒng)。因此，GPS后處理動態(tài)測量技術在一般單位更容易普及和推廣；GPS與全站