试论星站差分GPS在河道测量中的作用

【摘要】河流在城市的建设中扮演着重要的角色，也是平衡城市生态环境的重要因素之一。随着城市化进程的加快，城市河流面临着很多问题，河流水质的污染以及水土流失都是比较严重的，这些问题的出现导致了河流生态环境的严重破坏，也影响了城市的现代化建设。所以在城市的河流整治中必须能够精准的测量河道，从而进行河道清理以及河流的整治。在本文中通过引入星站差分GPS进行河道测量，为河流整治提供准确的数据支持。

【关键词】星站差分；GPS；河道测量

目前在我国很多河道测量采用的是实时动态GPS与测探仪和导航软件相结合形成的河道地形自动测绘系统。星站差分GPS能够在加速度6g以下并且速度小于300m/s的情况下达到精准的定位，星站差分GPS系统已经广泛应用于水利、隧道、河流等测量中，星站差分GPS在河道测量中的精准度为河道整治将提供有力的依据。

一、星站差分简述

星站差分是在2002年9月的美国SDS公司推出的在全球范围内使用的RTG技术。SF-2050G是高性能的星站差分GPS的接收机。这种先进的接收机能够在南北纬76度之间进行全天候、无需建立基准站并且可以提供稳定的定位精准数据。这种先进的GPS接收机主要是利用StarFire 网络和NavCom 全球差分GPS.

星站差分GPS系统不需要考虑RTK工作距离的范围，也不需要建立基准站，就能够自由的在任何地方获得实时的精准定位。星站差分系统是由参考站、数据处理中心、注入站、地球同步卫星和用户站这五部分构成。全球参考站的网络是由双频GPS接收机组成并且每时每刻都在接收来自GPS卫星的信号，参考站获得的信息经过数据中心的处理后生成差分的改正数据，改正后的数据通过数据通讯链路传送到卫星注入站，并会上传至地球同步卫星，最终向全球。而在用户站的GPS的两个接收机中，一个是L波段的通信接收器，另一个就是GPS接收机，通过GPS接收机接收的跟踪所有可见的卫星之后获得GPS卫星的测量值，此时L波段的接收器通过L波段的卫星接收改正后的数据，当这个过程完成后一个实时的高精度的位置就确定了。

星站差分GPS系统的工作原理主要是RTG技术采用在世界范围内的28个双频参考站对差分信息进行收集，收集后的信息经过数据中心的处理后形成一组差分改正数，将这些差分改正数传送到静止的国际海事卫星上，最后通过卫星在全球范围内进行广播，采用RTG技术的GPS接收机在接收卫星信号的同时也可以接收卫星发出的差分改正信号，就会达到高精准的实时定位。

星站差分GPS有着独特的优势，在性能方面，它具有超过50%的信噪比优势，并结合了干涉抑制、高测量精度和多路径效应缓解等技术。星站差分GPS应用广泛，目前已广泛用于野外勘察、数据采集、地形测量和土地房产等行业中。此外星站差分GPS还有灵活的接口和配套的软件设备，以使达到精准的测量以及完成测量的后续工作。

二、星站差分在河道中的应用

（一）水下测量的作业流程

在进行水下测量时，应该了解水下作业的流程。首先应该设计计划线，尽可能的使河流的方向垂直，缩短航程，减少工作人员野外的工作量，提高经济效益，并且要大大提高等高线的精度，保证成果的质量。其次应该转换求测区的参数，我们一般用的坐标系是国家80参心坐标系，而GPS所测得的坐标是WGS84地心坐标，这就需要我们进行坐标的转换。在河道的测量中，我们通常用的坐标转换法是三参数法，通常我们只需要一个高级的控制点就可以求得唯一的所需要的转换参数，但是为了提高参数的精确度和参数的可靠性，一般均匀的选择测量区周围的3个以上的控制点，并利用最小二乘法来求得坐标转换的3个参数。在城市的河流中一般多为平坦，但是在山区的河流中，河道都是比较狭长的，有时候很难利用三个控制点，这时候就可以多采用一个控制点来求3个参数，这样就要求监测人员经常到已知的控制点进行监测，不仅需要检查卫星的质量情况，也要检验转换参数在这个地区的适用性。最后应该设置导航软件的地理参数，利用一定的软件将参数进行分析，并最终得出精准的位置。

（二）星站差分在河道测量中的实施与应用

根据水利部的河道观测规范要求，星站差分GPS接收机能够满足任意标准比例尺的河道地形测量工作。通常情况下GPS观测误差主要来源有与GPS卫星有关的误差、与信号传播有关的误差以及与接收设备有关的误差，这些误差既有系统出现的误差也有偶然误差，星站差分GPS系统可以有效的将这些误差减弱和消除，并给出实时的精准指标。从应用方面看来，星站差分GPS既可以提供实时的点位坐标，也可以及时知道点位坐标的精度，能够极大的提高工作效率。同时从测量的结果来考究，根据水利水电的测量规范，对于点位中出现的极小误差是可以满足大比例尺地图中测量站点的控制要求。

经过坐标的转换，在获得精准的定位后，将数据进行处理后就可以导入成图软件绘制水下地形图，在这个过程中要进行假深水点的剔除，就需要借助一定的软件来进行处理，处理之后形成的图像将水下的地理以及水文情况形象的表达出来，这样就会为河道的治理提供便捷的条件，通过精准的定位也可以为河道治理提供精准的地理位置。

（三）星站差分GPS在测量中的优势

1.星站差分GPS与传统的RTK GPS、RTD GPS相比，具有精度高、速度快、并且不需要逐级控制的特点，为工作区域提供了可靠的定位保障，星站差分GPS系统完全能够满足探测区的探测要求。

2.星站差分GPS是一项基于现场数据、现代化卫星通讯、电子技术以及计算机信息化处理等多项技术的综合运用，其实用性较高。

3.星站差分GPS具有独特的优势，在初始化成功后，定位精确度可以小于15CM，并且会随着时间的延长使其定位精度可减少到5CM，并可适用于不同比例尺的水下地形测量工程。

4.星站差分GPS可以将差分改正值通过同步卫星传播，用户只需要单机作业，不需要建立本地基准站。星站差分GPS能够广泛的应用于江河湖海等各种水下的地形测量，大大提高了测量的精度与测量的效率。

三、星站差分GPS在实际应用中应该注意的问题

运用星站差分GPS系统进行测量，会使得测量结果精确度非常高，但是星站差分GPS在实际应用中也会受到一定因素的影响。首先星站差分GPS会受到卫星质量状况的制约，在卫星失锁重新捕获卫星信号后，要认真观察卫星的质量状况和各项精确指标的状况，另外为了保证测量的可靠性，在获得测量区的测试参数后，测量人员应该到已知的控制点上验证参数的可靠性和精确度。此外，由于受水质和气候的影响，在水下作业一般都会遇到很多的问题，致使测量的不准确，所以在进行水下作业时，应及时观察卫星的质量状况以及各项精确指标，以保证更好地完成测量工作。

总结

星站差分GPS沿袭了传统的GPS的优势，使得水下测量不会受到天气的条件限制，实现数据采集的最终数字地形图的自动化形成，这不仅可以发挥高精准定位的优势也可以减轻测量人员的劳动强度。使用星站差分GPS，通过精准的定位为河道的测量工作带来便利。

参考文献

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