摘要：近年來，隨著GPS全球定位系統具有精度高、性能好、適用范圍廣的特點，在工程測量、地形測量、大地測量和航空攝影測量等領域得到普遍的推廣和使用。本文主要圍繞GPS RTK、PPK、精密單點定位測量技術用于基礎測繪方面來進行分析。本文選自：《中國民航飛行學院學報》主辦： 中國民航飛行學院，周期： 雙月，出版地：四川省廣漢市，語種： 中文，開本： 大16開，國際刊號：ISSN1009-4288，國內刊號：CN51-1589/U，復合影響因子： 0.275，綜合影響因子： 0.150，創刊時間：1990，欄目設置：飛行訓練;飛行技術;航空安全;飛機維護;空中交通管理;航空氣象;航空運輸;航空電子
關鍵詞：GPS GPS.RTK;GPS.PPK ;精密單點定位; 航空攝影測量
Abstract: This paper mainly around the GPS RTK, PPK, precise point positioning measurement techniques are used to analyze the basic surveying and mapping.
Key words: GPS GPS.RTK; GPS.PPK; precise point positioning; aerial photogrammetry
引言
測繪行業在本世紀這個信息化時代占據著重要位置，其中作為信息化產業技術方向的一部分，在數字地球概念中扮演中扮演重要角色。GPS全球定位系統因具有應用廣、精度高、性能好的優點，已經廣泛應用于工程測量、航空攝影測量、大地測量和地形測量等領域。本文主要通過對GPS.RTK、GPS.PPK和GPS靜態測量在作業方法、應用效果、性能特點及技術條件的分析，印證GPS技術在航空攝影測量中的優越性能。
1、GPS在基礎控制網中的應用
1.1 GPS網的布設
在布設C、D、E級控制網時必須執行GB/T 18314-2009《全球定位系統(GPS)測量規范》。通過點連式或邊連式構網，平均邊長不得超過規范要求。當使用不同類型的GPS接收機同步觀測時，作業前要對不同型號的接收機進行基線比測，以便于提高網的精度。
1.2 GPS 靜態測量
GPS靜態測量有快速靜態測量和常規靜態測量兩種模式，快速靜態測量是在一個已知的測站點安置一臺GPS接收機為基準站，連續不斷的跟蹤所有的可見衛星。移動接收機要按順序的安置到準備進入測試的地方，每個測試站需要觀測數分鐘。而常規靜態測量需要采用兩臺或者更多的GPS接收機，分別安置在一條或者數條基線的兩端，來同步觀測四顆以上的衛星，每個時段需要根據測量等級和基線長度觀測最少四十五分鐘。這兩種測量模式都可以用來建立平面控制網。使用GPS測量平面控制，可以允許點與點之間不互相通視，這樣就避免了就避免了常規測量中在控制點位方面的局限性。只要選擇精度與等級控制測量精度相匹配的GPS儀器，選擇符合GPS點位選取的控制點位，那么所布設GPS網精度就能完全滿足測量規范要求。
1.3 GPS靜態測量的特點
GPS靜態測量在布設控制網方面與常規方法相比具有以下特點：第一，不用監造覘標，選點靈活。因為GPS不要求測站間相互通視所以在使用GPS進行靜態測量時不需要覘標，這樣就在一定程度上降低了作業成本和布網費用;第二，全天候作業。不論是在什么樣的氣候條件和時間下，都能進行GPS觀測，這樣就方便了測量作業，有助于高校、按時完成控制網的布設;第三，測量精度高。與常規測量方法相比，GPS觀測精度明顯較高，其基線向量的相對精度一般在1/10000—1/100000000之間，一般的測量方式很難達到;第四，觀測的時間短，采用GPS布設一般等級的控制網，每個測站的觀測時間為，采用快速定位的方法，觀測的時間要求會更短;第五，自動化處理和觀測。
1.4 GPS靜態測量的方法
1.4.1 外業觀測
先將三臺接收機分別在測站點上整平、對正，接著將接收機開機以便跟蹤GPS/GOLNASS衛星的信號，在跟蹤GPS/GLONASS的同時需要在外業表格上及時記錄下儀器編號、天線高和點號等基本信息，接收機跟蹤衛星為定下來后，再開始記錄觀測數據。觀測達到規定時間之后，接收機就可以停止記錄觀測數據了，關機即可。
1.4.2 以基線長度為依據確定靜態測量的觀測時間
為達到測量精度的要求，如下表所示，根據接收機類型和基線長度確定GPS靜態測量觀測的時間，具體數據如下表所示：
但是這種觀測方式的觀測成果容易受鎖定的作業環境、衛星數量、及各種干擾因素的影響，可能會影響到觀測的準確度，為了保證觀測效果，需要做好三方面的工作，第一，對于操作尚不熟練的用戶應盡可能的延長設計觀測時間。第二必須按照相關的操作標準選取觀測時間。第三，單頻接收機最好不要觀測長度超過15KM的基線。
2、GPS.RTK GPS.PPK測量技術的應用
2.1 GPS.RTK測量技術的基本特點
GPS.RTK測量技術是指載波相位實時動態差分(Real—Time Kinematic)，是GPS定位的最新技術。GPS.RTK技術系統配置是由移動站接收機和基礎站接收機兩個部分組成。移動站接收機在跟蹤GPS衛星信號的同時接受來自基準站的數據，通過OTF(On The Fly)算法快速求解載波相位整周模糊度，以獲得所在點相對與基準點的精度指標和坐標。基準站接收機安置在有已知坐標如果地勢高的話也可以沒有已知坐標的參考點上，連續收聽所有可視GPS衛星信號，并通過數據鏈將觀測值、接收機工作狀態、衛星跟蹤狀態及測站的坐標發送出去。
2.2 基準站的建立
順利進行RTK的關鍵在與基準站的設置，所以一定要注意選址，首先必須避免強烈的無線電干擾;其次站址附近應盡量減少GPS信號反射物如大性建筑物或者大面積的水域，這樣是為了預防多路徑效應及數據鏈丟失的不良后果;還有一點就是數據鏈電臺發射天線和基準站站址必須具有一定的高度。
2.3 GPS.RTK技術的操作技巧
首先將基準站設在制高點上，控制點作業應該小于RTK有效作業半徑的2/3倍。為了避免出面作業盲點和有效對RTK測量成果進行控制檢核，可以在測試環境不好的地方增加基準站。其次，把第一個施測觀戰點定為已知點，以檢核第一個RTK的測試結果準確與否。而且在進行RTK測量時首先要進行檢核，以便發現輸入的坐標系統。控制點坐標和設置參數是否正確。第三是對于由于接收衛星的狀態不良等原因而造成的盲點地區，為用全站儀補充測量，應該在盲點周圍加測控制點。
2.4 GPS.PPK測量技術的特點
GPS.PPK是在沒有電臺信號或電臺信號較差的情況下，對所求點進行靜態觀測，把數據進行后處理。基準站必須在RTK.INFOR或PPK形式下啟動，各項菜單選項必須設置正確。GPS.PPK和GPS.RTK的區別在于基站是否記錄數據。
2.5 GPS.RTK和GPS.PPK技術的優勢
GPS.RTK技術的優點體現在四個方面，第一是定位精準，數據安全可靠，無誤差積累。在滿足RTK的基本工作的前提下，RTK的精度就能達到厘米級;第二對外在環境的要求低，由于RTK受能見度、季節、氣候和通視條件等的影響比較小，只要滿足一些基本條件，RTK就能快速的進行高精度定位作業。第三是工作效率高而且操作簡單，這樣就大大減少了傳統測量儀器的搬站次數和所需要的控制點數量，在一定程度上提高了勞動效率。而且RTK技術設備操作簡單，在內業進行數據的存儲、輸入、轉換、處理和輸出方面的能力比較強，同時能方便的和計算機通信。
3、GPS精密單點定位技術的實踐
3.1在航測外業用精密單點定位技術做像控點可以大大提高工作效率。GPS精密單點定位一般是采用單臺雙頻GPS接收機，利用IGS提供的精密星歷和衛星鐘差，基于載波相位觀測值進行的高精度定位。觀測值中的電離層延遲誤差通過雙頻信號組合消除，對流層延遲誤差通過引入未知參數進行估算。其定位計算的主要過程包括：觀測數據的預處理;精密星歷和精密衛星鐘差擬合成軌道多項式(精密單點定位鐘，要求衛星軌道精度達到cm級水平，衛星鐘差改正精度達到亞ns級水平);各項誤差的模型改正及參數估計等。
3.2數據處理軟件：Bernese軟件是瑞士伯爾尼大學研發的GNSS處理軟件，能滿足高要求、高精度、高靈活性的GNSS數據處理;有準確的數學模型、詳細的計算過程參數控制、強大的自動批處理等。
4、GPS對于高程問題的解決
隨著全疆高精度區域似大地水準的確定，實現了高效的衛星定位取代高價低效的直接水準測量，是傳統測繪技術向高新測繪技術的升級、與國家空間信息科學技術發展倡議一致的創造性成果。GPS定位技術可以快速獲取地面點的海拔高程，其精度可滿足等級水準的精度要求，實現高程測定模式的現代化轉變。高程異常值的數據確定更容易獲取，精度可以達到±15CM，在兩年的的實踐中得到了驗證。全疆CORS站在2012年也要建站完成，為推廣高精度似大地水準面的成果的應用提供了基礎平臺。
GPS測量技術在航測外業中是最快捷、最先進的技術，提高了作業效率，相對傳統的作業方法、作業手段和內外作業程序產生了根本性的變革。
參考文獻
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