一種gpsrtk中測量隱蔽點點位坐標的輔助測量裝置的製作方法

2023-06-22 00:51:06

專利名稱：一種gps rtk中測量隱蔽點點位坐標的輔助測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於工程測量領域，具體涉及ー種GPS RTK中測量隱蔽點點位坐標的輔助測量裝置。
背景技術：
一、GPS-RTK測量背景簡介全球定位系統(Global Positioning System,通常簡稱GPS),又稱全球衛星定位系統，是ー個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區(98%)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。系統由美國國防部研製和維護，可滿足位於全球任 何地方或近地空間的軍事用戶連續精確的確定三維位置、三維運動和時間的需要。該系統包括太空中的24顆GPS衛星；地面上的I個主控站、3個數據注入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機。通過測量衛星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海抜高度；所能收聯接到的衛星數越多，解碼出來的位置就越精確。實時動態差分測量(Real Time Kkinematic，通常簡稱RTK)。這是ー種常用的基於GPS技術的測量方法，高精度的GPS測量必須採用載波相位觀測值，GPS RTK定位技術就是基於載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，並達到釐米級精度。在GPS RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據連結收來自基準站的數據，還要採集GPS觀測數據，並在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出釐米級定位結果，歷時不足一秒鐘。流動站可處於靜止狀態，也可處於運動狀態；可在固定點上先進行初始化後再進入動態作業，也可在動態條件下直接開機，並在動態環境下完成周模糊度的捜索求解。在整周未知數解固定後，即可進行每個曆元的實時處理，只要能保持四顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出釐米級定位結果。常規GPS靜態、快速靜態、動態測量都需要事後進行解算才能獲得釐米級的精度，而GPSRTK是能夠在野外實時得到釐米級定位精度的測量方法，它採用了載波相位動態實時差分方法，它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新途徑，極大地提高了外業作業效率。ニ、全球定位系統實時動態差分測量(GPS RTK)的局限性GPS RTK依靠的是接收從地面以上約兩萬公裡的衛星發射來的無線電信號，相對而言，這些信號頻率高、功率低，不易穿透可能阻擋衛星和GPS接收機之間視線的障礙物。事實上，存在於GPS接收機和衛星之間路徑上的任何物體都會對系統的操作產生有害影響。有些物體如房屋，會完全屏蔽衛星信號，有些物體如樹木會部分阻擋、反射或折射信號，GPS信號的接收在樹林茂密的地區會很差。樹林中有時會有足夠的信號來計算概略位置，但信號清晰度難以達到釐米水平的精確定位。GPS RTK要求能觀測到足夠多的衛星來精確可靠地實現定位，一般情況下，要求天空中至少有5顆適當分布的衛星，就可作精確可靠的定位。這就要求測量點附近留有足夠的開放空間，使GPS RTK系統可觀測到至少5顆衛星，RTK測量才有能夠實施的條件。事實上，在林間或城市建築群中測量時，這一條件不易實現，在GPS RTK測量中，將不能達到GPSRTK觀測條件的點稱之為隱蔽點，隱蔽點一般位於高層建築物L形拐角處、大樹底下等GPS信號不易覆蓋處，隱蔽點的點位坐標是難以被測量到的。因此，研究一種GPS RTK中隱蔽點點位坐標的輔助測量裝置，對於隱蔽點的快速準確測量有著重要的現實意義。 發明內容針對現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在於，提供一種GPS RTK中測量隱蔽點點位坐標的輔助測量裝置，利用該裝置在隱蔽點附近建立局部極坐標系，並通過建立隱蔽點與測量點間的計算關係，測量獲取局部極坐標系參數，同時測量隱蔽點在局部極坐標間的極坐標，從而快速確定隱蔽點點位坐標。為了達到上述任務，本實用新型採用如下技術解決方案一種全球定位系統動態差分測量中隱蔽點坐標的輔助測量裝置，其特徵在於，包括三根可伸縮的測杆，該三根測杆分別通過鉸鏈首尾相接組成三角形，測杆的長度可調整範圍為I. 5m至2. 5mo進一步的，每根所述測杆上均安裝有水準管。進一步的，每根所述測杆由兩根重疊相接的木質的量尺組成，該兩根量尺通過螺栓連接且兩者能夠相對運動調整測杆的長度。進一步的，每根所述量尺的量程為I. 5m。本實用新型利用輔助測量裝置配合GPS RTK來解決隱蔽點測量問題，具有適用性廣、成本低、操作簡便、理論模型便於計算機編程實現自動化處理等優點。

圖I是本實用新型採用的輔助測量裝置的結構示意圖。圖2是隱蔽點與測量點量測關係示意圖。圖中N方向為正北方向。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步解釋說明。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型的GPS RTK中測量隱蔽點坐標的輔助測量裝置，包括三根可伸縮的測杆，該三根測杆分別通過鉸鏈首尾相接組成三角形，測杆的長度可調整範圍為I. 5m至2. 5m。每根測杆上均安裝有水準管3。本實施例中，每根測杆由兩根重疊相接的木質的量尺I組成，該兩根量尺I通過螺栓2連接且兩者能夠相對運動調整測杆的長度，每根量尺I的量程為I. 5m，測杆的長度可調整範圍為I. 5m至2. 5m。實際應用中，本實用新型基於可量測幾何關係，建立隱蔽點與測量點間的計算關係，在具體作業過程中，通過輔助測量裝置，確立隱蔽點與測量點間的具體計算公式，從而快速確定隱蔽點點位坐標。設隱蔽點為0點,測量點(通視點)為A、B點，隱蔽點0點坐標為(X0, Y0, h0)，A、B點坐標為(XA, Ya, hA)、(XB，Yb，hB)，測量點A點和B點坐標已知，0點坐標未知。利用本實用新型輔助GPS RTK流動站對隱蔽點進行測量的過程如下I、外業數據採集I)安置輔助測量裝置依據現場具體情況調整輔助測量裝置的各邊長；將輔助測量裝置的三角形的ー個頂點安置在待測的隱蔽點O點，將另外兩個頂點A、B點分別置於兩個測量點，該兩個測量點均是可通視點；觀察每根測杆上安裝的水準管3，保持每根測杆都處於水平狀態。為計算方便，O、A、B三個點的擺放按照固定順序，本實施例以逆時針順序擺放。2)測量點數據採集 將GPS RTK流動站分別置於輔助測量裝置的兩個頂點位置，獲取測量點A、B點的GPSRTK坐標。如果由於衛星信號問題不能獲取A、B點坐標值，可適當改變輔助測量裝置的安放位置，或者重新調整其三邊尺寸，直至獲取測量點A、B點的坐標。3)信息記錄需要記錄的數據隱蔽點點號NoO ;測量點點號NoA ；A點X坐標Xa ；A點Y坐標Ya ；A點高程值hA ;測量點點號NoB ；B點X坐標Xb ；B點Y坐標Yb ；B點高程值hB ;輔助測量裝置的邊長 Soa> Sab' Sb。。2、參照圖2，內業數據處理如下I)解三角形已知Λ ABO的邊長SQA、Sab和SBQ，則Λ ABO可解，利用餘弦定理分別求出んΑ0Β,Z 0ΑΒ, Z OBA ；2)計算AB的方位角α ΑΒ方位角定義由北方向沿順時針方向量測到測線上的夾角，稱為該直線的方位角。其範圍為0° 360°，AB的方位角αΑΒ的具體計算方法如下首先，分別計算X方向和Y方向上的坐標增量Λ Χαβ和Λ yAB :Δ Xab = χΒ-χΑAyffi = yB-yA其次，計算坐標增量的反正切值a 銳
/ I ΑΧιβ I
aABm = ar Ctg-^I
\^iXAB I最後通過Λ χΑΒ, Δ Υαβ的正負號來判斷α ΑΒ所在的象限，得到AB的方位角α ΑΒ a) Δ Xab > O 且 Δ yAB > O 則為一象限，αΑΒ= α ab銳；b) Axab O 則為ニ象限，αΑΒ = 180° -Qab銳；c) Λ Xab < O 且 Λ yAB O 且 Δ yAB く O 則為四象限，α 仙=360 _ α ab銳；e) Δ Yab = O 且 Δ χΑΒ > O 則 α AB = O。；f) Δ Xab = O 且 Δ yAB > O 則 α AB = 90。；g) Δ yAB = O 且 Δ χΑΒ < O 貝U α ΑΒ = 180° ；h) Δ Xab = O 且 Δ yAB < O 貝Ij α ΑΒ = 270° ；3)計算AO方位角α Α0 [0050]a A0 = aAB- Z OAB ；4)求隱蔽點坐標由A、0兩點邊長Saq和坐標方位角a A0計算坐標增量A xA0和A yA0 A xA0 = Sao cos a aoAyA0 = Sao sinaA0求得隱蔽點0點坐標為X0 = Xa+ A Xao ;Y0 = Ya+ A Yao ；因測量時三角形保持水平狀態，所以0點高程值^ = I1a = hB，實際操作中一般取h0 = (hA+hB) / 2。具體測量實施例I、外業數據採集I)安置輔助測量裝置設0點為隱蔽點，首先將輔助測量裝置的一個頂點放置於0點處，另外兩個頂點A、B兩點分別置於觀測條件較好的位置，將輔助測量裝置的三邊邊長調整為2米；2)測量點數據採集利用GPS RTK流動站分別測量得到A、B兩點的點位坐標(XA，Ya, hA)、(XB，Yb, hB)；3)信息記錄記錄數據為0;A ;3766214. 962 ;611671. 862 ;450. 125 ;B ;3766213. 529 ;611673.257 ；450. 127 ;2、2、2。2、內業數據處理I)解三角形已知AABO的邊長均為2m，則AABO為等邊三角形，Z AOB, Z OAB, Z OBA均為60。。2)計算 AB 方位角Ciab = 135° 45' 32"；3)計算 AO 方位角a A0 = a 仙-Z OAB = 75。45' 32"；4)求隱蔽點坐標由A、0兩點邊長Saq和坐標方位角a A0計算坐標增量A xA0和A yA0 A xA0 = Sao cos a A0 = 0. 492 ；A yA0 = Sao sin a A0 = I. 939 ；求得隱蔽點0點坐標為X0 = Xa+ A Xao = 3766214. 962+0. 492 = 3766215. 454 ；YO = Ya+ A Yao = 611671. 862+1. 939 = 611673. 801 ；h。= (hA+hB) /2 = (450. 125+450. 127)/2 = 450. 126。
權利要求1.一種全球定位系統動態差分測量中隱蔽點坐標的輔助測量裝置，其特徵在於，包括三根可伸縮的測杆，該三根測杆分別通過鉸鏈首尾相接組成三角形，測杆的長度可調整範圍為I. 5m至2. 5m。
2.如權利要求I所述的全球定位系統動態差分測量中隱蔽點坐標的輔助測量裝置，其特徵在於，每根所述測杆上均安裝有水準管(3)。
3.如權利要求I所述的全球定位系統動態差分測量中隱蔽點坐標的輔助測量裝置，其特徵在於，每根所述測杆由兩根重疊相接的木質的量尺(I)組成，該兩根量尺(I)通過螺栓(2)連接且兩者能夠相對運動調整測杆的長度。
4.如權利要求3所述的全球定位系統動態差分測量中隱蔽點坐標的輔助測量裝置，其特徵在於，每根所述量尺(I)的量程為1.5m。
專利摘要本實用新型公開了一種GPS RTK中測量隱蔽點點位坐標的輔助測量裝置，包括三根可伸縮的測杆，該三根測杆首尾相接組成三角形，其長度可調整範圍為1.5m至2.5m。每根測杆上均安裝有水準管。每根測杆由兩根重疊相接的量尺組成，該兩根量尺通過螺栓連接且兩者能夠相對運動調整測杆的長度。每根所述量尺量程為1.5m。利用該裝置在隱蔽點附近建立局部極坐標系，並通過建立隱蔽點與測量點間的計算關係，測量獲取局部極坐標系參數，同時測量隱蔽點在局部極坐標間的極坐標，從而快速確定隱蔽點點位坐標。本實用新型結構簡單，使用方便，能夠快速在不通視點附近建立局部坐標系，輔助全站儀測量出隱蔽點點位坐標，結果準確，效率高。
文檔編號G01C15/02GK202420501SQ20122002588
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者龔雲 申請人:西安科技大學