PPK技术在航空摄影测量中的应用

摘要：随着航空技术的发展，航空摄影测量技术被广泛的应用到复杂地形测量、城市的测绘等领域，航空摄影测量技术的应用为我国的测量事业提供了重要的技术支撑，为地形勘测和矿山开发做出了重要的贡献。

关键词：PPK；航空；摄影测量；技术；应用

中图分类号：C35文献标识码： A

前言

航空摄影测量就是在航空器中安装摄影仪器，进而在空中对需要测量的地形进行摄影。随着我国经济的发展，地形变化的速度非常快，同时由于我国地形结构复杂，依靠传统的测量技术很难对特殊地形进行实地测量，因此借助航空摄影技术可以实现对复杂地形的测量，并且航空摄影测量可以缩短测量工作周期，提高测量数据的准确。

一.工程概况

测区地处天山南麓、塔里木盆地北缘，包括新和县西部大部分地区、拜城县南部地区、阿克苏市和温宿县东部地区、阿拉尔市北部少部分地区，总面积约7910平方千米。测区整体地势北高南低，却勒塔格山从测区中部东西方向穿过，是新和县与拜城县的分界线，却勒塔格山南部为洪积平原。

测区属温暖带及干旱气候，气候干燥，降水量少，日照充足，热量丰富，年均气温约10.8℃，年均降水量约77.7毫米，年均蒸发量约1882.3毫米，年均无霜期约208天，最佳作业期为4-10月。

1.1测区高程及相对高差

测区最高高程约为2124m，最低约为950m，平均高程约为1537m，相对高差约为1174m。

1.2 测区地形类别及图幅困难类别

1.2.1 测区地形类别为平地、丘陵地、山地、高山地。

1.2.2 测区航测外业平均困难类别为2.75类。其中像片控制点联测平均困难类别为3.0类，像片调绘平均困难类别为2.5类。

1.2.3 测区航测内业平均困难类别为2.75类。

1.3 居民地、道路、水系、植被等要素的分布情况与主要特征

1.3.1 居民地

测区居民地主要集中于测区西北部拜城县和测区西南部阿拉尔市，主要有拜城县察尔齐镇、温巴什乡、大桥乡等乡镇，阿拉尔市工业区及8团等。主要民族有汉、维吾尔、回、柯尔克孜等。各乡镇政府所在地已形成规划整齐的街区式居民地。

1.3.2 交通情况

测区内主要公路有G3012高速公路、S307省道，通往油田的英东路和英西路等。还有部分通往各乡、场的等级公路，其余为通往农村居民点、通往各油井的等外公路及机耕路。

由于G3012为全封闭高速公路，测区内只有一个出口，从高速公路进入测区作业极不方便。原G314国道伴行高速公路，个别路段与G3012重合，多处路段被破坏，道路不连续，要深入测区需绕行，交通不便。南疆铁路由东向西穿过测区。

1.3.3 水系

测区西北部有木扎尔特河穿过。测区内大部分为盐碱地和荒漠。测区内有大量开垦耕地，修建有人工沟渠用于灌溉。

1.3.4 土质和植被

测区北部为山地，中部、南部为平地。平地主要为沙地、盐碱地、小草丘地等。山地几乎无植被。大部分平地植被主要为荒草地、半荒草地、稀疏灌木林，个别地区分布有密集灌木林。

测区东部G3012高速公路南面以及测区西南部有大面积新开垦的耕地，部分耕地已形成林网化。

1.4 生活条件

测区附近有新和县、拜城县、阿拉尔市及农一师5团，均不在测区内，距测区约15千米，交通便利，有加油站，可作为生活驻地。测区南部部分地区无手机信号，通讯需备卫星电话。

二．GPS-PPK技术的工作原理分析

该技术通过一台用于同步观测的基准站接收机以及数量至少为一台的流动接收机来完成观测工作。基准站保持对GPS卫星的连续观测,而流动接收机则在初始化以后移动到每一个需要进行观测的点。流动站与基准站之间所接收到的同步数据经过计算机的整合以后就会变成线性组合,形成虚拟的载波相位,以此来确定接收机之间的相对位置。然后通过已知的基准站坐标来求解出流动站估测点的三维坐标。GPS-PPK技术虽然需要通过基准站来记录相关数据,但是不需要电台进行实时传输,并且有效距离超过30km,因此,应用范围非常广。

利用进行同步观测的一台基准站接收机和至少一台流动接收机对卫星的载波相位观测量；事后在计算机中利用GPS处理软件进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值，确定接收机之间厘米级的相对位置；然后进行坐标转换得到流动站在地方坐标系中的坐标。

三.PPK技术的应用

3.1GPS-PPK技术测量方法的应用

基准站至流动站联测平面和大地高时距离不大于35Km，流动站观测的采样间

隔为1s，PPK观测历元数≥180个，观测次数两次，两次较差平面≤±20cm，高程≤±10cm。在进行GPS_PPK两次观测过程中，第二次需要重新初始化仪器。基准站和流动站有效观测卫星数≥5个，PDOP值≤6。每一测站施测过程中，采用GPS-PPK模式检测周边已有同等级以上控制点，检测点的平面、大地高较差均应≤±20cm。

3.2作业时使用的软件和设备

基准站点观测使用TrimbleR6型双频GPS接收机1台，流动站使用Trimble5800型双频GPS接收机2台，仪器均经过检定、自检且在有效期内。像控点计算采用Trimble Business Center v2.50软件。

3.3基准站的启动

首先设置好接收机和手簿中的基准站的PPK相关类型，将Trimble R6 型双频GPS接收机架设在具有2000国家大地坐标系的基准站点，使用GPS手薄与R6机头连接上，使用PPK模式启动基准站，输入基准站点的2000国家大地坐标系成果及仪器高度，设置完成后启动基准站，断开手簿与机头的连接。基准站启动后，仪器开始自动记录，观测的采样间隔为1s。

3.4流动站的观测

在像控点上架设好流动站，在手簿中将流动站设置成PPK观测的所需类型，然后进行初始化，等初始化完毕后开始观测，观测的采样间隔为1s，PPK观测历元数≥180个，观测次数两次。

四．航空摄影测量技术操作的关键和作业方式

4.1 摄影精确、设计科学

在航空摄影过程中要对摄影进行准确的计算，根据地形面貌以及摄影的焦距等进行各项指标的确定，同时也要对航拍进行科学设计，具体的摄影方法是要对摄影的地点进行科学选取，并且要综合考虑摄影的角度。为了保证摄影图片的清晰，要加大图像的比例尺寸，提高航空摄影的焦距以及图像质量等；对航空摄影的图像进行还原时一定要注意图像比例尺寸的大小，尤其是图像还原的数据要真实可靠，对摄影的图像要根据相关数据进行分析，当前对于航空摄影的图像绘制还原不仅仅体现在绘制图像上，还要制作相关的数据视频。

4.2 空中采集准确，数据处理合理

在航空摄影测量中一定要保障测量的数据和图像的准确性，因为摄影的数据和图像不准确，那么根据摄影的图像和数据而来的地形面貌结论就不正确，就会影响摄影测量的效果，因此首先要保证航空摄影的图像、数据的采集准确，一是要规范航空摄影过程操作的规范性，根据不同的摄影位置选用不同的摄影技术和摄影方式。二是要保证摄影人员具有较强的摄影技术，摄影技术的好坏直接影响摄影数据的准确与否，摄影技术高的人可以根据不同的摄影环境和要求选用合适的摄影方式，能够根据摄影目的的不同，选用不同的摄影角度；其次对摄影的图像的数据处理要采取科学的方法，对数据的处理要经过科研人员的反复论证与计算，以此保证数据处理的科学性，实现航空摄影任务能够按照预定的要求实现，一是在航空器中安装摄影仪器，并且调整焦距和摄影角度，实现对地面的垂直拍摄，并且对拍摄的图片进行自动信息采集和处理；二是在数据的处理过程中一定要才起绘制比例尺进行测量，绘制的方法主要采取模拟法和解析法，以此强化数据的准确性和精确性。总之数据采集所采取的的方式一定要科学，并且对于数据的处理一定要准确，以此提高航空摄影测量整体的精确性。

4.3 质量检查准确，成果提交合理

基于航空摄影测量的重要性，因此要提高对航空摄影测量结果的准确性，具体的措施：①要对测量的最后阶段进行重点检查，对摄影的整个过程进行整体的分析与确认，保证整个摄影过程的精确。由于阶段的检查工作是保证航空摄影数据准确的关键环节，也是保证数据准确的最后一道防线，因此一定要认真分析各个环节的操作步骤，分析各个操作步骤的差异性，进而从整体上对测量结果进行计算；②检查单位要切实履行其职责，规范检查工作流程，明确检查依据。质量检查机构是检查航空摄影测量数据的机构，质量检查机构要根据合同规定的权限对航空摄影结果进行检查，对于提交的资料经过检查符合合同规定的，要给予验收，而检查资料不合格时，检查机构可以拒绝验收，并且将拒绝验收的说明反馈给相关部门。对于验收合格的要把摄影数据提交给相关部门，并且要验收内容标记，以便相关部门开展工作。

结束语

航空摄影测量技术的发展，为我国的经济发展提供了重要的贡献，带动了测量技术的发展。航空摄影测量技术的广泛应用，突破了地形复杂、摄影周期长等一些弊端，促进了我国测量事业的发展

参考文献

[1]匡远明.探讨航空摄影测量在南水北调中的应用[J].中国化工贸易，2013（7）.

[2]张月琴.航空摄影测量技术的应用[J].中国新技术新产品，2014（1）.