时间:2023-03-17 18:13:15
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2水下地形测量技术方案探讨
2.1水下地形测量技术的测量设备选择
(1)水下地形测量中测深仪的选择:传统的测深仪器与工具主要包括测深锤、测深杆和回声探测仪等,而现阶段这些设备通常被当作辅助工具来进行选用。现阶段的水深测量工作都是通过回声探测仪来完成的,测深仪的机型主要分为双频测深仪和单频测深仪两种,其中单频测深仪能够满足普通的深度测量需要,但一旦碰到需要进行土方计算的测量就显得比较困难,所以通常需要两个测深仪的配合使用才能更好的进行水深的测量工作。(2)水下地形测量中GPS的选择:在水下地形的测量设备中,GPS主要用于完成水上的导航与定位工作,这就要求我们必须依照测图比例尺来进行GPS的机型选择工作,同时要对测距精度和定位精度等进行充分考虑,结合实际选用的应用系统和探测仪,来进一步提高所采用的技术线路的可操作性。(3)水下地形测量中测深船的选择:在波浪等的影响下,使得测深船容易形成前后与上下波动,导致架设在船体上的GPS天线也会受到一定的波动影响,从而进一步影响到垂直方向的测量结果。专业的测量船对于各个方位的波动情况都能够进行准确的仪器测定,如果测深船体积过大,虽然能够确保船体的稳定性,却影响到其灵活性,不能有效的进行浅水区的水深测量工作,因此,测量人员必须依据作业环境的实际情况,来对测深船进行有针对性的船型选择[3]。
2.2水下地形测量技术的测量线路选择
所有的测量工作都需要在技术确定之前,充分的结合客户需要以及测区的实际特点来进行测量线路的合理规划,进行水下地形的测量工作也不例外。在对大型的河道进行水下地形的测量工作时,受到水域面积与水域特征的影响,提高了测量工作的难度,加大了测量工程的安全隐患,这就需要测量人员对测量点进行充分的调查了解,来确定出一条更加合理的测量路线,从而保障测量工作能够顺利开展。
2.3水下地形测量技术的测量软件选择
现阶段,一般的水下地形测量仪器都有与之配套的后处理软件系统,而依据测量仪的探头数量,我们又可以把测量系统划分为单波束测探系统和多波束测探系统这两种主要形式。多波束测量具有明显的测探速度更快,测探点更多,且测探覆盖范围更广泛等特点,有效的运用了旋转定向技术,提高了系统的测量效率与测量精度,降低了数据的处理时间,能够更好的保证测量的成图质量。
2.4水下地形测量技术的测量方式选择
我们常见的水下地形测量方式主要是踏勘测区,即运用先前掌握的数据资料来进行控制点的布设,在进行控制测量的计算之后,有效的利用全站仪岸上的观测,将测深数据整合成一份完整的操作报告,最后将数据输出到编辑软件中进行合理的修改,从而得到一副符合1:10000国际分幅的水下地形图。
随着市政规划和工程建设的需要,地形测量的重要性日益提高,并受到了广泛的关注和重视,近两年来相关测绘技术的发展并先后应用于地形测量也为地形测量的准确性和科学性提供了保障,在此基础上开展GPS技术数字化地形测量应用研究对地形测量有着重要的意义。
一、GPS技术
GPS系统包括3大部分:空间部分-GPS卫星星座;地面控制部分-地面监控系统;用户设备部分-GPS信号接收机。空间卫星系统由均匀分布在地球6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成,卫星每2小时沿近圆形轨道绕地球一周,由星载高精度原子钟控制无线电发射机在"低噪声窗口"(无线电窗口中,至8区间的频区天线噪声最低的一段是空间遥测及射电干涉测量优先选用频段)附近发射L1、L2两种载波,向全球的用户接收系统连续地播发GPS导航信号。地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、1个主控站和3个注入站构成。该系统的功能是:监控站用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差,采集气象数据,并将观测数据传送给主控点。主控站接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入自身的工作状态数据,及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站;控制和协调监测站间,注入时间的工作,检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了GPS用户系统;诊断卫星工作状态,改变偏离轨道的卫星位置及姿态,调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。
二、数字化地形测量的组织
数字化地形测量是工程施工与规划的基础,同时由于数字化地形测量需要较高的准确性和精确性,因而需要良好的组织。具体来说主要包括:
1. 测量工序
地形测量的工序主要分为两个环节:一是控制测量与计算机辅助平差计算;二是碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带,即可平行施工又可顺序施工,与传统地形测量相比,减少了大量的中间生产环节。
2. 测量方案
数字化地形测量项目的作业方案根据仪器设备条件确定,仪器设备条件不同,作业方案变化各异,一般可选用静态GPS网作基本控制,导线(网)!动态作加密控制,支导线(点)补充测站点,全站仪!动态碎部数据采集,进而计算机软件机助成图的作业方案。一定条件下,大比例尺数字化地形测量可以一次性全面布网至测站点,并且可以直接先测图而不受先控制后测图逐级加密等测量原则的约束。
3. 测量方法
在生产工序上,数字化地形测量不一定要遵守先控制、后测图的原则,控制测量、碎部测图可以同时进行,甚至可以是先测图后控制,只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。在控制点点之记的制作上,数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行,可依据最终成图编绘点之记"碎部测图在数字化地形测量中只是一个数据采集的过程成图大量的工作已从外业转移到了内业,目前,碎部成图作业方法较多,因人而异。 转贴于
三、GPS技术在数字化地形测量相关技术中的应用
1. GPS技术在数字化地形测量中的应用
1.1 常规测量方法的缺陷
(1) 测量范围不广。一般性的借助人力或一般机械进行测量的方法,由于其技术含量有限,操作起来不仅耗费人力、物力,而且测量范围有限。
(2) 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统,国测、军测、城市控制点往往混杂一起,这就存在系统间的兼容性问题,如果用不兼容的起算点,势必影响测量质量。
(3) 国家大地点破坏严重,影响测量作业。由于国家基础控制点,大多为20世纪五六十年代完成,经过30多年,有些点由于经济建设的需要被破坏,有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业,往往在50km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。
(4) 地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般地形的控制点要求布设300m范围内。但由于通视的原因,这一条件难以满足,甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区,根本无法实施常规控制测量。
2. GPS用于数字化地形测量的特点
(1) 测量范围广。GPS技术由于由高策低,测量范围可以很大。可按需布设控制网,简化加密级别,省去联测过渡点。
(2) 测量精度高。随着GPS技术的日益成熟和快速发展,现今,生产性作业精度可达1~Z10-6mm,国外可达零点几10-6mm,可建立比常规测量精度更高的控制网。
(3) 各个联测点之间不要求通视,不必建造高规标。
(4) 观测自动化程度高。外业用电纽操作,内业用计算机处理数据,作业时间短,效率高。
(5) 测量成果可得三维地心坐标,优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况,有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用。
(6) 星座布置完成后,可24h观测,在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业。
GPS技术是现代科学技术的结晶,它是卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端技术的综合产物,GPS技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进,完善和丰富地形测量方法。
参考文献
[1] 孟继红, 何秀珍. 《数字化地形测量的几个问题探讨》,载《地矿测绘》, 2005,3.
Keywords: topographic surveys; mapping technology; development trends
中图分类号:C35文献标识码: A
引言
GPS和RTK技术都是新时代下科技创新和发展的高端技术产品,随着物探工程行业的不断发展和改革,在很多物探行业中,为了更好的节约物探工程的造价以及成本,很多的物探工程的首先都把目光投在了物探工程测量中。科学技术水平的提高,直接促进了工业工程仪器使用的发展。全球定位系统(GPS),最初应用于陆海空领域的导航和定位测量,并未普及到大地测量及工程测量应用领域。随着全球定位系统(GPS)技术的发展与完善,其应用已广泛推广到测量的各个领域,作为测量定位新技术,特别是GPS实时动态差分RTK技术的迅速发展和完善在常规测量领域里越来越得到广泛的应用。
1、RTK技术和全站仪测量的原理
1.1、工作原理
GPSRTK测量系统,是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS为一体的组合系统。动态RTK定位技术室以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术。用RTK技术定位时,将一台接收机安置在基准站上固定不动,另一台或者多台接收机安置在运动的载体(称为流动站或者移动站)上,两站(一般不超过5km)的接收机同步观测相同的卫星,通过数据链将基准站的相位观测数据及坐标信息实时传送给流动站,流动站将接收到得基准站数据同自采集的相位观测数据进行实时差分处理从而获得流动站的实时厘米级三维坐标。而全站仪是一门常规成熟的测量技术。通过在已知点架设仪器,内部光电测角系统和光电测距系统使用相同的光学望远镜。照准一次,即可或者测量点的角度和距离,通过内部微处理器实时处理以获得测量点三维坐标值。
1.2、项目坐标系统转换
众所周知,RTK测量是基于WGS-84右手地心坐标系统,观测解算成果均属于WGS-84系统。然而北京采用的是本地坐标系统,因此在测量开始之前,必须将项目参数设置好,以达到测量成果符合北京地方坐标系。常用的坐标系转换方法主要有三参数平面直角坐标系转换法和七参数空间直角坐标系转换法。由于一般采用三参数即可满足区域测量要求,本次测量中采用的是三参数基准转换。在测量前设置北京地方坐标系所用的椭球参数,投影类型,中央子午线,项目高度,基准点坐标,基准转换参数等,建立二者的转换关系。
2、RTK配合全站仪测绘技术在地形测量中的应用
2.1、GPS-RTK技术在地形测量中的重要性
通过以上的介绍,我们在一定程度上了解了GPS-RTK技术,所以要想强化其实际运用,就应该基本了解其应用于地形测量中,这样才可以进一步提高地形测量的实际效果。
2.1.1、降低了测量的成本
由于信息科技的广泛运用,地形测量中的测量成本,尤其是人类成本大幅度下降。之前的大部分测量数据需要大量工作人员全天不间断的计算,而当今运用计算机能够精确迅速的整理数据,利用相应的图形编辑软件即可完成测量图像的处理;运用遥感技术可以远程探寻和辨识项目的实际情形。这样可以减少人力支出,地形测量工作人员能够节省时间以分析工程的整体数据,进一步得到正确的策划方案。
2.1.2、提高了测量的准确性地形测量要求极高的数据精准度,一旦数据不精确和完整,会影响到整个项目的技术施工和质量,信息科技尤其是GPS、遥感、图形处理等技术在其中的广泛使用,极大提升了测量精确度,测量数据是全体项目的根基,其精准度的提升可以确保项目的质量,并进一步带来经济效益的提升。
2.1.3、促进科学技术和社会发展
人类通过持续的努力和探索发现了GPS-RTK技术的进展,并且GPS-RTK运用于地形测量由推动了信息科技的进步,科学家经过一直以来的探索和钻研,在测绘硬件的基础上继续改进,提升测绘的精准度。同时革新相应的软件,优化效率。全新的测量观点和方法的使用,提升了测量技术的水平。所以信息科技和地形测量相互促进,推动了人类社会的持续性进步。随着GPS定位精度的提高、硬件性能的改善,GPS得到越来越广泛的应用。同时,全站仪也因其数据采集自动化程度高、大大释放劳动力等优势,成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。但随着工程质量要求的不断提高,测量用户已不再局限于只使用GPS或全站仪中的一种,在实际测量工作中,同样一个工程中GPS的测量成果常为全站仪所用,全站仪测量值又常作为检校GPS作业的依据。用GPS完成控制比用常规仪器要快得多。它不要站间通视,也无需庞大的作业队伍,精度高、作业快、费用省、应用灵活。一些先进的接收机和天线技术把外业观测时间压缩到最短的同时,仍能获得最优的数据,在灵敏度、可靠性、抗干扰能力方面都有优异的表现。
2.2、碎部测量
碎部测量采用RTK与全站仪联合测图法,对空旷地区,RTK接受信号良好,可采用RTK测量,而对于密林区,房角、陡坎等地区,RTK信号受到电磁波干扰以及高达建筑物的遮挡屏蔽,使得RTK测量无法进行时,应采用全站仪测量。下面着重说明全站仪在碎部测量中的使用及注意事项。
2.2.1、全站仪的检验与校正
主要应检验与校正如下几个方面:a.照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正;b.圆水准轴平行于仪器旋转轴的检验与校正;c.十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正;d.视准轴垂直于横轴的检验与校正;e.横轴垂直于竖轴的检验与校正;f.竖盘指标差的检验与校正;g.光学对中器的检验与校正。由于具体的检验与校正方法比较繁复,这里就不一一赘述了。
安置仪器,在控制点或图根点上,架设全站仪,并对中整平,测量仪器高,仪器对中误差需小于5mm,仪器高度的量取要精确到1mm。
创建文件,输入测站点坐标,仪器高,后视点坐标以及棱镜高,并瞄准后视点,进行仪器定向。
进入碎部测绘状态,精确瞄准竖立在测点上的棱镜,按“回车”键,全站仪即测得棱镜所处位置的三维坐标,并将数据自动存储到已建立的文件中。移动棱镜到下一个待测点上,继续测量,直到测完全部待测点。
在采集碎部点时,应注意以下两点:由于是大比例尺测图,采点要相对密集,以便更详尽的反映出地形地貌的变化;对规则建筑物的测量,应利用RTK或全站仪定出方向线和起点,用钢尺测量其边长,这样虽增加了工作强度,但绝对精度可达到毫米级。
2.3、作业时应该注意的若干问题
2.3.1、基准站应该架设在地势高且开阔的已知点上,有利于基准站卫星信号的接收和电台数据链的发射。
2.3.2、电台天线应该尽量高,电台频率处于高增益状态,以增大作业的距离。
2.3.3、RTK无法进行平差检核,在外业工作中,应加强对成果的检验。在测量开始前,可以采用与已知点成果进行比对检验。
2.3.4、在树林遮挡比较严重,居民区,可以采用加长流动站天线杆的方法解决卫星信号和无线电信号的问题。1)在接收条件不利地区。应该进行多次初始化测量同一点,以进行检验。2)要额外配备各种仪器的电池,以确保电源电量充足。
3、结语
RTK联合全站仪测量极大地提高了工作效率和成果精度,对地形的细微变化描绘的更加详细和准确。同时需要的测量人员较少、作业时间短、工作效率高,而且测量成果都是独立观测值,不会像常规测量那样造成误差积累。
参考文献
[1]张久祥,唐岩,万梅芳.GPS-RTK配合全站仪在地形测量中的应用[A]..2009全国非金属矿产资源与勘察技术交流会论文专辑[C].:,2009:2.