GPSRTK定位技术在航迹测量中的应用

摘要 葛洲坝及三峡大坝的建成改变了长江的态势,流速、流向千变万化,为确保航道畅通和航行安全,我们加强了辖区航迹、流速流向的观测。采用传统经纬仪前方交会的方法,不仅受气候、环境等因素的限制,且既费时又费力。目前,在完成葛洲坝大江航迹观测时采用GPSRTK定位技术,与过去传统光学仪器观测相比,不但精度高、效率高,且不易受外界因素的影响。本文结合大江试航观测着重介绍GPSRTK定位技术在航迹测量中的应用。

关键词 GPSRTK定位;航迹;前方交会

中图分类号 P228.4文献标识码 A文章编号 1674-6708(2009)05-0066-02

0 引言

美国从20世纪70年代开始研制GPS(全球定位系统Global Positioning System),它是具有全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。其工作定位原理是:在过地心的6个轨道面上均匀分布24颗卫星,这些卫星实时向地面发送卫星定位信息,用户根据接收的定位信息,实时计算求出三维位置以及运动速度和时间信息,从而达到全球性、全天候、连续的精密三维定位与导航的目的。而GPSRTK定位技术则是在此基础上开发出来的相对定位方式,通过基准站向外发射信号,流动站接收发来的信号测定出相对于基准站的位置,从而确定出每一点位的三维坐标。目前,测定航迹的原理是以船舶在水面上移动的快慢来判断其运动速度大小,以运行的轨迹来表示运动方向。过去观测时利用经纬仪前方交会观测,每隔一定时间几台仪器同时交汇船舶运行的瞬时位置,一条轨迹完成后按照同样的方法观测下一条。而利用GPSRTK定位技术测量,只需将GPS按照时间设定后随船运动即可测出船舶的速度和运动方向。

1 观测过程

1.1控制网的布设

采用GPSRTK定位技术,排除测角测边、边角同测等传统要求,不需点间通视,不需考虑图形强度,不需设置在制高点上,只需将基准站架设在已知点上,同时与一定密度及合理分布的平高控制点联测采集每一个控制点的三维坐标,就可准确完成该区域控制网的布设。

1.2航迹观测

此次试航观测按正常情况需在大江两岸布设8个主站、8个副站,共需16部仪器,16名测量人员,再加上试航船指挥人员等,仅此一项就需20余名。另外,此次试航是在大流量的情况下进行的,大江水流条件复杂,急流涌浪随时可见,特别是笔架山至卷桥河一带水急浪高,岸边又多乱石,测量艇接送人员有很大的危险性。而采用GPS观测方法,仅需要在两岸设置1个GPS基准站,船上留2~3人负责发号指挥定位,既节省人力物力,又保障安全。

1.3基站架设

在大江两岸选择视野开阔,无任何电磁干扰物,相对高程较高,容易攀爬的控制点,连接好GPS和数据链电台,接通电源,进行基站设置,确定电台格式RTCA和发射时间间隔,启动后看电台是否向外发射差分信号,若一切正常,则通知试航船指挥人员进行查看。

1.4船台操作

在试航船上的人员,首先确定船的定位位置,绑好卫星接收天线和差分天线,然后打开GPS,选择信号通道与基站一致,待收到稳定的差分信号后,根据施测区域建立作业文件,设置好仪器参数,进行联机,屏幕显示出测量的区域、GPS的状态和卫星数目,当显示RTK固定解,此时打开校正向导,输入基站的三维坐标进行校正,确认后就可以进行RTK定位,进入试航区域后,按照指挥人员的指令,每20s定一点。在记录过程中根据需要,既可采用手动定点也可自动定点。

1.5数据处理

航迹观测结束后,及时停止数据记录,记下结束时间和点数,打开数据转换,将原始数据转换成*.TXT的格式,再将转换后的数据挂入成图软件,经过自动化处理,试航船舶的轨迹线就完全展现出来。

2结果分析

GPSRTK定位其精度在厘米级,经过多年的实际应用,一般不超过5cm,远优于一般的三角交会示误误差。附经纬仪与GPS优缺点比较表(以一条航迹观测为例):

表格见下页。

3注意事项

1)控制点布设要合理,既要保证信号覆盖测量区域,又要兼顾到施测的方便性和安全性。

2)基站架设要注意防雷防电,随时注意观察GPS和电台发射信号的变化,有情况及时解决。

3)流动站同样注意防雷防电和GPS状态,参数设置准确,手动记录要与口令同步,同时仔细记录起始时间,航迹结束后记录结束时间,及时导出数据。

4)内业人员根据外业记录情况,对照原始数据,剔除多余的无用的数据,在这个过程中要注意防止误删。

4 结论

总之,采用GPSRTK定位技术将大批的测量人员从繁重的体力劳动中脱离,简化了生产程序,实现了现代测量的科技化和信息化。通过此次大江航迹观测,不仅使新技术、新设备得到更好的应用,更重要的是验证了我局测绘人员通过精心组织,科学合理应用,依然有能力按照技术要求快速、优质完成该次航迹观测任务。同时,我们将在今后的工作中总结更多的经验和方法,让GPS技术更加广泛的应用于航道工作和航道生产,促进航道事业更高更快的发展。

参考文献

[1]高成发.GPS测量[M].北京:人民交通出版社,1994.

[2]CH 2001-92.全球定位系统(GPS).测量规范[S].

[3]余小龙.GPSRTK技术的优缺点及发展前景[J].测绘通报,2007,10:39-41.