GPS技术应用于航测野外像控布设的效果探讨

【摘要】目前航测野外像控工程比例尺都比较大，使用GPS技术进行航测野外像控布设已经取得了良好的效果。GPS常用静态模式进行航测野外像控布设测量，在实际使用中精度高，布网也更加灵活。本文分析了GPS快速静态定位原理，对GPS技术航测野外像控布设实际效果进行了相关探讨，对实测体会进行了总结，旨在为GPS技术应用于航测野外像控布设的效果进行展示，为GPS技术的应用与发展做出自己的努力，同时为相关方面的研究提供理论性的参考。

【关键词】GPS，航测；野外像控布设；效果；研究

中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着现代科学技术的飞速发展，GPS已经逐渐取代传统测绘方法在测绘行业中得到了广泛的应用，为测绘技术带来了飞跃性发展。相比于传统测绘技术GPS技术布网灵活、效率高、精确度高、设备成本低、人力资源消耗少等优点，因此，在测绘行业中逐渐取得重要的位置。在本文中，通过对航测野外像控布设GPS快速静态定位原理的分析，航测野外像控布设实测探讨以及航测野外像控布设效果体会三方面的研究，探测GPS技术应用于航测野外像控布设的效果。

1 航测野外像控布设GPS快速静态定位原理

正确地解算整周未知数是GPS定位的核心内容，确定整周未知数后，相应的定位精度将不会发生变化。若忽略所测定卫星分布图的变化影响，计算过程中可将定位精度近似计算为观测的历元数方根的正比数值[1]。快速、准确确定整周未知数，就能够在不减少测量精度的前提下大大的缩短GPS作业的时间。

使用GPS技术进行航测野外像控布设静态定位，需要在待测区域中部选择一个中心基准站，在基准站里设置一台接收机，设定为连续跟踪所有可见卫星信号，其他接收机按实际需要，依次到各点进行流动设站，并进行静止观察的操作，以便快速确定整周未知数。

2 航测野外像控布设实测探讨

以某航测野外像控布设区域为例，该测区呈长方形结构，地势较为平坦，风力较小，平均高程约为40米，地势东高西低。有几个土山，平均高度约为10米。航摄情况良好，航测飞机由东向西飞行，由南向北共设12条航线。测区内部中心设置1个D级GPS定位点，设置4个流动D级GPS定位点。水准点以4级以上为有效点，平均间距为1.8km，能够承担待测区域测量需求。按照航测野外GPS像控布设常规操作进行。[2]

待测区域布设控制网采用区域周边布设平高点的常规方式，沿预先设定航向每隔3条基线布设1个平高点和一个高程点，同时沿两边旁向间隔航线各布设1个平高点，待测区域中心也需要布设1个平高点。待测区域整体划分为9个明显的区域控制网，每个区域航线均为4条，同时每条航线设定的基线数≤12(如图1所示)。

图1 区域控制网分布表

航测野外像控点布设需要控制在航向旁向重叠的范围内，以公用为原则标准，若出现像控点不能够被相邻航线公用时则需要考虑分别布点，已达到实际测量的目的。布点时左右相邻地区控制网间的公用点布设点位尽量布设在像片主点通过的网线1.5cm范围内同时要垂直于方位线[3]。上下相邻的区域控制网间公用点尽量布设于航向旁向重叠中线附近5cm范围内。若出现旁向重叠较大的情况时可以选择分别布点以达到目的。像控点距像片边缘≥1.5cm。像控点选择影像清晰明显的地物点、点状地物、地物拐角点或接近正交的线状地物交点，实地辨认误差不能大于图上0.1mm。刺点布设目标与位置不能一致时，优先选择目标布设。在局部高程变化较小且点位周围的地形相对平坦的地方布设高程点。所有像控点需在相邻像片上能够清晰可见，选择其中效果最佳、最清晰的1张像片作为主刺片。

像控点布设完毕后要将像控点进行统一编号，平高点一般采用P开头的数字编号，而高程点则采用G开头的数字编号，以便区分。[4]像控点布设的刺点、点位说明、刺点分布图均需一致，不能出现偏差。

本次航测野外像控点平面坐标测量使用4台STEP-1型单频GPS接收机(美国ASHTECH公司制造)进行。GPS网根据预先设定的像控点位置设计，组成几个独立观测环，GPS网中要求每个闭合环边数不能＞9，本次由于待测区域呈长方形，设置小长方形为闭合环。非同步观测的GPS基线向量边按照本次测量实际要求挑选独立基线构成闭合环。高程联测点的选择需要满足野外像控布点和GPS选点的双重需求，且数量不能少于10个。设备安置过程中需要考虑接收设备和操作的便捷，远离大功率无线电发射源和高压输电线等对GPS信号产生影响的因素，距离以＞100m为宜。观测时，一般采用静态观测，以提高数据精确程度，被测卫星地平高度角不小于15°，且同一时间有效观测卫星数量≥4，点位几何图形强度因子(PDOP)＜6[5]。操作人员到达测量站后需要首先进行接收机安置，保持接收机处于静置状态，再进行天线安装工作。天线一般用脚架直接安置在像控点上，将天线强制对中。注意调整天线保持对中误差＜3mm，高量至1mm。观测过程中需要严格按照设备说明书运转设备，在规定时间内有计划的进行作业，保证同步观测同1个卫星组。[6]

本次航测野外像控点高程测量采用图根水准加光电测距三角高程的方法结合GPS拟合方法实施。图根水准测量按要求需起闭于Ⅲ、Ⅳ等水准高程点上，沿像控点联测路线包括5条附合路线以及1条闭合路线。联测路线长度不能超过6.5km，线路闭合差＜(40×路线长度)mm。本次测量平高点基线网图如图2所示。

图2 平高点基线网图

3 航测野外像控布设效果体会

应用GPS技术进行航测野外像控布设具有较高的实践价值，受人为因素影响较小，精度大大提高。GPS技术不需要各监测站间相互通视、对作业环境要求小、使用便捷、测量速度快、效率高。[7]从使用状态来看，可以全天候进行操作，使用成本较低。使用GPS技术进行航测野外像控布设，核心工作是进行GPS测量的野外数据采集。进行该工作时需要提前制定合适的采集和观测计划，对卫星状况进行掌握，选择最佳观测时间，按照预先编写的作业调度表实施作业。整个过程中需要保证观测任务的顺利完成和观测精度达到要求，减少由于人为失误造成的不必要的返工和资源浪费。GPS网平差计算过程中需要对起算点内部进行复核性检核，去除精度较低的已知点，选取精度最高的起算点，利用已知点对起算点内部进行检核，达到提高二维约束平差整体精度的目的。布设过程中尽量保持基线边长均匀，保证GPS网精度均匀。采用双频GPS接收机进行长边GPS控制网施测，可以有效减小电离层折射对信号的影响，有效探测和修复GPS整周跳变。[8]与高精度平面测量相同高精度高程测量也属于GPS技术应用在测量领域中的重要方面。GPS网布设过程中应该考虑高程起算点均匀分布，网边缘也需要有足够的高程起算点，从实际需求分析采用Ⅲ、Ⅳ等水准测量高程精度能够满足航测GPS控制网高程精度需求。通过实践分析，GPS应用于航测野外像控布设效果令人满意，值得深入研究和推广。

4 GPS技术在航测野外像控布设中的应用的前景展望

GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，因此在实际应用中得到广泛的推广。在本文中，主要介绍的是GPS技术在航测野外像控布设中的应用，对于这一应用，也是有着良好的前景。对于GPS地位准确度高这一特点，可以大大加大航测野外像控布设测量的精确度。本身测量本身最主要的要求就是测量一定要精准，只有测量精准，数据准确，才能依据所测量的数据就行分析研究，从而为人类所用；另外，在航空摄影测量方面，通过对GPS技术进行航测外业控制测量、摄航飞行导航、机载GPS航测等航测成图等的应用，相对于传统的方法，大大减少了人力物力上的浪费，实现了高科技作业。GPS技术不仅在航测野外像控布设中得到广泛应用，而且在大地测量方面、工程测量方面、海洋测绘方面、车载GPS等方面也得到了广泛的推广。因此，GPS作为高科技技术，对于人类社会的进步，人类文明的传播作出了重要的贡献。

5 结论

本文通过对GPS技术应用于航测野外像控布设的效果探讨，通过实际操作经验的总结，精确数值的分析，对GPS技术的高度整合以及对GPS技术在航测野外像控布设应用的前景前景展望等方面介绍了GPS技术在实际应用中的优势。虽然GPS技术在航测野外像控布设中应用仍然存在着一些问题有待解决，相信随着科学技术的不断发展，随着技术人员的不断研发，GPS技术在航测野外像控布设中的应用一定会更加的完善，为我国的测绘行业做出重大的贡献。

【参考文献】

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