近年来,摄影测量(liàng)发展(zhǎn)迅(xùn)速,摄影测量的外业工作量随(suí)着技术的发(fā)展已经大幅度减少(shǎo),在无人机摄影测量应用中为(wéi)了获取精确的影像外方(fāng)位元素,必要的(de)野外像控点测量(liàng)还是(shì)不(bú)能缺少的工作。利(lì)用GPS定位技术我们能(néng)方便快(kuài)捷,大(dà)范(fàn)围地采(cǎi)集像控(kòng)点的坐标。
一(yī)、GPS定位原理
GPS定位系统(tǒng)的工作原理是由地面主控站收(shōu)集(jí)各监测站的观测资料和(hé)气(qì)象信息,计(jì)算各卫(wèi)星(xīng)的星(xīng)历表及卫星钟(zhōng)改正数(shù),按规定的格式(shì)编辑导(dǎo)航电文并通过地面上的注(zhù)入(rù)站向GPS卫星注入(rù)这些信息。测量定(dìng)位时,用户可以利用接收(shōu)机接(jiē)收卫星星历得到各个卫(wèi)星的粗略位置(zhì)和卫星信号发射的(de)时间(jiān)。根据这些数据,我(wǒ)们可以(yǐ)求出观测(cè)瞬间卫星的空间三维坐标和卫星与接收机之间的(de)距离。利用(yòng)距离交(jiāo)会(huì),我们可以求出接收(shōu)机的空间三维坐标,经过一(yī)系列转(zhuǎn)换(huàn),将接收机的三维坐(zuò)标换算至我们需要的(de)工程坐(zuò)标系。
二(èr)、GPS静态测量
GPS静态定(dìng)位指接(jiē)收机在定(dìng)位过程中位置静止不动,静态相对(duì)定位,就是将(jiāng)多(duō)台GPS接收机安置(zhì)在不同的(de)观测(cè)站上,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(gè)观测站(zhàn)在WGS-84坐标(biāo)系中的相(xiàng)对位置或基线向量的方法。在多(duō)个观测(cè)站同步观测(cè)相同(tóng)卫(wèi)星的情况下(xià),卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差(chà)、电(diàn)离折射(shè)误(wù)差和对流层折射误差等,对观(guān)测(cè)量的(de)影响具有一定的(de)相关性。同(tóng)一(yī)区域同(tóng)步观测时可以认为这些误差影响是一(yī)样的,对同步观(guān)测的GPS接收(shōu)机之间(jiān)进行求差,可以消除掉大部分误差,得到高精度的接收机之(zhī)间基线长度的观测(cè)值。如果基线一(yī)端的(de)GPS接收机(jī)有(yǒu)已知的(de)高(gāo)精度(dù)绝对坐标(biāo),即可求得基线另一端的(de)GPS接(jiē)收机所处位置的高精度绝对(duì)坐(zuò)标。
在测区(qū)较(jiào)大,而且缺少高等级的起算点的时(shí)候,像控点(diǎn)需采用此种方法进(jìn)行首(shǒu)级控制,然后(hòu)采用其他的(de)方式进行加密。此方法测量精度(dù)高能达到毫(háo)米级,缺点是测量周期长,数(shù)据解算复杂。
三、GPS-RTK测(cè)量
RTK(Real Time Kinematic)实(shí)时(shí)动态(tài)测量技术,是以载波相位(wèi)观测为根据的实时(shí)差分GPS技术(shù),它是(shì)测量技术发展里程中的一个突破,它由基准站接收机(jī)、数据链、流动站接(jiē)收机三部分组成。
在基(jī)准站上安(ān)置(zhì)一台接收机对卫星进行连(lián)续观测(cè),并将其观测数(shù)据和测站信(xìn)息通过无(wú)线电传输(shū)设备,实时地发送给流动站。流动站GPS接收机在(zài)接收GPS卫星信号的同时,通过无线接收设备,接收基准站(zhàn)传输的数(shù)据(jù),然后根据相(xiàng)对定(dìng)位的原理,实时解算出流动(dòng)站的三维坐标及其点位精度(即基准站根(gēn)据实时观(guān)测数据计算(suàn)出每个观测历元(yuán)的坐标改正数,通(tōng)过(guò)无线(xiàn)电实时传(chuán)输给流动站(zhàn),流(liú)动(dòng)站(zhàn)在接收到(dào)基准站的改正信息后,对(duì)观(guān)测值进行坐标改正,得(dé)到流动站与基准站(zhàn)同坐标系的平(píng)面坐标X、Y和海拔(bá)高H)。
此方法测量速度(dù)快,能(néng)实时(shí)求(qiú)解,能满(mǎn)足测图(tú)精度(dù);缺点是基准站与流动(dòng)站(zhàn)之间距离不能太远,否(fǒu)则流动站收不(bú)到基准站(zhàn)的差分信号(hào),定(dìng)位精(jīng)度低。测区过大时还(hái)必须多次迁站。
四、PPK动态后(hòu)处理测量(liàng)
PPK技术(shù)是最(zuì)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(hé)流动站(zhàn)之间(jiān),不必像RTK那样(yàng)建立实时数据传输,而是在(zài)定位观测后,对两台GPS接收机所采集的定位数据(jù)进行测后的(de)联合处理(lǐ),从而计算出流动站在对应(yīng)时间上的(de)坐标位(wèi)置,其基准站和流动站(zhàn)之间的距离没有严(yán)格的限制,可(kě)以达到300KM。PPK技术(shù)的工作原理是利用一台进行连续观测的基(jī)准站接(jiē)收机和至(zhì)少一台流动站接(jiē)收机(jī),对GPS卫星进行同步观测。也就是基准站保持连续观测,流动站在未(wèi)知点(diǎn)上完成初始(shǐ)化后和基准站(zhàn)保持同步观测(cè)。基准站和流(liú)动站同步接收(shōu)的(de)数据在计算机(jī)中进(jìn)行线性组合(hé),形成虚拟的载波相位观(guān)测量。确定(dìng)接收机之间的(de)相对位置,最后引入基(jī)准站的已知坐标,从而(ér)获得流(liú)动(dòng)站(zhàn)的(de)三(sān)维坐标。
为了保证测量精度,建议流动站(zhàn)与基准站的(de)距离不要大于50KM。此方法作(zuò)业效率高、作业半(bàn)径大;不足之(zhī)处是不能(néng)实时获得未知(zhī)点的点位(wèi)信息(xī)。
综上,在无(wú)人机技术(shù)与摄影测量技术快速(sù)发展的背景下,作业范围越(yuè)来越大,地形复杂程(chéng)度越来越高,在进行(háng)像控(kòng)点测量(liàng)时我们需要根(gēn)据实际情况合理选择GPS的(de)测(cè)量方式,以兼顾测量精度和作业效(xiào)率。

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