-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-帶COGO的實(shí)時(shí)GPS測量及其功能擴(kuò)展施品浩(海南省GPS中心)【摘要】實(shí)時(shí)GPS測量作為GPS測量的一種新技術(shù)，它擁有許多傳統(tǒng)GPS所不具備的優(yōu)勢，已經(jīng)得到越來越多用戶的認(rèn)可。帶COGO功能的實(shí)時(shí)GPS測量盡管問世半年有余，但此項(xiàng)功能仍然鮮為人知。作者研究結(jié)果表明此項(xiàng)技術(shù)值得廣泛推廣應(yīng)用，同時(shí)指出其潛力甚大，有待深入開發(fā)。文中給出的種種案例和操作步驟可供實(shí)時(shí)作業(yè)用戶參考。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)GPS定位技術(shù)最近幾年的進(jìn)展主要表現(xiàn)在實(shí)時(shí)測量方面。這種技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟，并廣泛應(yīng)用于石油地質(zhì)勘探，鐵路、公路勘測設(shè)計(jì)與施工。其優(yōu)勢明顯并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)GPS定位技術(shù)，進(jìn)一步縮短了測繪及后繼工程的施工周期，降低了人力、物力和財(cái)力的消耗，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且從根本上改變了傳統(tǒng)的勘測作業(yè)程序，作業(yè)模式和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)得到國內(nèi)外同行的普遍認(rèn)可，正日益成為一種不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)本文在分析實(shí)時(shí)GPS特點(diǎn)和優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，介紹了徠卡300系列實(shí)時(shí)GPS測量系統(tǒng)中所引進(jìn)的COGO功能，研究討論了應(yīng)用這種功能的實(shí)際方法及操作步驟，提出如何擴(kuò)展此項(xiàng)功能，充分發(fā)揮其在實(shí)時(shí)測量中的作用，以便促使GPS定位技術(shù)的應(yīng)用跨上一個(gè)新的臺(tái)階。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)一、徠卡300系列實(shí)時(shí)GPS測量系統(tǒng)簡介徠卡300系列實(shí)時(shí)GPS測量系統(tǒng)同其他廠商的實(shí)時(shí)系統(tǒng)一樣由三個(gè)部分組成：GPS衛(wèi)星信號(hào)接收部分(GPS傳感器及內(nèi)裝或外接天線)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸部分(數(shù)據(jù)鏈，俗稱電臺(tái))和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理部分(GPS控制器，又稱手持式計(jì)算機(jī)，以及內(nèi)置的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件)。實(shí)時(shí)測量時(shí)，一套測量系統(tǒng)充當(dāng)參考站，設(shè)置在坐標(biāo)精確的已知點(diǎn)上。參考站在跟蹤測量載波相位的同時(shí)，通過數(shù)據(jù)鏈將測站坐標(biāo)、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)發(fā)送出去。另外一套或若干套接收機(jī)當(dāng)流動(dòng)站，采用背負(fù)或車載方式在各個(gè)待定點(diǎn)上依次設(shè)站觀測。流動(dòng)站在跟蹤GPS信號(hào)，進(jìn)行載波相位測量的同時(shí)，還通過數(shù)據(jù)鏈接收來自參考站的觀測值和其他數(shù)據(jù)，利用控制器內(nèi)裝的處理軟件，實(shí)時(shí)地解出載波相位的初始整周未知數(shù)，參考站至流動(dòng)站的基線向量，并給出流動(dòng)站的點(diǎn)位坐標(biāo)。流動(dòng)站在完成載波相位整周未知數(shù)初始化的情況下，每個(gè)觀測瞬間屏幕輸出點(diǎn)位成果的標(biāo)稱精度可達(dá)1cm2cm，高程的標(biāo)稱精度也在2cm3cm。同傳統(tǒng)的GPS定位技術(shù)相比，實(shí)時(shí)GPS測量具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：(1)進(jìn)一步縮短定位所需的觀測時(shí)間。早期靜態(tài)測量確定一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)需要一個(gè)多小時(shí)，出現(xiàn)快速靜態(tài)后，所需時(shí)間銳減至幾分鐘。現(xiàn)在用實(shí)時(shí)方法測量一個(gè)點(diǎn)，開機(jī)鎖定衛(wèi)星后只需要幾十秒鐘至一分鐘左右。在衛(wèi)星連續(xù)鎖定、整周未知數(shù)已經(jīng)解出的條件下，每次定位只要一個(gè)歷元(12秒鐘)。(2)現(xiàn)場給出精確成果。根本改變先外業(yè)觀測，后內(nèi)業(yè)計(jì)算，檢驗(yàn)合格后提交成果的程序，在外業(yè)現(xiàn)場立即給出經(jīng)過可靠性檢驗(yàn)和精度評(píng)定的測量成果(如果有多組觀測值，則自動(dòng)提供平差結(jié)果)。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-(3)徹底擺脫粗差返工現(xiàn)象。傳統(tǒng)測量模式下，觀測值中存在諸多影響成果質(zhì)量的不確定因素，通過數(shù)據(jù)處理發(fā)現(xiàn)后不得不進(jìn)行返工重測。實(shí)時(shí)測量條件下，參考站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給流動(dòng)站進(jìn)行合并處理，檢驗(yàn)合格后才輸出成果，從而徹底擺脫了返工問題，也消除了傳統(tǒng)測量的質(zhì)量隱患。(4)拓寬了GPS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)時(shí)GPS測量使三維放樣等需要現(xiàn)場提供成果的應(yīng)用項(xiàng)目成為可能，同時(shí)把一些需要分幾道工序完成的作業(yè)合并成一次完成，如帶狀地形圖測繪、橫斷面的測繪及土石方工程量計(jì)算，并輸出工程所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、圖紙和資料。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)實(shí)時(shí)GPS測量時(shí)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量十分龐大。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，降低誤碼率，只能采用甚高頻或超高頻設(shè)備。這兩類數(shù)據(jù)鏈都要求信號(hào)直線傳播。在高樓林立的大城市，地形起伏的山區(qū)，即使在一望無垠的大平原上也會(huì)由于地球自然表面的曲率，大大限制它的傳輸距離。解決數(shù)據(jù)傳輸問題的途徑有兩個(gè)：一個(gè)是加大發(fā)射設(shè)備的輸出功率，一個(gè)是引進(jìn)數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。實(shí)踐證明通過設(shè)置在測區(qū)制高點(diǎn)上的無線電中繼站擴(kuò)大數(shù)據(jù)傳輸?shù)母采w面是一種十分有效的方法(圖1)。圖1通過無線電中繼進(jìn)行實(shí)時(shí)測量實(shí)際上目前厘米級(jí)實(shí)時(shí)GPS測量只能在以參考站為中心，半徑在10km15km的范圍內(nèi)有效地進(jìn)行，因而只要一級(jí)中繼轉(zhuǎn)發(fā)就足夠了。實(shí)時(shí)GPS測量已經(jīng)在石油地質(zhì)勘探，水利電力工程，鐵路和公路的勘測設(shè)計(jì)與施工建設(shè)等方面得到廣泛的應(yīng)用，可以高效率、高質(zhì)量、低消耗地完成控制網(wǎng)布設(shè)、三維工程放樣、數(shù)字化地形地物圖以及水下地形圖等測繪生產(chǎn)任務(wù)。去年下半年以來我國實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)引進(jìn)的比例呈明顯增長的趨勢。隨著其價(jià)格的不斷下調(diào)，將逐步取代常規(guī)GPS產(chǎn)品成為用戶首選的目標(biāo)。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)二、COGO功能及其描述HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)COGO(坐標(biāo)幾何計(jì)算處理)功能過去廣泛應(yīng)用于徠卡生產(chǎn)的中高檔全站儀。借助于COGO功能，用戶可以在野外條件下，直接完成一些點(diǎn)位數(shù)據(jù)的加工處理。徠卡公司于去年將COGO功能引入實(shí)時(shí)GPS測量系統(tǒng)。此舉使得GPS設(shè)備除了采集數(shù)據(jù)、計(jì)算實(shí)時(shí)點(diǎn)位成果之外，也具備了一些與全站儀相似的操作功能，進(jìn)一步拓寬了GPS測量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。在許多工程應(yīng)用中，COGO功能顯示出無可比擬的優(yōu)越性，可以用來完成許多常規(guī)GPS測量難以完成的任務(wù)。1.300系統(tǒng)支持的COGO功能徠卡300系統(tǒng)實(shí)時(shí)GPS測量系統(tǒng)產(chǎn)品(含300/350雙頻系統(tǒng)及340S單頻系統(tǒng))裝載-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-RT-SKI軟件后，可以通過主菜單面板0000或流動(dòng)站測量面板1110上選擇功能鍵進(jìn)入相應(yīng)的COGO菜單。目前支持的功能見面板2001(見圖2)。2.COGO功能的描述HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)(1)邊長方位角反算(Inverse)。選定兩個(gè)點(diǎn)，反算它們之間的邊長、方位角和高差。(2)導(dǎo)線(Traverse)點(diǎn)計(jì)算。從一個(gè)已知點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)輸入的導(dǎo)線邊邊長與方位角，計(jì)算前方導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。圖2COGO功能面板(3)線-線交會(huì)(Line-LineIntersect)。由選定四點(diǎn)定義的兩條線，計(jì)算其交點(diǎn)。(4)線-弧交會(huì)(Line-ArcIntersect)。根據(jù)選定兩點(diǎn)定義的直線及輸入圓心坐標(biāo)和半徑所確定的弧段，計(jì)算出它們的交點(diǎn)。(5)弧-弧交會(huì)(Arc-ArcIntersect)。根據(jù)輸入兩個(gè)圓的圓心坐標(biāo)及半徑，計(jì)算出兩個(gè)弧段的交點(diǎn)。(6)距離偏差(DistOffsettoaPt)計(jì)算。根據(jù)選定兩點(diǎn)所定義的一條直線及輸入一個(gè)偏置點(diǎn)的點(diǎn)位信息，計(jì)算出該偏置點(diǎn)在直線上的垂足，垂距及由直線起點(diǎn)至垂足的距離。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)(7)弧上插點(diǎn)(PointinArc)。根據(jù)選定的兩點(diǎn)及輸入半徑所定義的弧，以及沿弧量度的距離，計(jì)算出弧上插點(diǎn)的坐標(biāo)。(8)三點(diǎn)弧(3PointArc)。根據(jù)弧上選定的三個(gè)點(diǎn)，算出弧段的曲率半徑與圓心坐標(biāo)。(9)點(diǎn)距偏差(PointDistOffset)。根據(jù)選定兩點(diǎn)定義的一條直線，輸入直線上起點(diǎn)至偏置點(diǎn)垂足(偏置點(diǎn)在直線上的投影)的距離及偏置點(diǎn)偏離直線的距離，計(jì)算出偏置點(diǎn)的坐標(biāo)。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)三、COGO功能的應(yīng)用1.COGO功能在實(shí)施測量中的簡單調(diào)用(1)已知兩條道路中心線上若干點(diǎn)的坐標(biāo)，計(jì)算交點(diǎn)的坐標(biāo)，并在實(shí)地加以標(biāo)定。此時(shí)我們可以利用COGO的線-線交會(huì)功能。野外在控制器上的具體操作步驟如下：在線-線交會(huì)功能面板上，通過實(shí)時(shí)測定、手工輸入或從控制器中調(diào)出每條線上的兩個(gè)點(diǎn)，令為P1至P4(圖3)。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-圖3線-線交會(huì)功能然后在這個(gè)面板上按計(jì)算(COMPUT)鍵，計(jì)算出交點(diǎn)的坐標(biāo)(P5)。輸入點(diǎn)的標(biāo)識(shí)(點(diǎn)名或點(diǎn)號(hào))，必要時(shí)編輯修改點(diǎn)的高程，最后按存儲(chǔ)(STORE)鍵把結(jié)果存儲(chǔ)起來?，F(xiàn)在借助系統(tǒng)的實(shí)時(shí)放樣功能，通過實(shí)時(shí)精密導(dǎo)航，從實(shí)地找到這個(gè)交點(diǎn)，并加以精確標(biāo)定。(2)已知圓弧線路上的兩個(gè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)及弧的曲率半徑，請根據(jù)距離起點(diǎn)的設(shè)計(jì)弧距找出弧上相應(yīng)的點(diǎn)位，并在實(shí)地加以標(biāo)定。這項(xiàng)工作將依靠弧上插點(diǎn)功能來完成。在控制器面板上通過實(shí)時(shí)測定、人工輸入或調(diào)出弧的起點(diǎn)(P1)和終點(diǎn)(P2)，輸入圓弧的曲率半徑與距離起點(diǎn)的弧距。然后按計(jì)算功能鍵，即可在后繼面板上顯示弧上新點(diǎn)的坐標(biāo)。存儲(chǔ)后即可用實(shí)時(shí)放樣功能在實(shí)地找到并精確標(biāo)定該點(diǎn)。依次類推，可完成等間距圓弧線路的放樣工作(圖4)。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)圖4圓弧上插點(diǎn)功能(3)其他應(yīng)用。每項(xiàng)COGO功能都能在現(xiàn)場中加以調(diào)用。2.COGO功能的綜合應(yīng)用HTTP:WWW.OTHERMAP.COM測繪信息網(wǎng)綜合應(yīng)用COGO