浅谈GPS RTG技术在1∶10000基础测绘中的应用
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作者: 林翔
摘 要： GPS全球卫星定位导航系统(Global Positioning System-GPS) 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，本文以贵州省某测区为例，介绍了GPS RTG技术在山区进行1：10000基础测绘外业像片控制测量中应用的方法和步骤。
关键词： GPS RTG技术；差分定位系统；像片控制测量；
中图分类号： P231.5 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）01-0050-01
引言
GPS全球卫星定位导航系统(Global Positioning System-GPS)是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。［1］GPS RTG技术是指在全球范围内建立的星站差分定位系统，用户不需要考虑架设基准站的问题，也不需要考虑作业范围，能够自由地在全球任何地方得到单机实时的分米级定位精度，从而节省大量的硬件和人力成本。本文以贵州省某测区为例，介绍了GPS RTG技术在山区进行1∶10000基础测绘外业像片控制测量中应用的方法和步骤。
1 GPS RTG技术介绍
本次测绘采用的是快测StarFireTM全球星站差分定位系统，它由五个部分组成：GPS卫星系统、遍布全球的70多个参考站、数据处理中心及注入站、INMARSAT卫星、用户接收机。
用户站接收机由两部分组成，一部分是双频GNSS接收机，另一部分是L波段通信接收器，双频GNSS接收机跟踪所有可见卫星，然后获得GPS卫星测量值。同时，L波段通信接收器接收快测StarFireTM系统广播的L波段卫星改正数据，从而得到实时的高精度定位数据。
2 测区概况
测区面积约为1792平方公里，即1∶1万地形图64幅。地形属山地，测区内有一个县城和多个乡镇，有二级公路和省道、县道经过，交通比较便利。平面坐标系统采用1980西安坐标系，高程系统采用1985国家高程基准，高斯-克吕格正形投影，3度分带。投入车辆1台，快测SF-2040G接收机1台，技术人员1人。
3 像片控制测量
3.1 定义
利用航摄像片进行信息处理，要有一定数量的控制点作为数学基础。这些控制点不但要在实地测定坐标和高程，而且它们的数量和在像片上的位置还要符合像片信息处理的需要。因此，在已有大地成果和航摄资料的基础上，需要在野外测定一定数量的控制点，这项工作就是摄影外业控制测量。它的意义在于把航摄资料与大地成果联系起来，使像片量测具有与地面测量相同的数学关系。［2］
3.2 像片控制点的布设
该测区采用区域网布点方案，11条航线共65个像控点，基线跨度≤8条。
3.3 已知点联测
GPS RTG定位系统所得到的坐标属于WGS-84大地坐标系，因为GPS卫星星历是以WGS-84坐标系为根据而建立的。而实用的测量成果往往是属于某一国家坐标系或地方坐标系。［3］因此需要联测一定数量的已知点进行坐标转换。测区内有国家I、II等三角点及GPS C级点，有两条水准线路穿过，可作为起算数据。选择测区内均匀分布的9个已知点分别观测2小时，计算出坐标转换参数。
3.4 像片控制点施测
根据像控点分布情况结合1∶5万地形图制定出观测计划，像控点的观测时间根据卫星信号的强弱而定，一般为30-80分钟。
4 精度分析
为了探讨GPS RTG的测量精度和可靠性，在像控点测量结束后，利用GPS双频接收机对11个像控点进行静态观测，得到可靠的高精度的各点坐标。精度统计如下表：
对11个像控点的成果进行比较，平面最大较差ΔXmax=23.3cm, ΔYmax=13.8cm,高程最大较差ΔHmax=42cm。平面点位中误差为：18.18cm，高程中误差为：26.51cm。完全满足1∶10000航空摄影测量规范中对像控点的精度要求。
5 实用性分析
贵州省大部分地形属山地高山地，交通不便，相邻像控点间的距离一般在15公里左右，GPS RTK的有效测量范围在山区一般只能达到5公里，显然不实用。如采用GPS静态测量，以投入6台仪器计算，至少需要3辆车，6名技术人员，完成本测区工作需要2个月时间。本次任务采用了GPS RTG技术，共投入车辆1台，快测SF-2040G接收机1台，技术人员1名，完成任务的时间为1个月。
6 结论
从本次GPS RTG测量技术在贵州省1∶10000基础测绘外业像片控制测量的具体应用中得到以下结论：
1）在联测已知点时，要选择在测区分布均匀的高等级控制点作为起算数据。
2）对测点精度进行设定，在实际观测中若因卫星状态不好而达不到设定精度时，要延长观测时间，直到满足精度要求。
3）通过与静态测量的成果进行比较，精度满足规范要求。
4）节省了大量的人力、物力，大大提高了作业效率，省掉了繁琐的数据后处理工作。进一步推广了全球定位系统GPS的应用。
参考文献：
[1] 马春艳.GPS在1∶1000数字化地形图测绘中的应用[J].全球定位系统，2009（5）：46-47.
[2] 王佩军，徐亚明.摄影测量学[M].武汉：武汉大学出版，2005.
135-136.
[3] 徐绍铨，张华海等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社（修订版），2003.16-17.
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