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      基于高精度GNSS測量系統的山洪災害調查外業采集方案

      2017-08-28林賢斌《測繪通報》
      一、引言
      山洪災害是指由于暴雨、冰雪融化或攔洪設施潰決等原因,在山區(包括山地、丘陵、崗地)沿河流溪溝形成的暴漲暴落的洪水及伴隨發生的滑坡、崩塌、泥石流,其中暴雨引起的山洪較為常見,山洪暴發而給人民帶來人員傷亡、財產損失的危害,故我們國家要對這種情況進行治理,盡可能的避免人員傷亡、財產損失,保護好人民的生命、財產安全。
      因此,如何對發生過及可能發生災情的地理環境進行準確地測量,將決定了本項目的實際使用意義;否則,由于數據的不準確而造成在災情爆發時,無法決策或決策錯誤造成的災難性后果,損失將無法估量!
      湖南省水文水資源勘測局根據實際作業情況,與廣州市中海達測繪儀器有限公司共同研究訂制一套貼合需求應用的外業采集軟件,以達到高效、準確的工作效果。
      二、實際作業需求
      為了準確獲取洪澇災害的實際影響,需要對水道的橫斷面、縱斷面進行采集,獲取每一個剖面的三維地形信息,從而才能準確地計算及模擬水情變化。因此,高程信息將作為一個重要的外業數據采集信息。
      根據此次的項目技術規范,平面精度需控制在10米以內,然后,根據現有GPS測量技術,高程精度一般為平面精度的兩倍。若使用米級(10米以內)設備,那么高程精度較大可達20米,對于水利水文而言,極有可能出現上下游顛倒、剖面信息完全錯誤的情況。而在野外環境中,一般沒有控制點,所以通過全站儀進行高精度測量,也幾乎不可能。
      綜合所有實際情況,使用高精度的GNSS測量系統進行數據采集,將從技術性及操作性兩方面有效解決問題。
      三、高精度GNSS測量系統
      要實現高精度GNSS測量的技術前提,是接收高精度差分信號(在此,可排除需要連續觀測數十分鐘甚至數小時的靜態觀測)。該信號,可以由CORS(城市連續運行參考站)或是單基站提供。由于山洪地質災害,往往發生在遠離城市的郊區村落,甚至是大山大河里,這些區域,很有可能會出現蜂窩網絡覆蓋不到或是信號不穩定的情況,而CORS是通過蜂窩網絡進行差分信號傳輸的。因此,要求此高精度設備,需要支持蜂窩網絡及UHF兩種通訊模式。
      目前,支持高精度GNSS測量的產品主要有RTK及手持RTK兩種。以下是兩種產品之間的區別:
      RTK(以中海達公司的H32豪華版/V60/A10為例):可實現厘米級甚至毫米級定位,由GNSS接收主機、對中桿、控制手簿三部分組成,一般支持蜂窩網絡及內置UHF收發兩種通訊方式;性能穩定,價格較貴;在沒有蜂窩網絡的情況下,可借助RTK主機內置的UHF方式,通過兩臺RTK實現基站+移動站的1+N模式進行高精度作業。內置UHF較遠作用距離可覆蓋半徑為5KM的區域。
      另外,RTK所標配的iHand20控制手簿,內置GPS模塊及800萬像素的攝像頭,因此,還可替代小型數碼相機,對現場情況進行拍攝,并可自動記錄并關聯拍攝所在點名、GPS坐標等,極大減輕了內業進行核對的工作量。
      手持RTK(以中海達公司的Qsta 8為例):可實現厘米級定位;單一手持設備,內置高精度GNSS模塊;一般只支持蜂窩網絡單一通訊方式;便攜性非常好,性能一般,價格較便宜。
      結合當地項目預算及作業環境蜂窩網絡覆蓋情況,可組合選擇進行搭配作業。
      四、系統作業方式
      由北京七兆科技有限公司開發的《山洪災害調查評價現場采集終端》,是本項目的承接系統,該軟件針對山洪災害調查工作進行專業的訂制開發,是一套功能強大的業務處理軟件。該軟件為x86架構下開發的系統,只能運行在Windows XP/Windows 7/Windows 8等版本的操作系統。目前,滿足該系統運行的便攜式硬件設備,幾乎都為民用產品,若用來野外移動辦公,在產品的可靠性、防護性、持續性上都難以滿足實際需求,因此,我們針對此現狀,將針對開發一外業簡易采集軟件,通過事后數據兼容的方式(*.xls文件與*.kml文件),與該軟件進行無縫對接。
      山洪災害調查評價現場采集終端軟件
      通過針對山洪災害外業調查定制的Hi-Survey軟件,用戶只要通過常規的RTK碎步采集,無需任何其他知識的培訓,即可完美地進行坐標信息的采集,包含斷面采集、GPS軌跡采集、現場照片采集。整體步驟分為4步:
      1、連接CORS :進行高精度坐標采集的環境設置,初次設置后,只需要點擊兩個按鈕即可實現;
      2、創建項目:初次設置后,只需要輸入項目名稱,進行工作數據整理即可。
      3、坐標及照片采集:可關聯800萬像素的照片,并自動將GPS位置信息寫入照片中。
      4、數據導出:一鍵導出與七兆公司的《山洪》軟件中。
      軟件工作截圖
      現場通過中海達iHand20(RTK 手簿)所拍照的照片
      五、結束語
      高精度坐標是保障安全生產的前提。中海達通過個性化的開發定制,快速地開發出一套更能結合用戶實際作業環境及使用習慣的生產工具。通過小微創新, 充分發揮常規測量工具的潛能,不僅能為用戶提高生產力,更能通過高集成度的解決方案,減少預算開支,幫助客戶花小錢辦大事!
      上一頁基于北斗和GPS雙系統在災害監測上的應用
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