GPS技术在像控测量中的应用及影响

郑淑文，邬丹（江西省地理国情监测遥感院，江西南昌330000）

GPS技术在像控测量中的应用及影响

郑淑文，邬丹（江西省地理国情监测遥感院，江西南昌330000）

随着影像测量的不断发展，像控测量当中应用的技术方法也在不断革新，传统的坐标测量方法已经不能满足当前的像控测量需求，不仅效率低，而且作业周期较长，而GPS技术具有全天候、实时和连续监控的特点，其在像控测量当中的应用能够有效提升测量的效率。本文主要对像控测量当中GPS技术的应用进行了分析探讨，以期能够不断丰富像控测量研究。

GPS技术；像控测量；应用

GPS技术布网灵活、周期短、效率高在各行各业当中都得到了广泛应用，尤其是在测绘领域中大放异彩，其在像控测量中的应用不仅能够大幅度提高像控测量的效率，减轻工作强度，而且还能够有效提升像控点精度，因而加强GPS技术在像控测量当中的应用研究，对于推动像控测量发展具有重要作用。

1 GPS静态测量在像控测量当中的应用

GPS当中静态测量是最为经典的定位方式，在应用上也是最为成熟的，如图1所示就是比较常见的测量图示。在各种测量领域当中，GPS静态测量也是得到了广泛应用，其是利用双差观测值来消除接收机钟差和卫星钟差，减轻电离层和对流层延迟对测量的误差影响，从而有效提升测量的精度，而且这种测量方式在进行测量时可以忽略复杂误差模型，所应用的解算模型比较简单，待估参数比较少，定位精度更高，通过双差模糊度整数特征的应用得到了广泛推广，在像控测量当中应用也是十分广泛。但这种测量技术也不是十全十美的，也存在一定的不足，表现在：在进行测量作业过程中，需要至少有一台接收机放在基准站上进行连续观测（如图2），这样无疑就增加了测量的成本和时间，拉低了测量作业的效率。而且随着基准站和用户站之间的距离越来越远，电离层和对流层延迟误差的影响也会逐渐加大，静态测量对这类误差的影响也在减弱，为了有效提升测量精度，就必须将观测的时间延长，对于测量条件较差的地区可能需要更长的测量时间，这无疑就拉低了像控测量的效率。

图1 像控测量中的GPS应用

GPS技术进行准确定位是需要对整周模糊度进行准确计算的，在确定整周模糊度之后才能够对定位精度进行确定，也不会随着测量时间的延长而提高，如果忽略卫星分布图对测量带来的影响，那么定位精度是可以通过计算观测历元数方根正比来进行确定。因而测量人员在应用静态测量技术进行测量过程中可以适当将观测时间缩短，而这个缩短的前提是测量人员对周周模糊度的确定。因而在经典静态定位测量的基础上，研究人员又提出了快速静态定位的方法，这种测量方法就是在测量的区域内中部选择建立一个基准站，在基准站安装一台接收机，对所有可见卫星进行连续跟踪，然后将另外一台接收机一次安置在其他流动站位置上，然后在每个位置上静止观测几分钟，对整周未知数进行计算。在测量过程中要注意，所跟踪的卫星数量不能少于四颗，在不同流动站之间移动接收机时可以不用保持对卫星的跟踪，可将移动接收机电源暂时关闭，以便节省接收机的电源。这种快速静态定位测量的方法的精度更高，而且成本更低，效率更快，测量人员在进行测量过程中操作更加灵活，测量过程中的关键就是对模糊度进行正确解算。

图2GPS静态测量

2 RTK测量在像控测量中的应用

RTK测量技术在近年来各种测量当中也开始得到广泛应用，其主要是通过将一台接收机设置成参考站，将其放置在基准站上对卫星进行观测，然后根据基准站的精密坐标来对基准站和卫星之间的距离改正数进行计算，然后将计算出来的结果通过电台发送出去。其他地方的流动站在进行GPS观测过程中接收到来自基准站的改正数，根据改正数来调整实时定位结果，这样能够有效提升定位精度，如图3所示。对于差分GPS则可以将其分为三种类型，其中在像控测量中应用较多的是单站GPS，在单站GPS测量当中又可以分为位置差分、伪距差分以及载波相位差分，其中在进行测量时位置差分和伪距差分是可以满足到米级别的精度，载波相位差分则可以达到厘米级别的精度，在房产测量、控制测量等当中也好的了广泛应用。而相对于上面提到的GPS静态定位和快速静态定位测量来说，这种测量方法不需要进行事后处理，所以其定位效率也是得到了很大程度的提升。

图3RTK技术测量示意图

从上面的分析可以看出，RTK技术在像控测量当中的应用也在逐渐增多，其应用不仅提升了像控测量的工作效率，而且还有效减少了在测量上人力和物力的投入，测量人员在进行测量过程中可以对像控点成果进行实时观察，从而能够将之前GPS静态观测当中存在的不断返工问题进行解决。但这种方法在精度上来说并没有GPS静态测量技术高，数据测量的可靠性也不如静态定位测量来得准确，对于测量的环境要求较高，如果是在山区中进行测量的话，那么就会出现数据无法连接的情况，无法及时将改正数发给其他流动站，那么就会导致接收机的定位失败，进而影响整个测量的进程和结果。

3 PPP技术在像控测量当中的应用

从上面的两种测量技术的应用来看，两种技术都存在一定的缺陷和不足，为了在保证测量结果的可靠性和精度前提下提升测量的效率，缩短测量时间，可以应用GPS非差相位精密定位方法来进行测量作业，也就是PPP技术。这种技术是近年才出现的一种GPS定位技术，其测量也是建立在GPS定位系统基础之上的，先利用全球若干IGS跟踪站的GPS观测数据计算出精密卫星轨道参数和卫星钟差，再以单台双频GPS接收机采集的非差相位数据作为主要观测值来进行单点定位计算，这样测量的精度可以达到米级别甚至是厘米级别，能够充分满足像控测量的要求。而且这种测量技术主要是利用一台接收机在全球范围内进行测量作业，单靠一台机器就可以获得精度较高的框架坐标，因而在当前的测量领域当中具有十分广阔的前景，也是当前GPS定位研究当中的热点话题。在进行测量过程中，测量人员为了保证测量精度达到像控测量的需求，在测量过程中需要注意以下几点：①在测量过程中需要对精确误差改正模型进行计算，确保精度能够达到厘米级别；②将粗差准确地剔除出来，对周跳进行修复；③在测量过程中可以通过双频载波相位来处理伪距，提升测量精度，并且注意控制其质量，以确保非差模糊度确定。GPS静态测量通过组成双差来消除大部分误差，RTK通过接收基准站的播发数据来改正误差，而PPP技术则是通过非差模式来进行误差改正，也就是借助于误差模型来改正误差，其中电离层误差主要是通过观测lono-free组合进行误差改正，因而在进行像控测量过程中也需要对双频关键数据进行计算，由此可见，应用这种方法进行测量的优势非常明显，一方面是测量作业更加简单，这种技术只需要一台接收机就可以完成测量作业，而静态测量和RTK测量都至少需要两台接收机；另一方面是测量的精度更加均匀稳定，整体精度的连续性更强，在测量区域较大的情况下也能够实施高精度的测量作业，因而在未来这种测量技术在像控测量中将获得更广的应用。

4 结语

将GPS技术应用在像控测量当中能够有效提升像控测量质量，对于比较封闭的地区，这种测量方法的优点也是比较突出的，GPS技术的像控测量能够获得良好的测量精度，提升测量结果的准确性，而且还能够减少自然因素和人为因素给像控点测量精度带来的影响，在像控测量当中的应用也十分可靠和高效，因而相关的研究人员应该加强对GPS技术在像控测量当中的研究，不断提升像控测量的准确性和测量效果。

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2016-10-13