JPH1048321A - Apparatus and method for surveying real time kinematic gps - Google Patents
Apparatus and method for surveying real time kinematic gpsInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ＧＰＳ信号を用
いて水準面を基準とする標高や水底の深度をリアルタイ
ムに測定することのできるリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ（以下ＲＴＫ−ＧＰＳという。）測位装置および
ＧＰＳ測量方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a real-time kinematic GPS (hereinafter referred to as "RTK-GPS") positioning apparatus which can measure an altitude and a depth of a water bottom with reference to a level surface in real time using a GPS signal. It relates to a GPS surveying method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＧＰＳ測位システムは地球的規模で均一
に適用できる測位データを提供するため、地球の形状に
極めてよく近似した回転楕円体面であるＷＧＳ−８４を
近似的な地表面として設定し、地上局の測位結果は、上
記ＷＧＳ−８４上の緯度データ、経度データ、高度デー
タからなる位置座標データとして算出される。2. Description of the Related Art In order to provide positioning data that can be applied uniformly on a global scale, a GPS positioning system sets a WGS-84, which is a spheroidal surface very similar to the shape of the earth, as an approximate ground surface. The positioning result of the ground station is calculated as position coordinate data including the latitude data, the longitude data, and the altitude data on the WGS-84.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、地表面の形状
は完璧な回転楕円体ではなく、若干の凹凸すなわち重力
ポテンシャルの傾きがある。すなわち、地表面の形状を
表すジオイドと前記ＷＧＳ−８４とは地球上の各所で高
度差および傾斜が生じている。日本付近においてもジオ
イドがＷＧＳ−８４よりも数メートル高く、太平洋方向
に向けてジオイドが傾斜しているという誤差がある。However, the shape of the ground surface is not a perfect spheroid, but has some irregularities, that is, a gradient of gravitational potential. That is, the geoid representing the shape of the ground surface and the WGS-84 have an altitude difference and an inclination at various places on the earth. Even near Japan, there is an error that the geoid is several meters higher than WGS-84 and the geoid is inclined toward the Pacific Ocean.
【０００４】なお、日本国内・周辺海域の測量において
は、日本付近のジオイドにより当てはまるような測地系
を適用しており、これは東京測地系と呼ばれる。東京測
地系はＧＰＳ測位システムが準拠するＷＧＳ−８４の回
転楕円体面とは異なるベッセル楕円体を採用し、且つ、
ＧＰＳ測位系とは異なる軸に固定されている。このた
め、ＧＰＳ測位によって割り出される高度データと、東
京測地系の水準測量によって求められる高度（一般的に
これを標高という）には大きなずれが生じている。[0004] In the surveying in Japan and the surrounding sea area, a geodetic system applicable to a geoid near Japan is applied, which is called a Tokyo geodetic system. Tokyo Geodetic System adopts a Vessel ellipsoid different from the spheroidal surface of WGS-84 based on the GPS positioning system, and
It is fixed to a different axis from the GPS positioning system. For this reason, there is a large difference between the altitude data calculated by the GPS positioning and the altitude obtained by the leveling of the Tokyo geodetic system (this is generally called altitude).
【０００５】ところで、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式は、短
時間で高精度の測位を行う（位置座標データを算出す
る）ことができるため、水準測量を行うことが不可能な
海上の測位、すなわち、海底の深度の計測に適用される
が、従来は、上記誤差を正確に算出することができなか
ったため、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位による位置座標データ、
音響測深機などの水深計測器で測定された水深を用い、
概略のＧＰＳ測位系と水準測量系との誤差を補正するこ
とによって深度を算出していた。しかしながら、上述し
たようにＧＰＳ準拠楕円体面と水準面は傾いており、大
体の平均値を求めても場所によって誤差が大きくなって
しまう欠点があった。The RTK-GPS positioning method can perform high-precision positioning (calculate position coordinate data) in a short period of time, so that it is impossible to perform leveling on the sea, that is, on the sea floor. In the past, since the above error could not be calculated accurately, position coordinate data by RTK-GPS positioning,
Using the water depth measured by a water depth measuring instrument such as an acoustic sounder,
Depth is calculated by correcting an error between the GPS positioning system and the leveling system. However, as described above, the GPS-based ellipsoidal surface and the level surface are inclined, and there is a disadvantage that even if an average value is obtained, an error increases depending on the location.
【０００６】この発明は、その場所に応じた誤差補正を
することによってＧＰＳによって正確な測量をすること
ができるＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置およびＧＰＳ測量方法
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an RTK-GPS positioning apparatus and a GPS surveying method capable of performing accurate surveying by GPS by performing error correction according to the location.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、基地局と移動局とを有し、移動局の位置座標デー
タをリアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位システ
ムにおいて、前記移動局の移動範囲内に設定された基準
点における特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および該特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度
を記憶した記憶手段と、前記算出された移動局の位置座
標データおよび前記記憶手段の記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差に基づいて前記移動
局の位置座標データ中の高度データを前記特定水準面を
基準とするローカル高度データに変換する演算部と、を
備えたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an RTK-GPS positioning system having a base station and a mobile station, wherein position coordinate data of the mobile station is calculated in real time. Storage means for storing an altitude difference between a specific level surface and a GPS-based ellipsoidal surface at a reference point set within the movement range of the above and a tilt angle between the specific level surface and a GPS-compliant ellipsoidal surface; Calculating the altitude difference between the specific level surface and the GPS-compliant ellipsoidal surface at the position of the mobile station based on the position coordinate data of the mobile station and the contents stored in the storage means, and calculating the position coordinate data of the mobile station based on the altitude difference. And an arithmetic unit for converting the altitude data inside to local altitude data based on the specific level plane.
【０００８】この出願の請求項２の発明は、基地局と水
上を移動する移動局とを有し、移動局の位置座標データ
をリアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位システム
において、前記移動局に直下の水深を計測する水深計測
手段を設け、前記移動局の移動範囲内に設定された基準
点における特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および該特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度
を記憶した記憶手段と、前記算出された移動局の位置座
標データおよび前記記憶手段の記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差および前記水深計測
手段の計測値に基づいて前記移動局の位置における前記
特定水準面を基準とする深度データを算出する演算部
と、を備えたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an RTK-GPS positioning system having a base station and a mobile station moving on water, wherein position coordinate data of the mobile station is calculated in real time. Water depth measuring means for measuring the water depth of the mobile station, an altitude difference between a specific level surface and a GPS-based ellipsoidal surface at a reference point set within the movement range of the mobile station, and an inclination between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface A storage unit storing an angle, and calculating an altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the position of the mobile station based on the calculated position coordinate data of the mobile station and the content stored in the storage unit. An arithmetic unit that calculates depth data based on the specific level surface at the position of the mobile station based on the altitude difference and the measurement value of the water depth measurement unit. And butterflies.
【０００９】この出願の請求項３の発明は、基地局と移
動局とで同一のＧＰＳ衛星の周期信号をカウントし、移
動局の位置座標データをリアルタイムに算出するＲＴＫ
−ＧＰＳ測位方法を用いるＧＰＳ測量方法であって、前
記移動局の移動範囲内に設定された基準点における特定
水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水
準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶して
おき、前記算出された移動局の位置座標データおよび前
記記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記特定
水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、この
高度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の高度
データを前記特定水準面を基準とするローカル高度デー
タに変換することを特徴とする。The invention of claim 3 of the present application is an RTK in which the base station and the mobile station count periodic signals of the same GPS satellite and calculate the position coordinate data of the mobile station in real time.
A GPS surveying method using a GPS positioning method, wherein an altitude difference between a specific level surface and a GPS-based ellipsoidal surface at a reference point set within a movement range of the mobile station, and the specific level surface and a GPS-based ellipsoidal surface The inclination angle of the mobile station is stored in advance, and the height difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the position of the mobile station is calculated based on the calculated position coordinate data of the mobile station and the stored content, The altitude data in the position coordinate data of the mobile station is converted into local altitude data based on the specific level plane based on the altitude difference.
【００１０】この出願の請求項４の発明は、基地局と水
上を移動する移動局を有し、移動局の位置座標データを
リアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置におい
て、前記移動局の移動範囲内に設定された基準点におけ
る特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記
憶しておき、移動局が直下の水深を計測し、前記算出さ
れた移動局の位置座標データおよび前記記憶内容に基づ
いて該移動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準
拠楕円体面との高度差を算出し、この高度差および前記
水深計測手段の計測値に基づいて前記移動局の位置にお
ける前記特定水準面を基準とする深度データを算出する
ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an RTK-GPS positioning apparatus which includes a base station and a mobile station moving on water, and calculates position coordinate data of the mobile station in real time. The altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the reference point set within and the inclination angle between the specific level surface and the GPS-compliant ellipsoidal surface are stored in advance, and the mobile station measures the water depth immediately below. Calculating the altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the position of the mobile station based on the calculated position coordinate data and the stored content of the mobile station, Depth data based on the specific level surface at the position of the mobile station is calculated based on the measurement value.
【００１１】請求項１および請求項３の発明では、固定
局と移動局とでキネマティックな相対測位を行う。移動
局の位置座標データはリアルタイムに算出される。この
位置座標データはＧＰＳ測位系の座標値として算出され
るが、ＧＰＳが準拠する回転楕円体面とその測量エリア
の特定水準面との高度差，傾斜角度でこれを換算・補正
することにより、そのエリアの測地系に則したローカル
の高度データを算出することができる。According to the first and third aspects of the present invention, kinematic relative positioning is performed between the fixed station and the mobile station. The position coordinate data of the mobile station is calculated in real time. The position coordinate data is calculated as a coordinate value of the GPS positioning system. The position coordinate data is converted and corrected by an altitude difference and an inclination angle between a spheroidal surface conforming to the GPS and a specific level surface of the survey area, thereby obtaining the position coordinate data. Local altitude data according to the geodetic system of the area can be calculated.
【００１２】また、請求項２および請求項４の発明で
は、これを水底深度の測定に適用し、算出された位置座
標データと同時に計測された水深データに基づいて正確
な深度を計測する。Further, in the inventions of claims 2 and 4, this is applied to the measurement of the depth of the water bottom, and an accurate depth is measured based on the depth data measured simultaneously with the calculated position coordinate data.
【００１３】請求項１，請求項２の発明における記憶手
段および演算部は、移動局，基地局のいずれに設けても
よく、また、これら以外の第３の局に設けるようにして
もよい。また、請求項３，請求項４の発明は、移動局，
基地局のいずれが実行してもよく、また、これら以外の
第３の局が実行してもよい。また、基準点と基地局の設
置場所は一致させてもよく、不一致でもよい。The storage means and the arithmetic section according to the first and second aspects of the present invention may be provided in any one of the mobile station and the base station, and may be provided in a third station other than these. The invention according to claims 3 and 4 is a mobile station,
Any of the base stations may execute, or a third station other than these may execute. Further, the reference point and the installation location of the base station may be the same or may not be the same.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図１はこの発明を説明する図であ
る。この発明に使用されるＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式（Ｒ
ＴＫ−ＧＰＳ測位方式）は、ジオイド面およびＧＰＳ測
位システムが準拠しているＷＧＳ−８４回転楕円体面の
両方を平面近似できる距離的範囲で適用されるものであ
り、基準点から１０ｋｍ〜１５ｋｍの範囲で適用可能で
ある。同図ではジオイド面，ＷＧＳ−８４回転楕円体面
をともに直線で表している。測量すべき範囲は移動局が
移動する所定の範囲内に設定され、その測量すべき範囲
の中心付近に基準点を定める。この基準点の位置座標デ
ータは予め判っているか、または、正確に測位されるも
のとする。そして、この基準点におけるジオイド面とＷ
ＧＳ−８４とのオフセット値すなわちＷＧＳ−８４に対
するジオイド面の高度差（ジオイド高）Ｇを求める。こ
のジオイド高はＧＰＳ測位の結果と水準測量の結果の差
によって求める。次に基準点から適当な距離Ｌ0 だけ離
れた点を比較点とし、この比較点のジオイド高Ｇ0 を求
める。基準点と比較点のジオイド高の差Ｇ0 −Ｇと距離
Ｌ0 との関係からジオイド面とＷＧＳ−８４との傾斜角
度θを求める。すなわち、 Ｇ0 −Ｇ＝Ｌ0 ｔａｎθ である。FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention. The RTK-GPS positioning system (R
TK-GPS positioning method) is applied in a distance range in which both the geoid surface and the WGS-84 spheroid surface based on the GPS positioning system can be approximated in a plane, and a range of 10 km to 15 km from the reference point. Is applicable. In the figure, both the geoid surface and the WGS-84 spheroid surface are represented by straight lines. The range to be surveyed is set within a predetermined range in which the mobile station moves, and a reference point is set near the center of the range to be surveyed. It is assumed that the position coordinate data of the reference point is known in advance or is accurately measured. Then, the geoid surface and W at this reference point
An offset value from the GS-84, that is, an altitude difference (geoid height) G of the geoid surface with respect to the WGS-84 is obtained. The geoid height is obtained from the difference between the GPS positioning result and the leveling result. Then a comparative point a point separated by an appropriate distance L 0 from the reference point to determine the geoid height G 0 of the comparison point. The inclination angle θ between the geoid surface and the WGS-84 is obtained from the relationship between the difference G 0 -G between the reference point and the comparison point and the distance L 0 . That is, G 0 −G = L 0 tan θ.
【００１５】こののち、正確な位置座標が明らかな場所
に設置された基地局と上記基準点から１０〜１５ｋｍの
範囲で移動する移動局との間で相対測位を行い、移動局
のＧＰＳ位置座標データを割り出す。ＧＰＳの位置座標
データは前記ＷＧＳ−８４を基準とする緯度データ，経
度データ，高度データからなっている。移動局の緯度デ
ータ，経度データに基づき、この移動局と前記基準点と
の水平距離（傾斜方向の方向余弦）Ｌを割り出し、Ｌｔ
ａｎθの演算によって傾斜による誤差値ΔＧを算出す
る。ＧＰＳ相対測位によって算出された高度データＨか
ら前記オフセット値Ｇと傾斜による誤差値ΔＧを減算す
ることにより、移動局の観測位置の標高ｈを求めること
ができる。Thereafter, relative positioning is performed between a base station installed at a place where accurate position coordinates are apparent and a mobile station moving within a range of 10 to 15 km from the reference point, and the GPS position coordinates of the mobile station are determined. Determine the data. The GPS position coordinate data is composed of latitude data, longitude data, and altitude data based on the WGS-84. Based on the latitude and longitude data of the mobile station, the horizontal distance (direction cosine of the inclination direction) L between the mobile station and the reference point is calculated, and Lt is calculated.
An error value ΔG due to the inclination is calculated by calculating anθ. By subtracting the offset value G and the error value ΔG due to the inclination from the altitude data H calculated by GPS relative positioning, the altitude h of the observation position of the mobile station can be obtained.
【００１６】ｈ＝Ｈ−（Ｇ＋ΔＧ） ‥‥‥ (1) このように、この方式では三角関数であるｔａｎを用い
てジオイド面とＷＧＳ−８４との傾斜をキャンセルして
いるため、回転楕円体面であるＷＧＳ−８４の湾曲が影
響しない１０〜１５ｋｍの範囲で適用可能である。H = H− (G + ΔG) ‥‥‥ (1) As described above, in this method, the inclination between the geoid surface and the WGS-84 is canceled by using tan which is a trigonometric function. Is applicable in a range of 10 to 15 km where the curvature of the WGS-84 is not affected.
【００１７】なお、前記傾斜角度θは国土地理院のデー
タベースによって求めることもできるが、このデータベ
ースは数メートルの誤差を含んでいるため精度を確保す
るためには上記方式で実測することが好ましい。また、
ＷＧＳ−８４に対するジオイド面の傾斜方向が判ってい
る場合には、基準点以外に１点の比較点を設定してジオ
イド高を求めればよいが、傾斜方向が事前に判らない場
合には比較点を２点設定し、基準点を含めた３点以上の
ジオイド高に基づいて傾斜方向および傾斜角度θを求め
ればよい。The inclination angle θ can be obtained from a database of the Geospatial Information Authority of Japan. However, since this database contains an error of several meters, it is preferable to perform actual measurement by the above method in order to ensure accuracy. Also,
When the inclination direction of the geoid surface with respect to WGS-84 is known, the geoid height may be obtained by setting one comparison point other than the reference point, but if the inclination direction is not known in advance, the comparison point May be set, and the inclination direction and the inclination angle θ may be obtained based on three or more geoid heights including the reference point.
【００１８】また、前記基地局は正確な位置座標が判っ
ている場所に設置されるものであれば、常設の局であっ
ても臨時に設置される局であってもよい。また、前記基
準点と基地局の設置場所は必ずしも同一である必要はな
い。また、上記説明では特定水準面としてジオイド面
（平均海面）を用いたが、ある標高をもった水準面を特
定水準面としてもよい。The base station may be a permanent station or a temporary station as long as the base station is located at a location where accurate position coordinates are known. Further, the reference point and the installation location of the base station need not always be the same. Although the geoid surface (average sea level) is used as the specific level surface in the above description, a level surface having a certain altitude may be used as the specific level surface.
【００１９】ここで、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位について説明
する。ＲＴＫ−ＧＰＳ測位は相対測位の１方式である。
相対測位は、正確な位置が判っている基地局と測位しよ
うとする地点に設置される測位局とで同じＧＰＳ衛星の
信号を受信し、その搬送波位相のカウント値の差を求め
る。この搬送波位相のカウント値の差が一義的に求めら
れれば、測位局の位置を含む曲面が１つ決定される。同
時に複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信することによ
り、複数の曲面を同時に決定することができ、これら複
数の曲面の交点に測位局を求めることにより移動局の位
置を決定することができる。ＧＰＳ信号の搬送波の波長
は２０センチメートル程度であり、その位相値は１度以
下の精度でカウント（決定）することができるため、こ
の測位を慎重に行うことにより、数センチメートル程度
の精度で測位局の位置を求めることができる。そして、
測位局を正確な位置が判っている場所からスタートし、
搬送波位相のカウント値がサイクルスリップを生じない
ように受信を継続しながら移動させることにより、移動
途中の地点の位置座標データを上記の精度でほぼリアル
タイムに求めることができる。Here, RTK-GPS positioning will be described. RTK-GPS positioning is one type of relative positioning.
In relative positioning, the same GPS satellite signal is received by a base station whose exact position is known and a positioning station installed at a point to be positioned, and the difference between the carrier wave phase count values is determined. If the difference between the count values of the carrier phase is uniquely obtained, one curved surface including the position of the positioning station is determined. By simultaneously receiving signals from a plurality of GPS satellites, a plurality of curved surfaces can be determined at the same time, and a position of a mobile station can be determined by finding a positioning station at the intersection of these plurality of curved surfaces. The carrier wavelength of the GPS signal is about 20 cm, and its phase value can be counted (determined) with an accuracy of 1 degree or less. The position of the positioning station can be obtained. And
Start the positioning station from a place where the exact position is known,
By moving the carrier while continuing reception so that the count value of the carrier phase does not cause a cycle slip, the position coordinate data of the point in the middle of the movement can be obtained almost in real time with the above accuracy.
【００２０】図２にこの発明を水上すなわち水底の測量
に適用した例を示す。この例では特定水準面がジオイド
面（東京平均海面）ではなく、基地局１のＧＰＳアンテ
ナ２の高さの水準面に設定されている。そして、基準点
は基地局１の設置場所と同一地点に設定されている。こ
こで特定水準面と東京平均海面との高度差をＳとし、基
地局１の地点（基準点）における特定水準面とＷＧＳ−
８４との高度差をＧとする。また、特定水準面とＷＧＳ
−８４との傾斜角度をθとする。このθは、図１に示す
方法などにより事前に測定されているものとする。FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to surveying on the water, that is, the bottom of the water. In this example, the specific level surface is not the geoid surface (Tokyo average sea level), but the height level of the GPS antenna 2 of the base station 1. The reference point is set at the same location as the location where the base station 1 is installed. Here, the altitude difference between the specific level surface and the Tokyo mean sea level is defined as S, and the specific level surface at the base station 1 (reference point) and the WGS-
Let G be the height difference from 84. In addition, specific level surface and WGS
The angle of inclination from −84 is θ. It is assumed that θ is measured in advance by the method shown in FIG.
【００２１】測量船３は、船頂にＧＰＳアンテナ４およ
び船底に超音波振動子５を備えている。超音波振動子５
は、超音波を発射するとともにその反射波を受信する。
この発射してから受信するまでの時間差に基づいて直下
の水底６までの距離Ｄが測定される。基地局１と移動局
である測量船３は、同じＧＰＳ衛星の信号を受信するこ
とによって上記ＲＴＫ−ＧＰＳ測位を行い、測量船３
（ＧＰＳアンテナ４）の正確な位置座標データを算出す
る。この演算は測量船３側で行われる。基地局１から測
量船３へは無線で位相積算値が送信される。ＲＴＫ−Ｇ
ＰＳ測位によれば、数センチメートルの高い精度でＧＰ
Ｓアンテナ４の位置を割り出すことができる。割り出さ
れた位置座標データの緯度データ，経度データに基づい
てこのＧＰＳアンテナ４と基地局１（ＧＰＳアンテナ
２）との距離（ＷＧＳ−８４に対する特定水準面の傾斜
方向への方向余弦）Ｌを割り出し、Ｌｔａｎθの演算に
より誤差値ΔＧを算出する。The survey ship 3 has a GPS antenna 4 on the top and an ultrasonic transducer 5 on the bottom. Ultrasonic transducer 5
Emits an ultrasonic wave and receives its reflected wave.
The distance D to the water bottom 6 immediately below is measured based on the time difference between the launch and the reception. The base station 1 and the survey ship 3, which is a mobile station, perform the above-described RTK-GPS positioning by receiving the same GPS satellite signal.
The accurate position coordinate data of the (GPS antenna 4) is calculated. This calculation is performed on the survey ship 3 side. The phase integrated value is wirelessly transmitted from the base station 1 to the survey ship 3. RTK-G
According to PS positioning, GP with high accuracy of several centimeters
The position of the S antenna 4 can be determined. The distance L between the GPS antenna 4 and the base station 1 (GPS antenna 2) (direction cosine with respect to the WGS-84 in the direction of inclination of the specific level surface) L is determined based on the calculated latitude and longitude data of the position coordinate data. Then, an error value ΔG is calculated by calculating Ltanθ.
【００２２】これにより、移動局３のＧＰＳアンテナ４
と基地局１のＧＰＳアンテナ２との高度差ｈは、前記相
対測位によって得られた位置座標データの高度データを
Ｈとして、 ｈ＝Ｇ−Ｈ−ΔＧ で算出することができる。なお、全ての数値をベクトル
で表せば、この式は上記式(1) と同様である。また、測
量船３におけるＧＰＳアンテナ４と超音波振動子５の高
度差Ｆは既知であり、超音波振動子５によって計測され
た水底６までの距離Ｄを適用すれば、特定水準面から水
底６までの高度差Ｅは、 Ｅ＝ｈ＋Ｆ＋Ｄ で算出することができる。ここで、特定水準面と東京平
均海面との高度差Ｓを適用することにより、水底６の深
度ｄは、 ｄ＝Ｅ−Ｓ で算出することができる。Thus, the GPS antenna 4 of the mobile station 3
And the height difference h between the GPS antenna 2 of the base station 1 and the height data of the position coordinate data obtained by the relative positioning can be calculated as If all numerical values are represented by vectors, this equation is the same as the above equation (1). Also, the altitude difference F between the GPS antenna 4 and the ultrasonic transducer 5 in the survey ship 3 is known, and if the distance D to the water bottom 6 measured by the ultrasonic transducer 5 is applied, the height D from the specific level surface to the water bottom 6 The altitude difference E up to can be calculated by E = h + F + D. Here, by applying the altitude difference S between the specific level surface and the Tokyo mean sea level, the depth d of the water bottom 6 can be calculated by d = ES.
【００２３】このように、水準測量が不可能な水上であ
っても、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位を用い、ＷＧＳ−８４と特
定水準面との高度差，傾斜を補正することにより、極め
て高精度の標高（深度）測量が可能になる。As described above, even on the surface where leveling is impossible, the altitude difference and the inclination between the WGS-84 and the specific level surface are corrected by using the RTK-GPS positioning, so that the altitude with extremely high accuracy can be obtained. (Depth) surveying becomes possible.
【００２４】図３は上記基地局１および移動局３の機能
構成を示すブロック図である。基地局１は、前記ＧＰＳ
アンテナ２が接続されたＧＰＳ受信機３０，データ送信
機３１およびメモリ３２を備えている。ＧＰＳ受信機３
０は複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波
位相を積算するカウンタを有している。メモリ３２に
は、図２に示したオフセット値Ｇ，特定水準面と東京平
均海面との高度差Ｓ、傾斜角度θ、傾斜方向およびこの
基地局１の位置座標データなどの参照用データが記憶さ
れている。データ送信機３１は、測量開始時にこのメモ
リ３２の記憶内容を移動局３に送信し、測量中は前記Ｇ
ＰＳ受信機３０の搬送波位相のカウント値を移動局３に
送信する。FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the base station 1 and the mobile station 3. As shown in FIG. The base station 1 uses the GPS
It has a GPS receiver 30, a data transmitter 31, and a memory 32 to which the antenna 2 is connected. GPS receiver 3
0 has a counter for integrating the carrier phase of the GPS signals received from a plurality of GPS satellites. The memory 32 stores reference data such as the offset value G, the altitude difference S between the specific level surface and the Tokyo mean sea level, the inclination angle θ, the inclination direction, and the position coordinate data of the base station 1 shown in FIG. ing. The data transmitter 31 transmits the content stored in the memory 32 to the mobile station 3 at the start of the survey, and the G
The count value of the carrier phase of the PS receiver 30 is transmitted to the mobile station 3.
【００２５】移動局３はデータ受信機４０，ＧＰＳ受信
機４１，水深計測部４２，演算部４３およびメモリ４４
を備えている。データ受信機４０は、測量開始時に基地
局１から送られてくる前記参照用データを受信してメモ
リ４４にセットし、測量中に基地局１から送られてくる
搬送波位相カウント値を受信して演算部４３に入力す
る。測量中はメモリ４４に記憶されている参照用データ
が用いられるため、このメモリ４４が請求項１，請求項
２の記憶手段に対応する。ＧＰＳ受信機４１は、ＧＰＳ
アンテナ４を接続しており、基地局１のＧＰＳ受信機３
０と同様に、複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号
の搬送波位相を積算するカウンタを有している。水深計
測部４２は、上述したように超音波信号を超音波振動子
５から送信し、この超音波信号の水底６の反射波を受信
してその時間差に基づいて水底６までの水深を計測す
る。演算部４３はＧＰＳ受信機４１がカウントした搬送
波位相カウント値，データ受信機４０が受信した基地局
１の搬送波位相カウント値，基地局１の位置座標データ
に基づいて、相対測位を行い、この移動局３の位置座標
を算出する。そして、上述した演算を実行して、深度ｄ
を算出する。算出された深度ｄはそのときの位置座標デ
ータとともにメモリ４４に蓄積される。以上の動作は一
定間隔毎に繰り返して実行される。The mobile station 3 includes a data receiver 40, a GPS receiver 41, a water depth measurement unit 42, a calculation unit 43, and a memory 44.
It has. The data receiver 40 receives the reference data sent from the base station 1 at the start of the survey, sets the reference data in the memory 44, and receives the carrier phase count value sent from the base station 1 during the survey. The data is input to the arithmetic unit 43. Since the reference data stored in the memory 44 is used during the survey, the memory 44 corresponds to the storage unit of the first and second aspects. The GPS receiver 41 has a GPS
The antenna 4 is connected and the GPS receiver 3 of the base station 1
Like 0, it has a counter for integrating the carrier phase of the GPS signals received from a plurality of GPS satellites. The water depth measuring unit 42 transmits the ultrasonic signal from the ultrasonic transducer 5 as described above, receives the reflected wave of the ultrasonic signal from the water bottom 6, and measures the water depth to the water bottom 6 based on the time difference. . The arithmetic unit 43 performs relative positioning based on the carrier phase count value counted by the GPS receiver 41, the carrier phase count value of the base station 1 received by the data receiver 40, and the position coordinate data of the base station 1, and performs this movement. The position coordinates of the station 3 are calculated. Then, the above-described calculation is performed to obtain the depth d.
Is calculated. The calculated depth d is stored in the memory 44 together with the position coordinate data at that time. The above operation is repeatedly executed at regular intervals.
【００２６】なお、上記実施形態では、全ての演算を移
動局４が行う構成になっているため、記憶手段，演算部
ともに移動局に設けられていることになるが、この発明
は、これ以外に、記憶手段，演算部ともに基地局に設け
る構成、記憶手段を基地局に設け、演算部を移動局に設
ける構成、記憶手段を移動局に設け、演算部を基地局に
設ける構成をとることができる。In the above embodiment, since all the operations are performed by the mobile station 4, both the storage means and the operation unit are provided in the mobile station. A configuration in which both the storage means and the calculation unit are provided in the base station, a configuration in which the storage means is provided in the base station, a configuration in which the calculation unit is provided in the mobile station, a configuration in which the storage means is provided in the mobile station, and a configuration in which the calculation unit is provided in the base station. Can be.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上のように請求項１および請求項３の
発明によれば、水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および傾斜角度を考慮してＧＰＳ座標系の位置座標デー
タの高度データをそのエリアで適用されている特定水準
面（ジオイド面など）のローカル高度データに変換する
ことができるため、精度のよい標高（深度）測量をＧＰ
Ｓ測位装置を用いてリアルタイムに行うことができる。As described above, according to the first and third aspects of the present invention, the height data of the position coordinate data of the GPS coordinate system is considered in consideration of the height difference and the inclination angle between the level surface and the GPS-based ellipsoidal surface. Can be converted to local altitude data of a specific level surface (such as a geoid surface) applied to the area, so that accurate elevation (depth) surveying can be performed by GP.
It can be performed in real time using an S positioning device.
【００２８】さらに、請求項２および請求項４の発明に
よれば、上記発明を水上の測量すなわち水底の深度の測
量に適用したことにより、水準測量が不可能な水上であ
っても極めて高精度な測量が可能になる。Further, according to the second and fourth aspects of the present invention, by applying the above invention to surveying on water, that is, measuring the depth of the water bottom, extremely high precision can be obtained even on water where leveling is impossible. Surveying becomes possible.
【図１】この発明の原理を示す図FIG. 1 shows the principle of the present invention.
【図２】この発明の測位方法を海上の水深測量に適用し
た例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example in which the positioning method of the present invention is applied to sea depth measurement.
【図３】この発明に用いられるＧＰＳ測位装置のブロッ
ク図FIG. 3 is a block diagram of a GPS positioning device used in the present invention.
１…基地局、２…ＧＰＳアンテナ、３…移動局（測量
船）、４…ＧＰＳアンテナ、５…超音波振動子、３０…
ＧＰＳ受信機、３１…データ送信機、３２…メモリ、４
０…データ受信機、４１…ＧＰＳ受信機、４２…水深計
測部、４３…演算部、４４…メモリDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base station, 2 ... GPS antenna, 3 ... Mobile station (survey ship), 4 ... GPS antenna, 5 ... Ultrasonic transducer, 30 ...
GPS receiver, 31 data transmitter, 32 memory, 4
0: data receiver, 41: GPS receiver, 42: water depth measurement unit, 43: calculation unit, 44: memory
Claims (4)
ら周期信号を受信してその位相をカウントする基地局
と、 該基地局から所定の範囲を移動し、前記特定のＧＰＳ衛
星から周期信号を受信してその位相をカウントする移動
局と、 を有し、前記基地局および移動局の位相カウント値およ
び前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局の
位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイム
キネマティックＧＰＳ測位システムにおいて、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を記憶した記憶手段
と、 前記算出された移動局の位置座標データおよび前記記憶
手段の記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、
この高度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の
高度データを前記特定水準面を基準とするローカル高度
データに変換する演算部と、 を備えたことを特徴とするリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ測位装置。1. A base station which is installed at a known point and receives a periodic signal from a specific GPS satellite and counts the phase thereof. The base station moves in a predetermined range from the base station and receives a periodic signal from the specific GPS satellite. A mobile station that receives and counts the phase thereof, and calculates the position coordinate data of the mobile station in real time based on the phase count values of the base station and the mobile station and the position coordinate data of the base station. In the real-time kinematic GPS positioning system, a storage in which an altitude difference between a specific level surface and a GPS-compliant ellipsoid surface at a reference point set within the predetermined range and an inclination angle between the specific level surface and a GPS-compliant ellipsoid surface are stored. Means, the specific level plane at the position of the mobile station based on the calculated position coordinate data of the mobile station and the contents stored in the storage means. Calculating the altitude difference between the GPS compliant ellipsoidal surface,
A real-time kinematic GPS positioning device, comprising: an arithmetic unit that converts altitude data in the position coordinate data of the mobile station into local altitude data based on the specific level plane based on the altitude difference. .
ら周期信号を受信してその位相をカウントする基地局
と、 該基地局から所定の範囲の水上を移動し、前記特定のＧ
ＰＳ衛星から周期信号を受信してその位相をカウントす
る移動局と、 を有し、前記基地局および移動局の位相カウント値およ
び前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局の
位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイム
キネマティックＧＰＳ測位システムにおいて、 前記移動局に直下の水深を計測する水深計測手段を設
け、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を記憶した記憶手段
と、 前記算出された移動局の位置座標データおよび前記記憶
手段の記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、
この高度差および前記水深計測手段の計測値に基づいて
前記移動局の位置における前記特定水準面を基準とする
深度データを算出する演算部と、 を備えたことを特徴とするリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ測位装置。2. A base station which is installed at a known point and receives a periodic signal from a specific GPS satellite and counts its phase. The base station moves over water in a predetermined range from the base station, and
A mobile station that receives a periodic signal from a PS satellite and counts the phase thereof; and a position coordinate data of the mobile station based on the phase count value of the base station and the mobile station and position coordinate data of the base station. In a real-time kinematic GPS positioning system that calculates in real time, a depth measurement means for measuring the water depth immediately below the mobile station is provided, and a specific level surface and a GPS-based ellipsoid surface at a reference point set within the predetermined range are provided. Storage means for storing the altitude difference of the mobile station and the inclination angle between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface, and the position of the mobile station based on the calculated position coordinate data of the mobile station and the storage contents of the storage means. Calculating an altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoid surface;
A calculation unit that calculates depth data based on the specific level surface at the position of the mobile station based on the altitude difference and a measurement value of the water depth measurement unit, and real-time kinematic GPS positioning. apparatus.
局から所定の範囲を移動する移動局の双方において、同
一のＧＰＳ衛星から周期信号を受信してその位相をカウ
ントし、これら基地局および移動局の位相カウント値お
よび前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局
の位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイ
ムキネマティックＧＰＳ測位方法が用いられるＧＰＳ測
量方法であって、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶してお
き、前記算出された移動局の位置座標データおよび前記
記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記特定水
準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、この高
度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の高度デ
ータを前記特定水準面を基準とするローカル高度データ
に変換することを特徴とするＧＰＳ測量方法。3. A base station installed at a known point and a mobile station moving within a predetermined range from the base station receive a periodic signal from the same GPS satellite, count the phase thereof, and count these base stations. A GPS surveying method using a real-time kinematic GPS positioning method for calculating the position coordinate data of the mobile station in real time based on the phase count value of the mobile station and the position coordinate data of the base station, wherein the predetermined range The altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface and the inclination angle between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the reference point set in advance are stored in advance, and the calculated position coordinates of the mobile station are stored. Calculating an altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the position of the mobile station based on the data and the stored content; GPS survey method characterized by converting the local altitude data referenced to the specific level surface elevation data in the position coordinate data of the mobile station based on.
局から所定の範囲を移動する移動局の双方において、同
一のＧＰＳ衛星から周期信号を受信してその位相をカウ
ントし、これら基地局および移動局の位相カウント値お
よび前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局
の位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイ
ムキネマティックＧＰＳ測位方法が用いられるＧＰＳ測
量方法であって、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶してお
き、移動局が直下の水深を計測し、前記算出された移動
局の位置座標データおよび前記記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差および前記水深計測
手段の計測値に基づいて前記移動局の位置における前記
特定水準面を基準とする深度データを算出することを特
徴とするＧＰＳ測量方法。4. A base station installed at a known point and a mobile station moving within a predetermined range from the base station receive a periodic signal from the same GPS satellite, count the phase thereof, and count these base stations. A GPS surveying method using a real-time kinematic GPS positioning method for calculating the position coordinate data of the mobile station in real time based on the phase count value of the mobile station and the position coordinate data of the base station, wherein the predetermined range The altitude difference between the specific level surface and the GPS-based ellipsoidal surface at the reference point set within and the inclination angle between the specific level surface and the GPS-compliant ellipsoidal surface are stored in advance, and the mobile station measures the water depth immediately below. The specified level plane and the GPS-based ellipsoidal plane at the position of the mobile station based on the calculated position coordinate data of the mobile station and the stored content. Calculating a height difference, GPS surveying method and calculates the depth data referenced to the specific level surface at this altitude difference and the position of the mobile station based on the measurement values of the depth measuring unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20694196A JPH1048321A (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Apparatus and method for surveying real time kinematic gps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20694196A JPH1048321A (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Apparatus and method for surveying real time kinematic gps |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048321A true JPH1048321A (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=16531579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20694196A Pending JPH1048321A (en) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | Apparatus and method for surveying real time kinematic gps |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1048321A (en) |
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1996
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