在国外测量建立控制网时,不知您是否遇到过这种情况?来到一个陌生的国度,这个国家的经济又极不发达,没有完整的国家大地控制网,收集不到国家大地控制网的相关资料,问当地官方也是一脸的茫然,或大地控制点稀少并远离测区,联测国家控制点的工作量远远超过控制网本身的工作。
你带着神通广大的卫星定位测量仪,定位精度高、外业施测方便快捷。准备先进行静态控制测量建立控制网,然后使用RTK测量进行测图碎部采集、放样等工作。
可是,极不发达!什么叫极不发达呢?比如一些非洲国家,虽然有优美的自然环境,但面对几百公里长的线路,没有起算控制点,地理交通、通信等等原因,又不具备进行长基线静态同步观测建立框架网,怎么建立控制网呢,怎么进行起算呢?
在这里介绍一下采用PPP技术建立测区框架控制网,不再联测国家控制点的工作,既可保证测量精度的需要,又提高了工作效率。
什么是PPP?
PPP:Precisepoint positioning的简称,即精密单点定位。就是利用单台接收机多频载波相位观测数据以及精密星历数据,以精确测定观测点位置的定位方法,一般能达到分米甚至厘米级定位精度。
精密单点定位的实质是空间距离后方交会,其基本原理是利用全球若干IGS地面跟踪站的GNSS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差,然后对单台GNSS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。在卫星定位测量中,主要误差源为轨道误差、卫星钟差和电离层延时。还应考虑其它特殊误差源,如对流层、天线相位中心、相对论效应、固体潮影响、海潮等影响,这些误差均可使用精确的数学模型进行改正。采用双频接收机时,可通过相位组合消除电离层延时的影响,因此影响精密单点定位精度的因素主要与卫星轨道精度、卫星钟差精度有关。如果使精密单点定位精度达到cm级,那么卫星轨道精度需达到厘米级,卫星钟差改正精度需达到亚纳秒量级。而IGS目前提供的卫星钟差精度已优于0.02纳秒,卫星轨道精度可达2~3厘米,此精度的卫星钟差和轨道,可以保证精密单点定位解算获得厘米级精度。
外业怎么观测
采用单台GNSS双频接收机进行外业观测,每50-100公里选取控制网中一个点进行观测,最少观测一个时段,时段长度可选6-12小时,也可与控制网中其它点一起进行同步观测。
数据怎么处理
精密单点定位的数据处理主要有两种方式:
一是单机版精密单点定位软件解算。
国外单机版精密单点定位数据处理软件有GIPSY软件(美国)、BERNESE软件(瑞士伯尔尼大学)、EPOS软件(德国地学研究中心)等,国内主要有Trip软件(武汉大学)。
二是网络在线提供PPP定位解算服务。
在线提供PPP定位解算服务的主要有CSRS-PPP(加拿大自然资源部)、GAPS(加拿大新伯伦瑞克大学)、APPS (美国喷气动力实验室)、magicGNSS(由西班牙GMV公司)、AUSPOS(澳大利亚国家制图局)等。数据处理步骤一般有数据准备观测数据转为Rinex格式,下载精密星历和钟差文件;然后进行数据预处理,包括粗差剔除、周跳的探测及修复、相位平滑伪距、近似位置坐标计算、初始整周模糊度的确定等;并进行各项误差的改正,包括对流层、天线相位中心、相对论效应、固体潮等;观测模型、随机模型的建立,进行参数估计,选择IGS站点解算出观测点的坐标成果。
AUSPOS观测数据上传界面
在线PPP处理精度
经有关文献比较介绍和实践应用,几种在线PPP软件在静态精密单点定位测量中都具有强大的数据处理能力,获得较高的绝对定位精度,能够在工程测量中应用。以AUSPOS为例,AUSPOS是澳大利亚国家制图局开发的在线定位服务系统,具备处理静态双频接收机RINEX格式的GPS数据的能力。经试算和工程应用表明:AUSPOS使用2小时的观测数据便能获得厘米级的定位精度(3D),使用8小时的观测数据可以获得水平方向优于1cm和垂直方向优于2cm的定位精度。利用24小时的观测数据可以获得mm级的内符合精度和1cm左右的外符合精度。每间隔50-100km一个PPP点的成果,其精度可以满足一般工程控制网的起算需要。
结论
精密单点定位作为一种新的定位方式,具有传统单点定位的灵活性和相对定位的高精度特点,使用精密单点定位技术可以能够解决类似特殊情况下首级控制网起算坐标问题,节省寻找和联测国家等级控制点的大量外业工作,方便快捷;内业使用在线PPP软件解算,不需要使用复杂的软件计算,节省了人力,保证了控制精度,提高了工作效率,满足控制测量起算的需要。
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