專利名稱：一種gps rtk中測(cè)量隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種GPS RTK中測(cè)量隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
一、GPS-RTK測(cè)量背景簡(jiǎn)介全球定位系統(tǒng)(GlcAal Positioning System，通常簡(jiǎn)稱GPS)，又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個(gè)中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)(98%)提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)防部研制和維護(hù)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的需要。該系統(tǒng)包括太空中的M顆GPS衛(wèi)星；地面上的1個(gè)主控站、3個(gè)數(shù)據(jù)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站及作為用戶端的GPS接收機(jī)。通過測(cè)量衛(wèi)星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能收聯(lián)接到的衛(wèi)星數(shù)越多，解碼出來的位置就越精確。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量(Real Time Kkinematic，通常簡(jiǎn)稱RTK)。這是一種常用的基于GPS技術(shù)的測(cè)量方法，高精度的GPS測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值，GPS RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在GPS RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不足一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。常規(guī)GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而GPSRTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來了新途徑，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。二、全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量(GPS RTK)的局限性GPS RTK依靠的是接收從地面以上約兩萬公里的衛(wèi)星發(fā)射來的無線電信號(hào)，相對(duì)而言，這些信號(hào)頻率高、功率低，不易穿透可能阻擋衛(wèi)星和GPS接收機(jī)之間視線的障礙物。事實(shí)上，存在于GPS接收機(jī)和衛(wèi)星之間路徑上的任何物體都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的操作產(chǎn)生有害影響。有些物體如房屋，會(huì)完全屏蔽衛(wèi)星信號(hào)，有些物體如樹木會(huì)部分阻擋、反射或折射信號(hào)，GPS信號(hào)的接收在樹林茂密的地區(qū)會(huì)很差。樹林中有時(shí)會(huì)有足夠的信號(hào)來計(jì)算概略位置，但信號(hào)清晰度難以達(dá)到厘米水平的精確定位。GPS RTK要求能觀測(cè)到足夠多的衛(wèi)星來精確可靠地實(shí)現(xiàn)定位，一般情況下，要求天空中至少有5顆適當(dāng)分布的衛(wèi)星，就可作精確可靠的定位。這就要求測(cè)量點(diǎn)附近留有足夠的開放空間，使GPS RTK系統(tǒng)可觀測(cè)到至少5顆衛(wèi)星，RTK測(cè)量才有能夠?qū)嵤┑臈l件。事實(shí)上，在林間或城市建筑群中測(cè)量時(shí)，這一條件不易實(shí)現(xiàn)，在GPS RTK測(cè)量中，將不能達(dá)到GPSRTK觀測(cè)條件的點(diǎn)稱之為隱蔽點(diǎn)，隱蔽點(diǎn)一般位于高層建筑物L(fēng)形拐角處、大樹底下等GPS信號(hào)不易覆蓋處，隱蔽點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)是難以被測(cè)量到的。因此，研究一種全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量中測(cè)量隱蔽點(diǎn)坐標(biāo)的方法有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量中測(cè)量隱蔽點(diǎn)坐標(biāo)的方法，該方法基于在隱蔽點(diǎn)附近建立局部極坐標(biāo)系，并通過建立隱蔽點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)間的運(yùn)算關(guān)系，測(cè)量獲取局部極坐標(biāo)系參數(shù)，同時(shí)測(cè)量隱蔽點(diǎn)在局部極坐標(biāo)間的極坐標(biāo)，從而快速確定隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)。為了達(dá)到上述任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案一種GPS RTK中測(cè)量隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)的方法，其特征在于，具體包括如下步驟步驟1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集1)安置輔助測(cè)量裝置所述輔助測(cè)量裝置包括三根可伸縮的測(cè)桿，該三根測(cè)桿分別通過鉸鏈?zhǔn)孜蚕嘟咏M成三角形，測(cè)桿的長(zhǎng)度可調(diào)整范圍為1. 5m至2. 5m ；依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況調(diào)整輔助測(cè)量裝置的各邊長(zhǎng)；將輔助測(cè)量裝置的一個(gè)頂點(diǎn)安置在待測(cè)的隱蔽點(diǎn)0點(diǎn)，將另外兩個(gè)頂點(diǎn)分別置于兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)A、B，測(cè)量點(diǎn)A、B均為可通視點(diǎn)；保持每根測(cè)桿都處于水平狀態(tài)；2)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集利用GPS RTK流動(dòng)站獲取測(cè)量點(diǎn)A、B點(diǎn)的GPS RTK坐標(biāo)；3)信息記錄需要記錄的數(shù)據(jù)隱蔽點(diǎn)點(diǎn)號(hào)NoO ；測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)號(hào)NoA ；A點(diǎn)X坐標(biāo)Ik ；A點(diǎn)Y坐標(biāo)Ya ；A點(diǎn)高程值hA ；測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)號(hào)NoB ；B點(diǎn)X坐標(biāo)Xb ；B點(diǎn)Y坐標(biāo)Yb ；B點(diǎn)高程值hB ；輔助測(cè)量裝置Wiiix Soa> Sab^ Sbo ；步驟2:內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理1)解三角形已知Δ ABO的邊長(zhǎng)SQA、Sab和Sbq，利用余弦定理分別求出,AOB, Z OAB, Z OBA ；2)計(jì)算AB的方位角α ΑΒ ；3)計(jì)算AO方位角α αΑ0 = αΑΒ- Z OAB ；4)求隱蔽點(diǎn)0點(diǎn)的坐標(biāo)由A、0兩點(diǎn)邊長(zhǎng)和坐標(biāo)方位角α Α0計(jì)算坐標(biāo)增量Δ χΑ0和Δ yA0 Δ χΑ0 = Sao cos α AoΔΥαο = Sao sinaA0
求得隱蔽點(diǎn)0點(diǎn)坐標(biāo)為X0 = Xa+ Δ Xao ；Y0 = Ya+ Δ Yao ；h0 = (hA+hB) /2。進(jìn)一步的，每根測(cè)桿上均安裝有水準(zhǔn)管。
進(jìn)一步的，每根測(cè)桿由兩根重疊相接的木質(zhì)的量尺組成，該兩根量尺通過螺栓連接且兩者能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)調(diào)整測(cè)桿的長(zhǎng)度。進(jìn)一步的，所述步驟2中的2)所述計(jì)算AB的方位角α 首先，分別計(jì)算X方向和Y方向上的坐標(biāo)增量Δ Xab和Ayiffi:Axab = χΒ-χΑAyffi = yB-yA其次，計(jì)算坐標(biāo)增量的反正切值α
權(quán)利要求
1.一種GPS RTK中測(cè)量隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)的方法，其特征在于，具體包括如下步驟步驟1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集1)安置輔助測(cè)量裝置所述輔助測(cè)量裝置包括三根可伸縮的測(cè)桿，該三根測(cè)桿分別通過鉸鏈?zhǔn)孜蚕嘟咏M成三角形，測(cè)桿的長(zhǎng)度可調(diào)整范圍為1. 5m至2. 5m ；依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況調(diào)整輔助測(cè)量裝置的各邊長(zhǎng)；將輔助測(cè)量裝置的一個(gè)頂點(diǎn)安置在待測(cè)的隱蔽點(diǎn)0點(diǎn)，將另外兩個(gè)頂點(diǎn)分別置于兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)A、B，測(cè)量點(diǎn)A、B均為可通視點(diǎn)；保持每根測(cè)桿都處于水平狀態(tài)；2)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集利用GPS RTK流動(dòng)站獲取測(cè)量點(diǎn)A、B點(diǎn)的GPS RTK坐標(biāo)；3)信息記錄需要記錄的數(shù)據(jù)隱蔽點(diǎn)點(diǎn)號(hào)NoO ；測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)號(hào)NoA ；A點(diǎn)X坐標(biāo)Xa ；A點(diǎn)Y坐標(biāo)Ya ；A點(diǎn)高程值hA ；測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)號(hào)NoB ；B點(diǎn)X坐標(biāo)Xb ；B點(diǎn)Y坐標(biāo)Yb ；B點(diǎn)高程值hB ；輔助測(cè)量裝置的邊長(zhǎng) SOAΛ SAB、SBO ；步驟2:內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理1)解三角形已知Δ ABO的邊長(zhǎng)SQA、Sab和SBO，利用余弦定理分別求出廣∠AOB, ∠OAB, ∠OBA ；2)計(jì)算AB的方位角αΑΒ ；3)計(jì)算AO方位角αΑ0 aAO = aAB- ∠OAB ；4)求隱蔽點(diǎn)0點(diǎn)的坐標(biāo)由A、0兩點(diǎn)邊長(zhǎng)和坐標(biāo)方位角a A0計(jì)算坐標(biāo)增量Δ ΧΑ0和Δ yA0 △ xAO — SaoCOS a A0δΥαο = SaoSin a A0求得隱蔽點(diǎn)0點(diǎn)坐標(biāo)為X0 = Xa+ △XA0 ；Y0 = Ya+ Δ YA0 ；h0 = (hA+hB) /2。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每根測(cè)桿上均安裝有水準(zhǔn)管(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每根測(cè)桿由兩根重疊相接的木質(zhì)的量尺(1)組成，該兩根量尺(1)通過螺栓( 連接且兩者能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)調(diào)整測(cè)桿的長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中的2)所述計(jì)算AB的方位角aAB:首先，分別計(jì)算X方向和Y方向上的坐標(biāo)增量ΔXAB和△yAB△xAB — XB-XAΔ yAB = yB-yA其次，計(jì)算坐標(biāo)增量的反正切值αAB銳
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GPS RTK中測(cè)量隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)的方法安置輔助測(cè)量裝置；所述輔助測(cè)量裝置包括三根可伸縮的測(cè)桿，該三根測(cè)桿分別通過鉸鏈?zhǔn)孜蚕嘟咏M成三角形；將輔助測(cè)量裝置的一個(gè)頂點(diǎn)安置在待測(cè)的隱蔽點(diǎn)，將另外兩個(gè)頂點(diǎn)分別置于兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)，該兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)是可通視點(diǎn)；保持該三角形的邊都處于水平狀態(tài)；測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集；信息記錄；內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理解三角形；計(jì)算AB的方位角αAB計(jì)算AO方位角αAO求隱蔽點(diǎn)O點(diǎn)的坐標(biāo)。該方法基于在隱蔽點(diǎn)附近建立局部極坐標(biāo)系，并通過建立隱蔽點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)間的計(jì)算關(guān)系，測(cè)量獲取局部極坐標(biāo)系參數(shù)，同時(shí)測(cè)量隱蔽點(diǎn)在局部極坐標(biāo)間的極坐標(biāo)，從而快速確定隱蔽點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)。
文檔編號(hào)G01S19/05GK102565812SQ201210017108
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者龔云 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)