GPS—RTK定位技术在航道测量中的应用

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  摘 要:GPS技术发展至今,已经成为我国在建筑行业、旅游行业和监控救助行业等多方面必不可缺的先进技术,甚至在现如今信息化时代的发展中,移动设备也开始全面运用GPS技术进行城市地图与方向的确认实施,为我国进一步走向科学信息化的全面发展铺设了相对稳固的基础。本文将从最近较为火热的GPS-RTK定位技术(实时动态定位技术)进行分析,从航道测量的领域需求确认是否可以满足应用条件,为确保城市建设或多方面行业延伸的可能性提供相应理论前提。
  关键词:GPS-RTK定位技术;航道测量;应用
  社会信息化环境的发展,影响着城市居民与建筑行业的前进方向,只有摒弃传统的信息数据获取模式,才能够在真正意义上赋予科技的使用效能发挥,并确保工作效率与生活质量的有效提升,为后续城市建设提供了延伸前提,更为经济发展起到了改革作用。
  1 GPS-RTK定位技术概述
  GPS-RTK定位技术又被称为全球定位系统,通过人造卫星对地面GPS信号的实时捕捉,完成高精度、全气候和地面三维坐标点的快速确定,在人们的日常生活与航行安全方面提供了良好的保障同时,更为先进测量技术提供了良好的铺设环境,并改变了传统测量理论与方法的使用,促进了测绘工作科学化的发展,更避免了相对应人工误差的存在可能性。
  GPS-RTK定位技术具备支持标准和精确定位算法、支持多种定位模式与GNSS实时与后处理、支持多种标准格式和协议GNSS的特点,对于后续使用过程中相对数据传输和数据处理上具备优势,同时与传统GPS模式相比更易操作,针对数据传导过程中变化也更加明显。
  GPS-RTK定位系统由三个方面组成:
  (1)空间人造行星部分。依据相对应地球运转速率保持使用的人工行星作为全球定位基础,通过相对应角度赤道面的交点比值获取相对应位置的准确数据,同时依据信号的传导速率与影像实时性,促使24颗人造卫星具备更深一步的校准系统,确保在满足各种气候条件中能够具备运行的实际意义,并构建完善系统满足使用要求。
  (2)地面监控单位。相对于地面静止的监测站、主控站和注入站,分别对空间人造卫星进行信号的接收、处理和维护等相关工作,同时也作为参照定位点为人造卫星进行服务,避免了环境地理变化与轨道运行误差出现偏移,并进一步对地面定位有参照依据,确保传入主控站的信息数据有完整性与比对性,并针对当前地理情况有较为明显的突出比较,确保了后续监控单位的工作进行。
  (3)GPS-RTK信号接收机。通过接受信号的设备,获取主控站和卫星整合的数据单位,根据卫星的运行与GPS信号的有效处理和放大,确保信号的可观察性与相关位置网格化,为相关使用者提供准确的方向和动态数据,也是GPS-RTK定位技术使用的最终目的。
  其次,GPS-RTK信号接收机应具备较强的信号转换与接收能力,克服特殊环境或地方的天线单元和接收单元也是必不可少的相关部件。
  2 GPS-RTK定位技术在航道工程测量中的应用
  GPS-RTK定位技术又被称为实时动态定位技术,通过信号传递的效率与处理速度,避免了三维模式定位下的时差问题,并将传统的GPS技术使用进行了有效的提高,促使航道维护性测量的工作能够在相对平稳的环境中实行,对人造卫星更有了准确的把控和航道运算依据。
  GPS-RTK定位技术的原理是通过点位精度较高的地方作为水准点,根据相应的多颗卫星扫描进行三维立体化的比对确认,从而建立后续GPS接收机为相对基准站进行多次扫描评估构建信号框架,并通过无线电的模式经过主控站的数据处理和图像化处理,使得使用者能夠获取精细化的数据和高程测量精度。
  所以,GPS-RTK定位技术在航道测量中可以应用到覆盖水深测量、地形测量、经纬度测量、施工放线、建立和GIS前端数据等多方面的测量采集工作,根据相应的接收器作为基准点进行数据统筹,从而依据相应水准点高差和位置进行进一步确定,满足单项工程或是数据的获取,并获得相对精准的测量信息。
  动态定位模式在航道勘测阶段有着广阔的应用前景,可以完成地形测绘、横断面测量、纵断面测量,及水深、河床地形等测量工作。整个测量过程在不需通视的条件下,测量1~3s,精度就可以达到10~30mm,有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点.RTK技术具有很大的优点:实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果,从而提高了GPS-RTK定位技术作业效率,每个测量点只需要停留1~2s,移动站小组作业(1~2人)可完成地形测量5~10km,其精度和效率是常规测量所无法比拟的。GPS与测深仪连接进行水深测量,可以实时定位采样点水深,精度一般可控制在≥5cm,充分满足水运工程规范要求。
  GPS静态定位和动态技术相结合的方法可以高效、高精度地完成航道平面控制测量,水深测量,河床地形测量,护岸定线和疏浚放线测量等。
  3 GPS-RTK定位技术的优点和局限性
  3.1 GPS-RTK定位技术的优点
  (1)观测站之间无需通视。既要保持良好的通视条件,又要保障测量控制网的良好结构,这一直是传统测量技术在实践方面的困难问题之一。GPS-RTK定位技术测量不要求观测站之间相互通视,这一优点即可大大减少测量工作的经费和时间,同时也使点位的选择变得更加灵活。(2)定位精度高,没有误差积累。只要满足GPS的基本工作条件,在一定的作业半径范围内,GPS-RTK定位技术可同时精确测定测点的三维坐标,高程测量精度可满足四等水准要求,且没有累积误差。实测中,基准站架设在视野开阔且附近无高大建筑物的控制点上,作业半径约为8~10km。(3)观测时间短。进行GPS-RTK定位技术测量时,将基站架设在已知控制点上,测量人员手持流动站,利用RTK技术每点定位历时仅几秒钟,速度很快。(4)操作简便。GPS-RTK定位技术测量的自动化程度很高,在观测中,测量员的主要任务只是安装并开关仪器、量取仪器高、监控仪器的工作状态和采集环境的气象数据,而其他观测工作,如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均有仪器自动完成。(5)全天候作业。GPS-RTK定位技术观测工作,可以在任何地点、任何时间连续地进行,一般也不受天气状况的影响,风雨天均可实施。
  3.2 GPS-RTK定位技术的局限性
  外部环境对GPS-RTK定位技术的使用及精度会有一定的影响,如近距离的高压线路、建筑物、高大树木、河道上的桥梁都会影响其接收效果,因此在测量时应尽量避开这些障碍物。当卫星信号无法接收时,需通过全站仪、水准仪完成附近的测量任务。
  4 结束语
  GPS-RTK定位技术是我国实行精准测量和定位的有效工具,通过相应卫星和基准点的测量系统促进了相关产业效率,同时城市规划、设计、施工、验收与船舶安全方面提供了维护测量的基本前提,更为我国行驶监督管理方面提供了相对应的执行力。故而,GPS-RTK定位技术对于社会科学与群众生活效益具备实用性,对于未来其他行业的发展与应用软件平台的服务延伸也提供了相应依据,确切锁定了相关方位与测绘网格的关系,为后续技术的普及和应用埋下了扎实的基础和科学化的技术平台。
  参考文献
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