全球定位系统还可用于绘图、地籍测量、地球板块测量、火山活动监测、GIS领域、大桥监测、水坝监测、滑坡监测、大型建筑物监测等。这种测量技术的实时动态化(RTK)可以用于海洋河道公路测量,以及矿山、大型工程建设工地等作为自动化管理和机械控制。
6.6.1 北斗卫星导航系统在测绘中的应用
北斗卫星导航系统(COMPASS)提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,定位精度为10 m,授时精度为50ns,测速精度0.2 m/s。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。由于自主研发、拥有独立知识产权,北斗导航系统用于工程测量中,不但会受到他国人为技术性干扰,更为测量成果的保密性和安全性提供保障。
目前已经有基于北斗卫星的伪卫星定位系统及其测量方法,系统通过伪卫星主站与北斗卫星高精确时间同步,从而修正伪卫星从站的钟差,用户机不仅可以在中国北斗系统中实现主动定位,而且可以接收伪卫星信号构成多星定位。
北斗卫星导航系统将广泛用于中小比例尺测绘,静、动态测量数据采集,非高精度工程放样,水文地质测绘,矿山变形观测,灾后全天候测绘等几乎涵盖所有范畴的测绘工程。
以陵水县国营岭门农场 1∶1 000 比例尺地形测量项目为例,针对测区内具体情况,采用RTK升级三星系统新仪器进行测量。(https://www.xing528.com)
岭门农场测区属于丘陵地区,测区内植被以槟榔和橡胶为主,部分为丢荒作物园地。因为作业时间是 5 月份,植被枝叶茂密,隐蔽度大,使用RTK作业受影响太大。
项目采用海南平面坐标系,国家 85 高程基准。作业过程中,测区内的林地因为RTK周边信号弱、采集数据慢、接收精度低,故利用三星系统新技术直接施测,直接获取海南平面坐标系和 85 高程成果。测区采用这种方法,在一些低洼地、橡胶园地、山谷等信号较弱地带,基本都能收到固定解,接受精度都能达到测量要求标准。按此方法对90%测区面积进行了观测,其他10%由于信号强度确实达不到测绘要求,结合了全站仪进行观测。
6.6.2 GPS技术在公路测量中的应用前景
目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备,但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制。利用GPS测量能克服上述列举的缺陷,并提高作业的效率,减轻劳动程度,保证了各级公路测试。相对于以往测量来说, GPS 测量主要有以下特点:① 测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点,使得选点更加灵活方便。② 定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5 mm+1 ppm(1 ppm=10-6),而红外仪标称精度为5 mm+5 ppm(1 ppm=10-6),GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPS测量优越性愈加突出。③ 观测时间短。在小于 20 km的短基线上,快速相对定位一般只需5 min观测时间即可。④ 提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可精确测定观测站的高程。⑤ 操作简便。GPS 测量的自动化程度很高,在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态,而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。公路测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中,RTK技术在公路工程中的应用,有着非常广阔的前景。RTK技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS(RTK)技术,它是GPS测量技术发展的一个新突破,在公路工程中有广阔的应用前景。众所周知,无论静态定位,还是动态定位等定位模式,由于数据处理滞后,所以无法实时解算出定位结果,也无法对观测数据进行检核,这就难以保证观测数据的质量。在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性,这样一来就降低了GPS测量的工作效率。实时动态定位(RTK)系统由基准站和流动站组成,建立无线数据通信是实时动态测量的保证。实时动态(RTK)定位有静态定位和动态定位两种测量模式,两种定位模式相结合,在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS(地理信息系统)前段数据采集。
最新的 RTK 技术在公路测设中具备以下几个功能和作用:① 绘制大比例尺地形图。高等级公路选线多是在大比例尺(1∶1 000或1∶2 000)带状地形图上进行的。用传统方法测图,先要建立控制点,然后进行碎部测量,绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大,速度慢,花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这个缺点,只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟,即可获得每点的坐标、高程。结合输入的点特征编码及属性信息,构成带状所有碎部点的数据,在室内即可用绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息,而且采集速度快,因此大大降低了测图难度,既省时又省力,非常实用。② 道路中线放样。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后,需将公路中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量,只需将中桩点坐标输入到GPS电子手簿中,系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点的测量都是独立完成的,不会产生累计误差,各点放样精度趋于一致。③ 道路的横、纵断面放样和土石方量计算。纵断面放样时,先把需要放样的数据输入到电子手簿中,生成一个施工测设放样点文件,并储存起来,随时可以到现场放样测设;横断面放样时,先确定出横断面形式(填、挖、半填半挖),然后把横断面设计数据输入到电子手簿中如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高),生成一个施工测设放样点文件,储存起来,并随时可以到现场放样测设。同时软件可以自动与地面线衔接行“戴帽”工作,并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件,可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的,不需要到现场进行纵、横断面测量,大大减少了外业工作。而且必要时,可用动态GPS到现场检测复合,这与传统方法相比,既经济又实用。
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