【干货】静态测量与解算(详细),测绘人必须收藏!

百科   2025-02-06 10:53   广西  
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 引言

在测绘领域的广袤天地里,静态测量与解算犹如璀璨星辰,占据着至关重要的地位。无论是大型工程建设的前期地形勘探,还是地壳运动监测等科研项目,静态测量与解算都发挥着不可替代的作用。它为后续的工程设计、施工以及科学研究提供了高精度的地理空间数据基础。接下来,我们将深入剖析静态测量与解算的各个环节,相信对于每一位测绘人来说,这都将是一份实用的干货指南。

静态测量基础

静态测量,简单来说,就是在测量过程中,测量设备相对于地球表面保持静止状态,通过长时间观测卫星信号来获取高精度的测量数据。其基本原理是基于全球卫星导航系统(GNSS),如美国的 GPS、中国的北斗卫星导航系统等。这些卫星不断发射信号,测量设备接收并记录卫星信号的传播时间、载波相位等信息,利用这些信息可以计算出测量点在地球坐标系中的精确位置。

静态测量适用于多种场景,比如大型建筑物的变形监测、高精度地形测绘以及控制测量等。它的优势在于能够获取高精度的测量结果,测量精度可以达到毫米级甚至更高,这是其他一些测量方法难以企及的。

静态测量设备

在静态测量中,常用的设备当属高精度 GPS 接收机。这类接收机通常具备多频多系统接收功能,能够同时接收多个卫星系统的信号,从而提高测量的精度和可靠性。例如,一些先进的 GPS 接收机可以同时接收 GPS、北斗、GLONASS 等多个卫星系统的信号,大大增加了可见卫星数量,提高了测量的解算成功率。

除了 GPS 接收机,还需要配套的天线。天线的性能直接影响到信号的接收质量,因此要选择具有良好增益、低噪声系数和抗干扰能力的天线。另外,还需要数据存储设备来记录测量数据,以及电源设备保证测量设备在长时间观测过程中正常运行。

静态测量的实施步骤

在进行静态测量之前,充分的前期准备工作必不可少。首先要进行场地勘察,选择合适的测量点。测量点应视野开阔,周围无高大建筑物、树木等遮挡卫星信号的物体,同时要远离强电磁干扰源,如变电站、通信基站等。然后对测量设备进行校准,确保设备的各项参数设置正确,性能良好。

在测量过程中,要严格按照操作规范进行。确定观测时间,一般来说,观测时间越长,测量精度越高。对于高精度测量,观测时间可能需要数小时甚至更长。在观测过程中,要准确记录观测数据,包括卫星信号的接收时间、载波相位、信噪比等信息。同时,要注意设备的运行状态,如电源电量、数据存储情况等,确保测量过程的顺利进行。

S82-2013灯比较多,但方法一样。同时常按主机上的F键和开机键,等灯同时闪烁两次以上时同时松手,按F键把最左侧的灯调到第一个亮,按开机键即可。
类似于这种,目的在于记录详细的外业观测记录,便于内业处理数据。尤其是仪器高,好多次,用户打电话,仪器高忘记量了。静态测量中,重复设站的点仪器高没量或者量错,不仅影响高程,平面也会影响。观测时,没事就看看机器是否正常,电池电量是否够用。
仪器高的量取方法:
仪器高按图上所示量取,86,86-2013,银河1 银河6测量仪器高时都需要用测高片,只有82 82-2013用斜高。

解算方法与流程

解算静态测量数据的方法有多种,常见的有最小二乘法、卡尔曼滤波法等。最小二乘法是一种经典的解算方法,它通过最小化观测值与理论值之间的残差平方和来求解未知参数,从而得到测量点的坐标。卡尔曼滤波法则是一种递归估计算法,它能够在存在噪声的情况下,对系统状态进行最优估计,特别适用于动态测量数据的处理,但在静态测量数据解算中也有广泛应用。

从原始观测数据到最终解算结果的流程一般包括数据预处理、基线解算和网平差等步骤。数据预处理主要是对原始观测数据进行格式转换、周跳探测与修复等操作,以提高数据质量。

基线解算是根据两台接收机的观测数据计算它们之间的相对位置关系,得到基线向量。网平差则是将所有基线向量进行整体平差计算,消除测量误差的累积影响,最终得到各个测量点在统一坐标系下的精确坐标。

回到内业,先用仪器之星导数据,可以直接编辑点名,仪器高,时段等。
大家养成用这个软件的习惯,好多用户直接复制出来,点名和仪器高都不对,解算时再改,有时候忘记改会出问题。
软件检测到你的数据是银河1观测的,默认的量取方式就是测高片了。银河1不能量斜高,就算量斜高,软件中先显示测高片,强行改成斜高,也有误差。因为银河1是小型化RTK,半径比较小,量斜高时,卷尺会弯曲,精度不够。
有银河1的用户一定注意,用测高片,包括动态测量时架在脚架上,也得用测高片!
导出的静态数据就是上图这种格式的。数据导出后下一步就是打开解算软件,进行解算了。
将红色框内的内容根据实际情况进行修改,控制网等级根据需要改,角度格式一定改为度.分秒。
坐标系根据需要选下,中央子午线会自动读取的。涉及到换代地区或者自定义中央子午线,就需要点击“定义坐标系统”图表。
进入“定义坐标系统”点击“新建”,(以长春市地方坐标为例)将红框的内容编辑后返回,就可以选择了。
刚进来时,基线是绿色的,代表没有解算,首先要按规范来,剔除不好的历元。双击左侧的观测数据文件,出来下图:
像这种数据就是很理想的,历元没有任何中断。
像这种数据就是周围有遮挡。这种数据其实不剔除也完全可以用,现在都是三星系统了,不像过去单星。
剔除后的图
还是修改红色框内的东西,刚才我是把这些故意调的很离谱,才出来的不合格。
有个规律大家务必记住:观测时间短的,可以尽量把历元间隔调小,让更多的数据参与解算;观测时间长的,尽量把高度截至角调到20以上,让更好的卫星参与解算。观测组合方案用L1R1B1不合格时,那就选择Auto Select。
基线全部合格时,那就看闭合环是否合格
不合格的会有红色X号,一般都是因为闭合差超限,显示“检查”一般没事,规范中解释的是“不宜超限”。 如果有红色X号,继续调这个环对应的三条基线中,每条基线的高度截至角,历元间隔,观测组合方案。有个小技巧,每个环的三条基线,观测组合方案一致时,不合格率特别小。
有超限的,那就还需要调那三样,实在调不过去,不影响网型的情况下,按照规范可以剔除冗余的基线,让其不参与解算即可,一旦影响到网型,那就需要补测,基线、闭合环、重复基线都没问题时,就可以录入已知坐标了。
选取已知点,输入坐标高程,只有平面参与解算,状态就选XY,只有高程参与解算就算H,都参与解算,选XYH。需要提的是,已知坐标的分布要均匀,高程精度要求高时,最好联测水准点,让参与高程的点不少于4个,特殊情况下,还需要导水准,比如重要的C级网,比如公路铁路控制网。
然后导出网平差成果
一般导出这几项。COT文件直接可以拷到手簿求四参数。
前面说的角度格式如果不改,依然是“度”的格式,那么导出的COT文件中经纬度就是“度”的格式,在工程之星中应用时会报错。

解算结果的分析与质量控制

解算结果出来后,需要对其准确性和可靠性进行评估。常用的评估指标有点位中误差、基线相对中误差等。点位中误差反映了测量点坐标的精度,数值越小说明精度越高。基线相对中误差则反映了基线长度的精度。

常见的解算误差来源包括卫星信号的传播误差(如电离层延迟、对流层延迟等)、接收机噪声、多路径效应等。为了控制这些误差,可以采取一些措施,如使用双频接收机消除电离层延迟的影响,选择合适的观测时间和地点减少多路径效应等。同时,还可以通过增加观测时间、增加观测卫星数量等方法来提高解算结果的质量。

最后

通过本文的详细介绍,我们对静态测量与解算有了全面而深入的了解。从静态测量的基础原理、设备选择,到测量实施步骤、解算方法以及结果分析和质量控制,每一个环节都至关重要。作为测绘人,我们应该熟练掌握这些知识和技能

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