切向畸變與偏心畸變是一個意思嗎

103.實時GPS技術

實時GPS測量很少需要測站環檢視、觀測記錄和過程記錄描述。但某些靜態GPS控制測量是必要組成部分。值得一提的是可以避免多路徑和訊號衰減的偏心觀測技術。

偏心測量

實時GPS測量中，點位偏移（偏心觀測）非常普遍，見圖1所示。例如，必須距離原始位置足夠遠的地方設定偏移點，以避免訊號遮擋，同時又必須足夠近，以防不可接受的點位誤差。雖然三角測量可以同時計算垂直和水平測量誤差，但不同於GPS靜態測量的偏移測量。例如，實時測量可用磁通門數字羅盤和鐳射測距儀測量偏移點與原始點之間的連線，而不是靜態測量所用的全站儀和方位角。值得注意的是，羅盤定向時必須考慮磁偏角和避免金屬物體。內部羅盤使用前應仔細檢查。

連線長度可用外接鐳射測距儀測量，也可將鐳射測距儀直接接到GPS接收機，甚至可用鋼捲尺和傾斜儀來測量。鐳射測距最為方便，因為可以更可靠地測量更長的距離，但是鋼捲尺需要另外一個測量員。

連線資料通常直接儲存於資料儲存卡，而不是將方位角和距離載入外業記錄本，然後再進行內業後處理。實際上，接收機實時處理器通常可以將測得的距離和側邊方位與其位置相結合，計算出原始點位的座標。

動態線

建立動態線是實時GPS應用中特別有用的技術。設定時間間隔或距離後，GPS接收機沿著計劃放樣點位的路線移動。這些點連線起來形成一條連續的線。顯然，沿線障礙物要影響這一過程。由於多路徑或訊號衰減，可能造成點位誤差或點位完全丟失（不能放樣點位）。此外，曆元間隔或採樣率（epoch interval）選擇時，必須考慮接收儲存卡的容量，尤其是長線路。如果取樣間隔太小，儲存卡可能過載，反之，則可能錯過重要的偏離（拐點）。

沿線有障礙或不安全，可用固定偏移量來採集動態線資料，參見圖2所示。對於道路和鐵路，這些情況地物有固定的寬度，這種技術採集資料就特別有優勢，可在一定程度預估偏移量。當然，有的路線可能需要採集個別離散點，並進行短距離作業。

選星計劃

對於實時GPS來說，多路徑和訊號衰減是非常棘手的問題。雖然衛星可見性圖不能直接適用，但把握起見，擬採集區應保證衛星截止高度角以上至少有五顆GPS衛星可用。條件允許時，降低衛星截止高度角也是可行的。但是這種策略可能會降低測點位置的完整性，為此，需要平衡精度和生產率之間的問題。

RTK測量過程

RTK測量的多餘觀測透過每個新點的兩次測量來實現，最好使用不同的基準站完成第二次觀測。如果使用這種方法，兩個基站站之間距離不應太近。根據經驗，他們之間的距離不能低300米。每次建立基準站和遷站之前，至少利用一個已知控制點進行檢查，以便驗證測量工作的可靠性。為了保證第二次觀測時，GPS星座與第一次有較大的差異，第二次觀測時間不能少於4小時，但不能不超過8小時，或者超過第一次觀測8小時。

為了保證RTK短時作業對中的正確性，最好是使用帶有固定高度杆的兩腳架（快速對中支架），以消除儀器高測量不正確而對測量結果的影響。關於高度，如果實時定位需要正常高，就得需要大地水準面模型，且最近為好。重測點使用與最初使用的大地水準面模型不同，可能重測點上會有垂直差異。

一些流動站配置有中斷或間斷測量裝置。換句話說，當基準站的改正訊號無法到達流動站時，採集到的資料被儲存在接收機的記憶體卡，待工作完成後進行後處理。

點校正

由於RTK測量的專案區域通常相對較小，並且界限明確。典型的點校正（又稱定位）是為GPS專案建立平面座標系。點校正建立地理座標系（即緯度、經度和橢球高）與平面座標（即北、東）和橫跨該區域的正常高之間的關係。歸根到底，這種關係包括平移、旋轉角和尺度三方面。由於點校正必須建模，不可避免的變形。利用控制點將工作期間的區域控制起來是這種定位的先決條件之一。

在水平面中，虛構的平面參考面使用平面座標的方法，用北和東座標或x和y座標，假定地球是平面的。其實這樣不正確，如果面積足夠小，變形可以忽略不計，這種簡化是可行的。區域性切平面透過GPS離散點校正方法，一直被土地測量師所採用。這種座標系幾乎不需要野外觀測進行任何操作，一旦獲得了座標，就可用簡單的平面三角法進行操作。簡而言之，笛卡爾座標系簡單且方便。

然而，隨著面積增大，也會存在一些問題。例如，通常每個平面都有唯一的區域性座標系統，其由自身獨特的點校正而產生。每個區域性座標系的軸、尺度和旋轉角將與其他座標系的這些元素不同。因此，當現場校準完成並建立了局部平面座標系時，將所有測量工作限制在建立座標系所用控制點的範圍之內是至關重要的。單點校準最為簡單，平面與地球相切於一點，但是更典型是利用三或四個點封閉被獨立區域性座標系所覆蓋的區域。儘量避免由這些點所限制區域之外工作，那是沒有建模而變形的區域。

點校正就是平面與曲面的最佳擬合，曲面不可避免的畸變分佈到水平和垂直平面。垂直方向尤其重要。其是將測得的GPS橢球高投影至所需的區域性垂直基準面。必須考慮到大地水準面起伏，因為橢球面和大地水準面模型之間的分離，即使專案區域內也很少一致。這種差異不具有一致性，通常的建模就是感興趣區域的一種近似趨勢，因此點校正通常在垂直方向產生一個斜面。用於點校正的控制點集必須同時具有地理座標（即緯度、經度及橢球高）及平面座標（即所需區域性系統，北、東和正高度）。控制點最好是國家空間參考系統（National Spatial Reference System，NSRS），如果可能，控制點將專案包圍，且均勻分佈於其邊界周圍。