航拍GPS应用------GPS在航测外业像控点采集

小布

        近年来，摄影测量发展迅速，摄影测量的外业工作量随着技术的发展已经大幅度减少，在无人机摄影测量应用中为了获取精确的影像外方位元素，必要的野外像控点测量还是不能缺少的工作。利用GPS定位技术我们能方便快捷，大范围地采集像控点的坐标。

一：GPS定位原理

        GPS定位系统的工作原理是由地面主控站收集各监测站的观测资料和气象信息，计算各卫星的星历表及卫星钟改正数，按规定的格式编辑导航电文并通过地面上的注入站向GPS卫星注入这些信息。测量定位时，用户可以利用接收机接收卫星星历得到各个卫星的粗略位置和卫星信号发射的时间。根据这些数据，我们可以求出观测瞬间卫星的空间三维坐标和卫星与接收机之间的距离。利用距离交会，我们可以求出接收机的空间三维坐标，经过一系列转换，将接收机的三维坐标换算至我们需要的工程坐标系。

二：GPS静态测量

        GPS静态定位指接收机在定位过程中位置静止不动，静态相对定位，就是将多台GPS接收机安置在不同的观测站上，保持各接收机固定不动，同步观测相同的GPS卫星，以确定各观测站在WGS-84坐标系中的相对位置或基线向量的方法。在多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、电离折射误差和对流层折射误差等，对观测量的影响具有一定的相关性。同一区域同步观测时可以认为这些误差影响是一样的，对同步观测的GPS接收机之间进行求差，可以消除掉大部分误差，得到高精度的接收机之间基线长度的观测值。如果基线一端的GPS接收机有已知的高精度绝对坐标，即可求得基线另一端的GPS接收机所处位置的高精度绝对坐标。

        在测区较大，而且缺少高等级的起算点的时候，像控点需采用此种方法进行首级控制，然后采用其他的方式进行加密。此方法测量精度高能达到毫米级，缺点是测量周期长，数据解算复杂。

三：GPS-RTK测量

        RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。

        在基准站上安置一台接收机对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息通过无线电传输设备，实时地发送给流动站。流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其点位精度（即基准站根据实时观测数据计算出每个观测历元的坐标改正数，通过无线电实时传输给流动站，流动站在接收到基准站的改正信息后，对观测值进行坐标改正，得到流动站与基准站同坐标系的平面坐标X、Y和海拔高H）。

        此方法测量速度快，能实时求解，能满足测图精度；缺点是基准站与流动站之间距离不能太远，否则流动站收不到基准站的差分信号，定位精度低。测区过大时还必须多次迁站。

四：PPK动态后处理测量

        PPK技术是最早的GPS动态差分技术方式，它与RTK技术的主要区别在于：在基准站和流动站之间，不必像RTK那样建立实时数据传输，而是在定位观测后，对两台GPS接收机所采集的定位数据进行测后的联合处理，从而计算出流动站在对应时间上的坐标位置，其基准站和流动站之间的距离没有严格的限制，可以达到300KM。PPK技术的工作原理是利用一台进行连续观测的基准站接收机和至少一台流动站接收机，对GPS卫星进行同步观测。也就是基准站保持连续观测，流动站在未知点上完成初始化后和基准站保持同步观测。基准站和流动站同步接收的数据在计算机中进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量。确定接收机之间的相对位置，最后引入基准站的已知坐标，从而获得流动站的三维坐标。

        为了保证测量精度，建议流动站与基准站的距离不要大于50KM。此方法作业效率高、作业半径大；不足之处是不能实时获得未知点的点位信息。

        综上，在无人机技术与摄影测量技术快速发展的背景下，作业范围越来越大，地形复杂程度越来越高，在进行像控点测量时我们需要根据实际情况合理选择GPS的测量方式，以兼顾测量精度和作业效率。

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