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1.引言
GPS是英文Global Positioning System的缩写,其中文简称为“全球定位系统”.GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统,其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务.经过20多年的研究,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座布设完成.
由于和传统测量技术相比,GPS技术受通视条件、能见度、气候、季节等各种客观因素的影响要小得多,在许多传统测量技术无法到达的地区,GPS技术基本上都能轻松地进行快速、高精度的测量作业.因此,GPS技术在测量技术领域拥有无法比拟的优越性.
2.GPS静态测量的基本原理
GPS静态测量,是利用GPS接收机进行定位测量的一种.主要用于建立各级控制网.在进行GPS静态测量时,认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止的,在数据处理时,将接收机天线的位置作为一个不随时间改变的量,通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标.在测量中,GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测,时间由40分钟到十几小时不等.
由于此方法效率相对较低,由此衍生了GPS快速静态测量法,因为快速测量法只需要对每个观测点观测10到20分钟,甚至更短的时间,就能得到相当精度的测量结果.而对于一般工程对测量精度的要求,GPS快速静态测量法的测量精度完全可以满足工程的要求.因此,GPS快速静态测量法得到了广泛的应用.
3.RTK技术的基本原理
RTK是英文Real Time Kinematic的缩写,翻译成中文为实时动态测量技术.RTK技术的基本原理是,取点位精度较高的首级控制点作为基准点, 安置一台接收机作为参考站对卫星进行连续观测,流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据,随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度.这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况,根据待测点的精度指标,确定观测时间,从而减少冗余观测,提高工作效率.
RTK系统的组成.RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成.它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基准站,另一台用来测定移动站(未知点)的坐标.基准站根据该点的准确坐标求出其他卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提高定位精度.它能够实时地提供测站点指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度.
4.CORS的基本原理
当前,利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位参考系统(Continuous Operational Reference System,缩写为CORS)已成为城市GPS应用的发展热点之一.CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成,各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络.
CORS系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站,利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值、各种改正数、状态信息以及其他有关GPS服务项目的系统.与传统的GPS作业相比连续运行参考站具有作用范围广、精度高、野外单机作业等众多优点.
5.GPS静态定位、RTK及CORS在工程应用中的差异
虽然GPS静态定位、RTK及CORS在工程测量中都有应用,但是它们的侧重点又有所不同.GPS静态定位测量法的精度要明显高于其它二者,主要应用于各级控制网的布设.RTK及CORS主要应用于控制网下面的加密测量,相对于GPS静态定位测量法位置的固定不变, RTK及CORS则显得灵活多变.RTK和CORS相比较而言, RTK需要架设基准站,同时需要提供发射电台及蓄电池,因此,同样数量的接收机,CORS的工作效率明显要高于RTK,而且在野外作业的时候,CORS需要的设备少,相对来说更加方便.然而,由于CORS网布设的局限性,在某些测区内CORS的信号很差,从而给外业测量作业带来一定的影响.