GPS-PPK在航测中的应用

2016-12-08杨晓磊代巨鹏王军

工程建设与设计 2016年14期

关键词：流动站全站仪接收机

杨晓磊，代巨鹏，王军

（陕西省煤田物探测绘有限公司，西安710054）

GPS-PPK在航测中的应用

杨晓磊，代巨鹏，王军

（陕西省煤田物探测绘有限公司，西安710054）

随着RTK技术的日趋成熟，在航空摄影测量中已经得到了普遍应用。但在实际应用中，往往由于工作量巨大而受到限制。PPK是一种动态后处理定位模式，不仅精度可以满足航测的要求，使工作效率得到大幅度提高，而且不受通讯条件的限制。论文介绍了PPK技术的工作原理及其在航测工作中的应用。

航测；载波相位；GPS；PPK

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.079

1 GPS-RTK概述

实时动态RTK测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其基本原理是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。RTK在保障工作效率的同时，可以实时提供厘米级的精度数据。

当然，RTK技术包括3方面：基准站，流动站，数据链。在小范围或者开阔的区域，RTK的作业半径可以达到10km甚至15km，但是在大范围航测工作中，RTK的优势就不太明显，因此，动态测量数据后处理PPK（Post Processing Kinematic）应运而生。作为RTK技术的重要发展，PPK采用快速求整周模糊度的技术，利用2～5个历元观测值就可以得到厘米级的三维坐标，不受通讯及地形的限制，且作业半径可以达到15km以上。

2 PPK的工作原理

利用进行同步观测的1台基准站接收机和至少1台流动站接收机对卫星的载波相位观测量数据进行采集，在计算机中利用GPS处理软件进行现象组合，形成虚拟的载波相位观测量值，确定接收机中间厘米级的相对位置，然后进行坐标转换得到流动站在地方坐标系中的坐标[2]。

3 PPK的工作流程

3.1 基准站的架设

在测区中选择合适的已知点作为基准站，安置一台GPS接收机进行静态测量，采样率设为1s。

3.2 流动站的设置

设置其他一台或多台接收机为流动站，设置为常规静态测量模式，采样率与基准站相同。随后，将GPS接收机固定在车的顶棚上，量取天线高。

3.3 观测

首先，对流动站进行初始化，初始化时间为30min，然后让车在测区内匀速行驶，一般车速控制在30～40km/h，避免因车晃动引起的误差。时刻观察接收机的运行状态，在过隧道或是天桥后，再将接收机初始化。

3.4 内业数据处理

利用Trimble的TBC软件将数据导入电脑，然后对基线向量进行解算，并对不合格的基线向量进行精化处理，直至最后满足限差要求。接着对数据进行平差，平差完后，将数据点坐标导出，并与利用全站仪数字化测量的数据进行对比[1]。

4 案例分析

某县城周边要对1∶2000地形图进行修补测，面积为120km2，要求测区内所有的硬化路面都要有高程数据，并且要求高程误差不能超过50cm。

由于测区在县城周边，面积有120km2，不仅面积大，而且道路纵横，大小硬化路有上百条，总长大于100km。如果由人工RTK测量，每天的工作量也只有不到10km，不仅工作人员受不了，并且工作效率低。而且当时施测时期，又是当地的雨季，更是影响效率。因此，我们选用了PPK测量。

PPK测量过程按照上述流程执行，在测量结束后，我们又对测区进行了高程检验，即：在测区内随机选取几条路面进行全站仪数字化测量，成果与PPK测量成果进行比对，如表1，表2所示。

表1 第一条道路全站仪成果与PPK成果对比m

表2 第二条道路全站仪成果与PPK成果对比第二条道路m

从上述结果可以看出，第一、二条道路都存在着系统误差，这可能由以下几方面的原因导致：

1）流动站测量高程存在偏差；

2）路面不平，导致车辆晃动；

3）路面存在着较大的坡度。

经过实地勘察，第二条道路的坡度较大，第一条道路的路面有阶段性的起伏。鉴于此，我们对第一、二条道路进行校正，校正的标准是：去掉最大值，去掉最小值，然后取平均值，再用算取的改正数，应用到相应的道路上去，然后用道路的其他点进行检验，成果对比如表3、表4所示。

Application of GPS-PPK in Aerial Survey

YANG Xiao-lei，DAI Ju-peng，WANG Jun
(ShaanxiCoalfieldGeophysicalSurveyingandMappingCo.Ltd.,Xi'an 710054,China)

AstheRTKtechnologyisgettingmature,itiswidelyusedinaerialphotogrammetry.Butitisoftenlimitedduetothehugeworkload inpracticalapplication.PPKisadynamicpost-processinglocationmode.Ononehand,itsprecisioncanmeettherequirementsofaerialsurvey,so the work efficiency can be greatlyimproved.On the other hand,it is free of the limit of communication conditions.This paper introduces the principleofPPKtechnologyandtheapplicationinaerialsurvey.

aerialsurvey;carrierphase;GPS;PPK