一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，所述方法包括以下步骤：将天线底盘外边缘所在圆周上等间距的四个点作为测点，获取四个测点两两之间的高差；根据所述四个测点两两之间的高差，基于秩亏自由网平差的函数模型，求取所述四个测点的高程估值；根据所述四个测点的高程估值，计算所述墩标的倾斜角度。本发明专利技术在不影响GNSS连续数据采集的基础上，能够高精度、高效的测量GNSS墩标的倾斜度，实现墩标稳定性的动态监测。实现墩标稳定性的动态监测。实现墩标稳定性的动态监测。

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法


[0001]本专利技术属于全球导航定位系统
，尤其涉及一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]GNSS连续运行参考站是国家重要的空间数据基础设施，是地理空间定位的动态、高精度空间和时间基准，为各行业提供了高效便捷的导航定位服务。GNSS 连续运行参考站的长跨度时间序列数据是大地测量学及地球动力学研究、区域地壳形变研究、强地震位移场检测、慢地震位移研究以及冰后期回弹分析等工作的基础数据源。GNSS连续运行参考站墩标由GNSS天线、柱体和连接杆组成，见图1，由于地质条件、建设施工等因素的影响，GNSS坐标时间序列数据中包含了参考站墩标柱体及连接杆等附属构件的倾斜变化信号，改变了时间序列的噪声模型，影响了坐标时间序列分析的精度。为了获取正确的GNSS坐标时间序列数据，必须对GNSS连续运行参考站的倾斜情况进行高精度测量，移除参考站墩标柱体及连接杆等附属构件的倾斜变化的影响。
[0004]如何高效获取GNSS连续运行参考站的高精度倾斜度成为需要亟待解决的重点问题。目前国内外针对GNSS连续运行参考站墩标的倾斜度的定量监测相关研究较少，仅利用GNSS技术监测连续运行参考站网的平均稳定水平，无法准确给出单个墩标实际倾斜量大小。有学者采用测量机器人(全站仪)进行墩标倾斜情况测量，这种方法需要建设观测墩，作业难度大，测量精度较低，并且需要选取地面基准点架设全站仪，无法排除地面基准点沉降的影响。另有学者采用垂直摆倾斜仪对GNSS连续运行参考站墩标的倾斜情况进行测量，这种方法须将GNSS 天线移除，GNSS参考站无法进行连续数据采集，影响了参考站网实时导航定位服务，造成坐标时间序列数据中断，得不偿失。此外，上述两种方法仅获取了柱体的倾斜情况，忽视了连接杆等构件的影响，无法反映墩标的整体倾斜情况。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量的新方法，采用高精度激光跟踪仪，测量天线底盘不同方向节点的高差，并采用秩亏自由网平差进行数据处理，获取GNSS连续运行参考站墩标的整体倾斜度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0007]一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，包括以下步骤：
[0008]将天线底盘外边缘所在圆周上等间距的四个点作为测点，获取四个测点两两之间的高差；
[0009]根据所述四个测点两两之间的高差，基于秩亏自由网平差的函数模型，求取所述四个测点的高程估值；
[0010]根据所述四个测点的高程估值，计算所述墩标的倾斜角度。
[0011]进一步地，获取四个测点两两之间的高差包括：对于每两个测点，分别获取所述两个测点的斜距和垂直角，根据所述斜距和垂直角计算所述两个测点之间的高差。
[0012]进一步地，对于某个测点，在该测点方向上距离墩标一定距离架设激光跟踪仪，测得该测点和相邻两个测点的斜距和垂直角。
[0013]进一步地，两个测点之间的高差计算方法为：
[0014][0015]其中，a，b表示两个测点，h1为a，b两个测点之间的高差，D
a
、D
b
分别为a，b两个测点的斜距，分别为a，b两个测点的垂直角。
[0016]进一步地，所述倾斜角度包括两个方向的倾斜角度，分别根据相对的两个测点高程估值计算得到。
[0017]进一步地，所述两个方向的倾斜角度计算方法为：
[0018][0019][0020]其中，β
NS
、β
EW
分别表示两个方向的倾斜角度，R为天线底盘直径，分别表示两个方向的倾斜角度，R为天线底盘直径，分别表示四个相邻测点的高程估值。
[0021]一个或多个实施例提供了一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，将天线底盘外边缘所在圆周上等间距的四个点，按顺时针方向依次记为测点a、测点b、测点c和测点d，所述方法具体包括：
[0022]步骤1：在测点a方向上距离墩标一定距离架设激光跟踪仪，依次测得测点 a和测点b、测点a和测点d以及测点b和测点d的斜距和垂直角，计算得到测点a和测点b、测点a和测点b以及测点a和测点d之间的高差；
[0023]步骤2：在测点c方向上距离墩标一定距离架设激光跟踪仪，依次测得测点 d和测点c、测点b和测点c以及测点b和测点d的斜距和垂直角，计算得到测点d和测点c、测点b和测点c以及测点b和测点d之间的高差；
[0024]步骤3：在测点b方向上距离墩标一定距离架设激光跟踪仪，依次测得测点 d和测点a、测点c和测点d以及测点a和测点c的斜距和垂直角，计算得到测点d和测点a、测点c和测点d以及测点a和测点c之间的高差；
[0025]步骤4：基于秩亏自由网平差的函数模型，求取所述四个测点的高程估值；
[0026]步骤5：根据所述四个测点的高程估值，计算所述墩标的倾斜角度。
[0027]进一步地，两个测点之间的高差计算方法为：
[0028][0029]其中，a，b表示两个测点，h1为a，b两个测点之间的高差，D
a
、D
b
分别为a，b两个测点
的斜距，分别为a，b两个测点的垂直角。
[0030]进一步地，所述倾斜角度包括两个方向的倾斜角度，分别根据相对的两个测点高程估值计算得到。
[0031]一个或多个实施例提供了一种GNSS墩标倾斜度计算方法，所述计算方法为：
[0032][0033][0034]其中，β
NS
、β
EW
分别表示两个方向的倾斜角度，R为天线底盘直径，分别表示两个方向的倾斜角度，R为天线底盘直径，分别表示四个相邻测点的高程估值。
[0035]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0036]本专利技术以GNSS天线底盘为观测对象，可获取墩标的整体倾斜情况；无需移除GNSS天线，不影响GNSS参考站连续数据采集；测量天线底盘不同方向节点的高差，不需要地面基准点，可排除地面基准点沉降的影响；采用高精度激光跟踪仪，并进行高差秩亏自由网平差，大幅提高了测量精度。本专利技术能够高效实现 GNSS连续运行参考站墩标整体倾斜度高精度测量，实现墩标倾斜情况的动态监测。
[0037]通过本专利技术可以高效获取GNSS连续运行参考站的高精度倾斜度，实现对 GNSS连续运行参考站墩标倾斜情况的动态监测，对于利用GNSS连续运行参考站开展国家坐标框架建立与维持、广域实时精密定位具有重要意义，对于推进现代测绘基准的广泛使用，为用户提高更高精度、范围更广的测绘地理信息服务，以及大力促进测绘地理信息应用将产生显著效果。
[0038]在获取测点高差阶段，通过依次在不同测点方向架设站点的方式，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：将天线底盘外边缘所在圆周上等间距的四个点作为测点，获取四个测点两两之间的高差；根据所述四个测点两两之间的高差，基于秩亏自由网平差的函数模型，求取所述四个测点的高程估值；根据所述四个测点的高程估值，计算所述墩标的倾斜角度。2.如权利要求1所述的GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，其特征在于，获取四个测点两两之间的高差包括：对于每两个测点，分别获取所述两个测点的斜距和垂直角，根据所述斜距和垂直角计算所述两个测点之间的高差。3.如权利要求2所述的GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，其特征在于，对于某个测点，在该测点方向上距离墩标一定距离架设激光跟踪仪，测得该测点和相邻两个测点之间，以及相邻两点之间的斜距和垂直角。4.如权利要求2所述的GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，其特征在于，两个测点之间的高差计算方法为：其中，a，b表示两个测点，h1为a，b两个测点之间的高差，D
a
、D
b
分别为a，b两个测点的斜距，分别为a，b两个测点的垂直角。5.如权利要求1所述的GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，其特征在于，所述倾斜角度包括两个方向的倾斜角度，分别根据相对的两个测点高程估值计算得到。6.如权利要求5所述的GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，其特征在于，所述两个方向的倾斜角度计算方法为：个方向的倾斜角度计算方法为：其中，β
NS
、β
EW
分别表示两个方向的倾斜角度，R为天线底盘直径，分别表示两个方向的倾斜角度，R为天线底盘直径，分别表示四个相邻测点的高程估值。7.一种GNSS连续运行参考站墩标倾斜度测量方法，将天线底盘外边缘所在圆周上等间距的四个点，按顺时针方向依次记为测点...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国伟，朱伟，杜彬，刘元，许鹏，陈龙昌，贺致芬，
申请(专利权)人：山东省国土测绘院，
类型：发明
国别省市：