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Leica SmartStation及GX1230在二十二次南极考察中的应用

徕卡测量系统贸易(北京)有限公司 孙欣国

一、引言

电子经纬仪与电磁波测距仪的集成产生了电子全站仪,这种全站仪在大地测量及工程测量中发挥了重要作用,但同时也具有一定的局限性。 GPS 的发展从很大程度上弥补了全站仪的缺点,但由于其必须保持对卫星通视条件下才能作业,因此广大测绘工作者采用了 GPS 和 TPS 联合作业的方式,但是却不能避开各自的缺陷,为了充分的发挥两种技术的优点和补偿各自的缺陷,于是集成了 GPS 和 全站仪功能的仪器诞生了,这就是徕卡 system1200 - SmartStation 。

SmartStation 集成了全站仪及 GPS 的功能,实现了无控制点情况下的外业测量, GPS 点位测量精度可以达到毫米级。这种作业模式可以大大改善传统的作业方法,对于线路测量、工程放样、地形测图等劳动强度较大的测量工作,使用 Smart Station 能够大大提高工作效率,节省人力物力资源,并且依据需要选择目标快速自动搜索,无棱镜测距等先进的功能。由于 Smart Station 具有上述最新的技术特点,以及无比优越的性能,第二十二次南极科考项目特别选择了 SmartStation 来完成完成了冰盖测绘和星地遥感同步测量工作。同时,本次南极科考也选择了 Leica GX1230 双频接收机,结合了 SmartTrack 和 SmartCheck 专利技术的 GX1230 ,有效的保证了本次南极科考的顺利进行 !

二、二十二次南极科考项目概述

南极冰盖的变化监测是全球变化研究的一个重要部分,而冰盖的运动速度是冰盖监测的主要内容之一。 GPS 由于其高精度的定位性能而成为南极冰盖考察中不可或缺的工具。

中国第 22 次南极考察中组织了对南极内陆格罗夫山的综合考察,其中的测绘遥感考察主要任务在于完成星载雷达角反射器的架设工作和中山站至格罗夫山沿途冰流标志杆的高精度复测工作。

卫星雷达角反射器的架设对于雷达角反射器的方位朝向具有非常严格的要求,如果方位发生偏差,就可能造成角反射器偏离星载雷达照射方向而接收不到信号。此外,角反射器的位置也需要精确测定。这些任务需要 GPS 和全站仪的联合完成,因此本次考察中,结合了 GPS 和全站仪功能的 Leica Smartstation 成为了本次南极科考的首选测量设备。

三、基于 Leica Smartstation 的南极角反射器安装技术

要将雷达角反射器朝向准确的方位,需要先利用两台 GPS 联测以精确测定以角反射器安装点为起点的某一条线的方位角,在此基础上于安装点位上利用全站仪拨至角反射器底边几何中心线应朝向的方位方向。

南极内陆冰盖气温极低(- 25 度)且风大,作业环境非常恶劣,对于仪器的性能要求非常严格。此外,由于外出装备大小的限制,除了角反射器以外,应尽可能减少仪器种类和数量,根据上述作业需求,需要两台测量型 GPS ,一台全站仪;且在静态 GPS 观测结束后,需要换上全站仪对中整平后进行拨角操作,费时又费力,在极寒的情况下更加困难。而此次由于采用了 Leica Smartstation ,其集成了 GPS 和全站仪的全部功能,在进行静态观测的同时进行碎步测量,然后使用后处理软件进行联合处理,极大的方便了野外作业。

硬件配置
  1 台 Leica Smartstation , 1 台 GX1230 GPS ,两副脚架、笔记本电脑 1 台及其他附件。

软件配置
  Leica Geomatica Office 软件,用于传输处理 GX1230 GPS 和 Smartstation GPS 模块观测所取得的数据,导出 RINEX 格式数据。
  PC 机上运行的 GPS 基线处理软件,用于处理两站的 GPS 基线数据,获得基线的方位角。

 

四、格罗夫山应用实例

工作地点:格罗夫山哈丁山北冰流体上( 72d51m16.12S , 75d15m01.98E )

工作时间: 2006 年 1 月 21 日

工作步骤:

  首先由两位测绘专家在相隔 50 米左右的蓝冰上架设两台仪器,其中拟安装角反射器的点架设 SmartStation ,而另一点架设 Leica GX1230 ,两者同时开始观测,观测时长 20 分钟后停止观测;
  分别从 GX1230 接收机和 Smartstation 主机中取出数据存储 CF 卡,用读卡器导出观测数据,存储为 RINEX 格式数据;
  利用 Leica LGO 软件,解算得到该基线的方位角和拟安装点的纬度信息;
  根据该点的纬度值,带入卫星轨道方位角计算公式,计算得到该点的角反射器安装理论方位角;
  利用 Smartstation 照准另一台 GPS 天线位置,将角度设为( 3 )中得到的方位角值,然后拨至( 4 )中的安装理论方位角。

徕卡 Smartstation 及 GX1230 在南极科考项目中的成功运用,使得测绘专家快速、准确地完成了角反射器的安装;完成了格拉罗夫山地形图的绘制以及冰流速的测定工作。执行本次科考任务的中科院遥感所程晓博士深有感触:

作为测量仪器的首选供应商,徕卡始终走在了测绘产品生产制造的前沿,技术领先、可靠性高等特点充分地展示了徕卡产品的卓越品质。 SmartStation 的出现,加快了测绘生产的速度,提高了生产效率,节约了生产成本。一机多能的 SmartStation ,在南极科考中发
     



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