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1、河湖普查测量产品方案广州南方测绘仪器有限公司一.河流湖泊普查测量方法和GPS定位设备应用特点分析1.1河流湖泊普查的测量方法分析河流湖泊普查主要是获取河流湖泊的自然属性与资源环境特征的分布现状和变化规 律，其主要内容包括：调查河流湖泊的类型、数量、流域面积、位置及其分布；调查河 流湖泊岸线的长度、分布；调查河流水文特征、类型和分布；调查河流湖泊的使用现状 水资源灾害调查、水资源利用调查和水资源可再生利用调查等三个方面。河流湖泊范围大、涉及面广，同步性强的特点和其调查方法对测量手段提出的要求 决定了当前河流湖泊普查的最优数据采集与定位方法必然是 GPS 卫星定位技术和遥感技 术相结合的方式。具体
2、的 GPS 卫星定位技术测量应用方案必须根据这一情况制定。河流湖泊的勘测范围广，填图比例尺大（主要在1：1 万和 1：5 万），其调查方法与 技术路线中的定位与数据采集方法具体归纳有如下：对于有居民的河流湖泊区域：1. 对河流湖泊的沿岸线进行沿岸踏勘与填图测量，尤其要用GPS进行沿岸观测点与 特征点的高精度定位静态（含快速静态）测量，以满足遥感影像验证、定位校正和几何 配准的规范要求。2. 用RTK系统配合测深仪进行水上和沿岸地形地貌的高精度测量和水深的确定。3. 用DGPS定位手段进行河流湖泊的类型分布和水资源情况调查。对于无居民的河流湖泊区域：1. 对于一般性无居民河流湖泊区域，在遥感的基
3、础上进行现场的踏勘填图，采用DGPS 对沿岸地物特征点、典型类型及界线、开发活动情况进行高精度定位，并满足遥感影像 验证、定位校正和几何配准的规范要求。2对于专项性无居民的流域除完成沿程勘测和填图外还要求对特征基点进行 DGPS 测量及标记。对以上河流湖泊普查的 GPS 测量方式进行分析、总结并结和具体的测量手段，可以把河流调查测量工作情况显示如下表 1-1 所示：表 1-1 河流调查测量工作分类表序号项目测量工作内容精度要求1河流湖泊沿线布设高精度的控制基点测量根据调查区域内的河流湖泊分布，结合工作的具 体情况布设永久性的河流测量基点，为其后的遥 感像控点和水上测量小区域测量提供起算点，使
4、用静态与快速静态模式。达到国家控制测量 的标准，点位高程 精度在10-20厘米 级。2水上测量与小区域测量在控制点的基础上完成的水上与小区域。使用RTK。局部与小区域测量在10厘米。3手持机测量进行无居民区域的像控测量与水资源分布、类型 测量。亚米级注：在选择GPS设备时必须有效、合理的满足海岛调查的测量任务的具体工作要求。1.2 GPS测量设备应用特点分析河流湖泊普查的工作量和精度要求决定了只有使用测量型的 GPS 设备才能高效、准 确的完成此项调查的测量工作。GPS定位技术与常规测量技术相比具备以下特点：1观测站之间无需通视。 GPS 测量不要求观测站之间相互通视，因而不再需要建造 觇标。
5、这一优点即可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的 30%50%），同时也使点位的选择变得甚为灵活。不过也应指出，GPS测量虽不要求观测站之间相互通视，但必须保持观测站的上空开 阔（净空），以使接收GPS卫星的信号不受干扰。2定位精度高。现已完成的大量实验表明，目前在小于 50KM 的静态基线上，其相 对定位精度可达到l2xl0 6,而在100KM500KM的基线上可达到1-61-7。而在动态 测量时在20K以下RTK精度可以达到CM级，一般的RTD精度亚米级。3观测时间短。静态定位方法完成一条基线的相对定位所需要的观测时间，根据要 求的精度不同，一般约为 13 小时。为了进一
6、步缩短观测时间，提高作业速度，近年来 发展的短基线（例如不超过20km）快速相对定位法，其观测时间仅需数分钟。4. 提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测 站的大地高程。5操作简便。 GPS 测量的自动化程度很高，在观测中的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。另外，GPS用户接收机一般重 量较轻、体积较小，例如南方的S-86双频GPS接收机，重量约为1.25kg，体积约为3500cm3 因此携带和搬运都很方便。6全天候作业。 GPS 观测工作
7、，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。二 河流湖泊普查南方GPS产品方案2.1 方案概述本方案是根据 GPS 定位技术在野外净空的环境下测量时快速、准确、高效的特点， 及 GPS 设备的精度、价格，考虑到河流湖泊普查测量工作的具体情况，从调查、测量需 要的方便、可靠、可行性出发，以GPS测量规范为依据制定的本方案。如下表2-1：表 2-1 南方灵锐 S86RTK+S750G2G2+ SDE-28 测深仪测量项目说明备注设备准备大范围控制点 测量双频GPS静态采集，提供高 精度的控制测量。可在测量某区域前完成，也可 以在河湖调查测量后进行双频GPS接收机，如S86局部
8、RTK方式 湖泊水深等湖 泊信息测量米集厘米级三维坐标，为相 关软件提供地形图，三维建 模基础数据内置发射电台，灵活完成作业 模式转换，无需大电瓶S86 RTK+数传电台 +S750G2+SDE-28测 深仪2.2方案描述常规的 GPS 测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得 厘米级的精度，而 RTK 是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载 波相位动态实时差分（Real - time kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的 出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率在 RTK 作业模式下，基准站通过数
9、据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动 站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集 GPS 观测数据，并在系统 内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。流动站 可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业， 也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数 解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪 和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。RTK测量系统通常由三部分组成，即GPS信号接收部分（GPS接收机及天线）、实时 数据传输部分（数据链，俗称
10、电台）和实时数据处理部分GPS控制器及其随机实时数据处理软件）。如图 2-1：图 2-1 RTK 作业示意图1. 方案配置方式：RTK测量方式，一般 由：1台（套）基准站+A （A=1N）台套移动站组成。也就是，其中基准站架设在某一地方，固定不动，连续采集卫星历元数据，并通过电台（或 者无线通讯网络，如GPRS或者CDMA）向外发送差分数据，N台套的移动站，则可以通过 主机内置的接收电台接收基准站发射的差分数据，完成 RTK 的解算。在移动站所配置的 移动站控制手簿上，会配有相关的各种测量软件，通过软件，可以得到高精度的测量坐 标值，精度一般为动态平面1cm，高程2cm。当然，针对南方S86
11、RTK产品来说，它 也是双频接收机，在做动态的同时，可以进行静态数据的采集。这样的话，在完成外业 RTK测量的同时，也完成了静态数据的采集，内业通过相应的静态基线处理软件和网平差 软件，可以得到更高精度的测量值，平面5mm，垂直10mm。2. 数据通讯方式的选择常见的RTK通讯方式有以下几种：数传电台、GSM数据服务、GPRS/CDMA传输。（1）、采用无线电台通讯:这是目前最常见的RTK通讯方式。RTK系统的数据传输多 采用超高频（UHF）播发差分信号，其特点为：直线传播、传播距离短、绕射能力很小、 噪声小、无盲区。而在测绘领域的RTK应用中，无论单频或双频RTK系统，当前国际上 都采用UH
12、F电台播发差分信号，其频率大约为450470MHz，通道传输速率：9600bps。 根据电磁波理论，它的传输属于一种视距传输（准光学通视），其最大的传输距离是由接 收天线的高度、地球曲率半径以及大气折射等因素决定的。目前，国内一些专业测量仪器生产公司，如南方测绘仪器公司生产的适合专业的 GPS RTK所使用的电台，型号：GDL-25,射频输出功率：10W/25W （可切换）其作用距离， 半径一般可以达到典型值 20-35KM。（2）、GSM数据服务：GSM数据服务是指利用手机拨号连接实现的数据交换业务，需 要基准站和流动站都有具备数据传输功能的手机和开通数据传真业务的SIM卡，拨号方 式跟平时
13、用手机打电话差不多，接通后即可建立数据通道，实现数据传输。这种方法的 优点就是只要有手机信号的地方均可使用。使用GSM数据服务的缺点是只能一对一的通 讯，即只能支持一个流动站。（3）、GPRS/CDMA传输：这种方式相当于在INTERNET网络上传输数据，即将电台数 传移植到移动 Internet 网络，基准站将 RTK 差分数据发送到网络服务器，服务器再将 数据发送到流动站。使用这种方式通讯需要架设一个服务器。其相对于GSM通讯的优点 是：可以实现一对多的通讯，只要能够访问网络服务器就能读取基准站数据，且只是在 数据传输的时候才收费，相对于GSM通讯来说相当便宜。对于本方案，可以使用南方S8
14、6的双功发射模式（如图2-2），即基准站在使用电台 发射的同时，也可以通过通过GPRS/CDMA传输。此种配置，优势明显。既保证了作业的可靠性，又可以有效的延长作业距离，当使 用电台通讯方式距离受到限制的时候，无法满足超过电台有效覆盖范围的测量后，在移 动站部分，可以方便的切换到 GPRS/CDMA 传输通讯方式下作业，以满足更长距离的测量 工作。4A.5W电台（可选）基姑25W/10W 可调 发射电台双频主机S86图 2-2 S86 基准站架设图3. 方案电源问题的解决野外测量条件简陋，环境艰苦。特别是某些无人区，电源问题尤为重要，常规测量办法，供电时一大问题，采用此方案，RTK系统和SDE
15、-28测深仪部分的供电，可以普通的汽车蓄电瓶解决，只要有汽车，就可以随时充电，可靠，易行。2.3 方案的实施步骤1、可以在所要测量区域内，先布设满足要求的基站点，以便架设基准站，并且能 够作为后续测量调查的基点。布点原则，应以全球定位系统（GPS ）测量规范GB/T 18314, 和河湖普查测量的相关依据为参考依据。2、基站点布设好后，在实际测量的时候，可采用：“基准站+外挂数传电台+超出电 台覆盖范围后连续搬站”的方式作业。沿测量区域布设的基站点，架设基站，在基准站覆盖范围内采用一台或多台移动站作业，超出基准站数传电台的通讯覆盖范围后，可以 搬站到相邻的另一基准点架设基准站，再次进行作业。如此循环。对于面积较大的所需测量区域来说，可采用环形模式进行布点测量。如下图 2-3 所 示：编号处小圆表示基准站架设位置，大圆为该基站覆盖范围。分别在 1、2、3.号处 架设基站，测量整个区域。对于在区域中央部分，架设于岸上基准站无法覆盖的区域，若有小岛屿就在岛屿上架 站，若没有，可以找水浅处打桩，将基准站主机架设于桩上，在桩附近停小艇供电，建 立基准站，实现第一步所述作业。对于，面积较小，或者条状区域来说，如图 2-4，则可以沿线布设基准点，架设基站， 完成测量工作。图 2-3图 2-43、测量数据的采集和数据最终
