GNSS技术在煤炭勘查控制测量中的应用

控制测量是地质测量中的基础工作,是煤炭勘查地质测量中重要的工作步骤。可靠的控制点成果可以有效保障煤炭勘查后续工作中测点的空间位置,同时可以提高整个测区地质图的精度。相较于传统的控制测量技术,GNSS技术以其自动化、全天候、高精度、高效益、测站间无需通视等显著特点在地勘工程测量作业中发挥着举足轻重的作用。以甘肃省永昌县H探区煤炭勘查为例,分析E级GNSS控制点测量的原理和控制测量工程的实施步骤,通过对数据处理结果的分析,得到可靠的成果资料,从控制网的设计到图根点测量,使煤炭勘查地质测量工作更加可靠、准确。

GNSS失锁状态下车载移动测量点云数据处理方法研究

车载移动测量系统的位置姿态信息主要依靠GNSS+IMU来提供,当进行隧道数据采集时,由于GNSS(global navigation satellite system)信号失锁,解算后的POS轨迹线会扭曲错位,导致激光点云严重变形,测量精度急剧下降。针对这种情况,本文提出了一种联合航位推算和控制点纠正的点云数据处理方法。首先进行常规POS轨迹线解算,得到初始POS数据,然后利用航位推算对GNSS失锁段POS轨迹线作平滑处理,最后利用靶标控制点对平滑后POS位置和姿态进行纠正、融合扫描数据得到最终点云成果。某运营铁路隧道段试验表明,航位推算能够消除无GNSS解算造成的POS轨迹线错位问题,靶标控制点纠正可将隧道点云绝对精度提升至毫米级,满足既有铁路测量精度要求。

论海底大地控制点GNSS/A定位联合平差方法的原理和应用(特邀文章)

为分析海面换能器位置误差对海底大地控制点定位精度的影响规律,我们提出了GNSS声学(GNSS/Acoustic,GNSS/A)定位联合平差(joint adjustment,JA)方法.针对联合平差方法理论证明不足及无深海数据验证的问题,本文进一步阐述了联合平差方法的原理,给出了联合平差方法严密的优越性证明和精度评定公式.最后采用松花湖数据和南海数据进行验证,联合平差方法可以提高传统GNSS/A方法2%~26%的定位精度,展示联合平差方法在湖区和深海区的应用效果.

GNSS-A水下定位的动态非线性Gauss-Helmert模型及其抗差总体卡尔曼滤波算法

GNSS-声学组合式观测是确定海底控制点位置的重要手段,但会受到声速不确定性、海面平台定位偏差等误差因素的干扰,而基于误差传播定律的常规方法对各类误差的处理策略使得海底点坐标解算不准确。针对这一问题,本文将声速测距误差非时变项设为待解参数,在水下观测方程的系数矩阵中讨论声速测距误差时变项与换能器位置误差的影响,构建了GNSS-声学水下定位的动态非线性高斯-赫尔默特(Gauss-Helmert, GH)模型,并推导了该模型的总体卡尔曼滤波解。在此基础上,进一步考虑扩展后的观测信息受到粗差污染的情况,给出了模型的抗差处理方法及解算步骤。最后分别通过仿真试验和胶州湾海域实测试验进行了验证,试验结果表明,在不同深度或不同换能器位置误差大小的无粗差设定下,本文方法解算精度及稳定性较常规方法均更高;当观测信息含有粗差时,模型的抗差滤波算法能更准确地识别及定位异常信息,其三维点位精度明显更优,解算效果达到最佳。

地形复杂区GNSS动态测量修正技术研究

现阶段通过GNSS测量技术直接获取到的大地高不能直接运用于工程项目中。考虑云南丽江地形复杂区的特点,本文提出了在地表已知控制点数据的基础上,结合GNSS动态测量技术优势,通过数据转换处理,对GNSS动态测量结果进行动态修正,得到我国现阶段在工程上通用的正常高。研究表明,采用工程案例中地形图和断面图的高程精度检测验证方法得到的测量成果,能够满足地形复杂区域水利工程测量的精度要求。

多种观测环境下GNSS数据质量分析

随着城镇化进程的加快和民生基础设施的全面建设,对全球卫星导航系统(GNSS)控制点勘选的限制因素越来越多,无形中增加了GNSS控制点勘选工作的难度。为了在有限的自然环境中最大限度地提升GNSS控制点勘选工作效率,减轻GNSS控制点勘选难度,特开展了多种特定观测环境下GNSS数据质量分析,结果表明:GNSS控制点数据质量对距离变电站、水面远近没有影响;光滑连片铁皮建(构)筑物对距离100 m的GNSS控制点观测数据质量无影响;扼流圈天线可以极大地提高GNSS数据质量。

GNSS点埋石及预制工艺的改进

传统的C级GNSS点采用三角测量的基本(普通)标石类进行埋石,造成观测及后期维护不便,而且不能满足与水准点共用的条件。同时,B、C级GNSS点上部标石预制(现浇)不仅工艺繁琐,而且工效较低,标石标识美观度和质量较差。针对上述情况,本文采用了新型标石类型,通过对标石外框模具及标识印制等的改变和调整,有效解决了GNSS点和水准点埋设标石的共用性,使得B、C级GNSS点上部标石预制(现浇)工艺得到改进且工效提高显著,GNSS点标石成品质量优异且美观,可在其他基础控制测量项目中进行推广应用。

附加速度与基线长约束的海上基线网平差

为削弱全球卫星导航系统(GNSS)测量误差对海底控制点测量的影响,对GNSS基线解算后的数据进行后处理,并根据海上作业环境提出一种基于速度和基线长等先验信息的约束卡尔曼滤波(KF)方法:充分利用海上多天线的观测模式,将接收机间的速度与距离关系作为约束引入到模型当中,以提高状态估计的精度;然后对GNSS差分定位中基线解算之后的数据进行网平差;最后与最小二乘法和传统卡尔曼滤波进行比较。实验结果证明,与前2种方法相比,提出方法的观测噪声平滑能力更为突出,所选3条基线的基线长偏差的标准差和均方根较RTKLIB软件动态基线解算后的数据分别下降了27%、48%和67%以上;由于水声换能器的三维坐标由GNSS天线坐标转化而来,所以网平差后的GNSS坐标能够提供更加精确的水声换能器坐标,进而提高海底控制点的量测精度。

利用改正数较差法识别GNSS控制网已知点兼容性

已知点的兼容性检验是GNSS控制网更新维护数据处理步骤中的关键环节。等级控制网具有很高的内符合性,而已知点的引入必然引起局部观测值改正数的增大。改正数较差法充分考虑约束前后控制网的刚性变化,对观测值改正数进行比较,快速整体检验出较差超限的基线,从而定位识别出不兼容的点位,是一种简单实用的检验方法。

矿区GNSS控制网起算点坐标的兼容性分析

矿区GNSS控制网技术广泛应用于各类测量工作中,当测区周围起算控制点较多或相对精度差别较大时,矿区GNSS网约束平差前必须对参与约束平差的控制点进行分析,剔除兼容性差的点,选取精度高、兼容性好的控制点参与平差,以确保最终成果的精度与可靠性。本文以河北张家口某矿区地勘GNSS控制网为例,应用两种分析方法加以讨论说明。

GNSS接收机与全站仪控制点恢复测量及精度分析

主要利用GNSS接收机与全站仪对基坑控制点进行恢复测量,GNSS接收机通过RTK技术在基坑周边重新布设5个控制点,利用全站仪假定方向推算出控制点的坐标,并且分析其相对精度。通过实地观测计算分析,推算出的坐标与基坑中心点位置X方向相差5 mm、Y方向相差4 mm,恢复后的控制点能够对其他特征点进行详细测设。利用高精度的0.5″级全站仪进行点位测量精度对比分析,点位精度在2 mm范围之内,可以得出工程单位所用的仪器可满足精度,能够用于此类工程点位测设工作。

GNSS/声学联合定位的自适应滤波算法

海底控制点布设是构建海洋时空基准的重要环节,而可靠的海洋基准定位模型及方法又是实现高精度海底控制点布设的前提和基础。应用广泛的走航船测量方式兼具灵活性和可控性,但载体异常扰动影响不可避免,易导致海底控制点联合定位模型解算失真。针对这一问题,本文提出一种基于自适应选权滤波的GNSS/声学联合解算方法。首先推导了统一海面及水下观测过程的GNSS/声学联合定位数学模型;然后研究了在联合模型的自适应滤波解算中对载体异常扰动的判别标准,给出了各状态参数自适应因子的构造方法;最后通过仿真和实测数据进行了试验验证。结果表明:引入自适应滤波算法后,能有效改善状态扰动对GNSS/声学联合定位的异常影响,提升其定位稳定性及定位精度;当分别对各类状态参数的自适应因子进行合理构造后,滤波效果可达最佳。

GNSS-A直线测量模式及航迹组合优化分析

海底控制点的GNSS-A定位精度受到测量船相对于海底控制点的航迹影响,本文针对圆形测量模式垂向几何结构较弱的问题,给出了一种新的基于嵌套圆的直线测量模式的分析方法,研究了直线测量模式的参数可估性,并给出了直线测量模式得到唯一解的条件.同时,详细分析了圆形测量模式下要增加十字航迹的原因,推导出圆加十字测量模式下获得海底控制点最优三维点位精度的走航半径约为1.15倍水深.理论分析表明,在圆形测量模式下增加直线航迹能够有效增强其几何结构,提升定位效能.此外,针对是否存在唯一的最优航迹进行了思考,并给出了相应的见解.最后,利用深海实测数据验证了理论推导的结果,圆加十字测量模式较圆形测量模式对海底控制点定位的精度提升可达1.4 cm.

GNSS精密控制网在特大型桥梁施工监测中的应用——以虎门二桥为例

以虎门二桥为例,介绍了全球卫星导航系统(GNSS)精密定位技术在特大型桥梁中的具体应用,在基线解算时,通过提高概略坐标精度、选择合适的解算策略、合理的约束条件等提高控制网解算精度,使得控制网成果的各项精度指标满足要求.对虎门二桥8期测量成果的统计,进一步验证了控制网的测量精度,通过对部分点位坐标较差的计算,统计了点位的具体变动情况,采用单点检验法评定了控制点的稳定性,为其他类似跨海工程控制网提供了参考.

基于控制点提高GNSS失锁时点云数据精度的研究

文中以Trimble MX8车载移动测量系统在GNSS信号失锁环境下采集的点云数据为例,从控制点布设网形和布设密度两方面设计试验进行点云校正,研究分析了其对点云精度的影响,并据此给出了控制点最佳布设方案,为今后车载移动测量系统在工程实践中的此类工作提供了参考。

GNSS控制网已知点兼容性检验方法探讨

利用GNSS建立工程控制网时,为将其纳入国家或地方坐标系,必须提供一组满足精度要求且有较好兼容性的已知控制点作为起算基准,才能发挥GNSS高精度的特点,达到设计的精度要求。论文分析了产生已知控制点兼容性问题的根源,给出了几种常用的已知点兼容性检验方法,对其优缺点和适用条件进行了分析,并提出了改进措施,并以一个实例论证了综合应用多种方法找出不兼容已知点的方法。

无人机低空遥感的GNSS辅助稀疏像控布设方案探究

利用GNSS辅助无人机航测空三加密,可大大减少像控测量的工作量,缩短作业周期[1-3]。本文探讨了不同像控布设方案对无人机遥感系统GNSS辅助空三精度及DLG成果产生的影响,并进行相关试验和精度分析,提出一种最优的GNSS辅助稀疏像控布设方案,可满足1∶2000和1∶1000大比例尺航测4D成果相关规范的精度要求。

基于PPK算法的微型GNSS在航测无人机上的应用

无人机航空摄影测量是继GNSS技术普及后又一测绘科技的进步,为航测无人机适配微型高精度GNSS差分模块,减少像控点的布设是目前主要发展方向。本文通过分析无人机航测原理和PPK算法,对GNSS定位模块进行自主微型化设计,完成无人机的适配。

运营高铁GNSS网复测起算基准兼容性分析及更新方法研究

以某运营高速铁路精测网复测采用GNSS方式观测的CPⅡ控制网数据为例,利用几种不同的兼容性分析方法分别对该网起算点进行兼容性分析,对于检验出的不兼容起算点,选择采用同精度内插法对其坐标进行更新处理,再作为起算基准使用,从而既保证了GNSS网成果的可靠性,也保证运营高铁精测网原复测成果的可对比性、可分析性,此方法对运营高铁GNSS网复测数据处理具有一定的参考意义。

不同作业模式下的GNSS/声学联合定位模型

为弥补目前全球卫星导航系统(GNSS)/声学联合解算研究中的不足,提出1种海底控制点布设的联合定位模型:给出观测过程统一并顾及基准转换的GNSS/声学联合定位原理,并在不同作业距离、不同应答器数量条件下,推导出联合模型相应的数学模型;最后以分层等梯度声速跟踪终点位置为参考,通过实测数据进行验证。结果表明,当水下观测数据质量及数量受限时,较之传统多步求解法,联合定位法能得到更高的定位精度。