RTK測(cè)量技術(shù)在基礎(chǔ)控制測(cè)量的應(yīng)用與體會(huì)

黃良 饒燁

1 概述

隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展,GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛,從常規(guī)的靜態(tài)(快速靜態(tài))測(cè)量在高等級(jí)控制網(wǎng)到采用RTK技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量領(lǐng)域。但如何代替常規(guī)導(dǎo)線施測(cè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn),一直是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。本文結(jié)合某測(cè)區(qū)采用靜態(tài)GPS和RTK測(cè)量技術(shù)施測(cè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的結(jié)果對(duì)比,認(rèn)為通過(guò)采取一定的觀測(cè)措施,采用RTK測(cè)量技術(shù)施測(cè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn),其結(jié)果完全可以滿(mǎn)足城市測(cè)量規(guī)范中一級(jí)導(dǎo)線的精度要求,與傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量相比能夠極大提高工作效率。

2 RTK測(cè)量原理

RTK技術(shù)是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的,基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)將采集的載波相位觀測(cè)量及測(cè)站坐標(biāo)信息一同發(fā)送給流動(dòng)站,流動(dòng)站在接收GPS衛(wèi)星載波相位的同時(shí),接收來(lái)自基準(zhǔn)站的載波位置信息,并組成相位差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,實(shí)時(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。

3 RTK測(cè)量技術(shù)施測(cè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)

在已知點(diǎn)設(shè)置GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站,輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)和轉(zhuǎn)換參數(shù)等信息,啟動(dòng)基準(zhǔn)站,其他GPS接收機(jī)作為流動(dòng)站架設(shè)在若干待測(cè)點(diǎn)上,輸入和基準(zhǔn)站一樣的轉(zhuǎn)換參數(shù)等數(shù)據(jù),開(kāi)始RTK測(cè)量。流動(dòng)站接收到來(lái)自基準(zhǔn)站一樣的轉(zhuǎn)換參數(shù)等數(shù)據(jù),開(kāi)始RTK測(cè)量。流動(dòng)站接收到來(lái)自基準(zhǔn)站和GPS衛(wèi)星的信息后,流動(dòng)站自動(dòng)求解整周模糊度進(jìn)行初始化,初始化成功后可實(shí)時(shí)求解出流動(dòng)站的厘米級(jí)坐標(biāo)。

4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的解算

GPS衛(wèi)星觀測(cè)采用的坐標(biāo)系統(tǒng)為世界大地坐標(biāo)系(WGS-84),而城市測(cè)量一般采用地方平面直角坐標(biāo)系,需要求解兩套坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。解算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法有兩種:第一種是若測(cè)區(qū)已進(jìn)行過(guò)靜態(tài)GPS測(cè)量,可以直接將控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)直接輸入RTK手簿求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。第二種方法是流動(dòng)站逐一到各個(gè)已知點(diǎn)上先采集WGS-84坐標(biāo),再輸入對(duì)應(yīng)的地方坐標(biāo),通過(guò)點(diǎn)校正擬合出轉(zhuǎn)換參數(shù)。本測(cè)區(qū)我院剛布設(shè)過(guò)靜態(tài)GPS測(cè)量,故此采用第一種辦法直接求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

本測(cè)區(qū)共布設(shè)了20個(gè)靜態(tài)GPS點(diǎn),從中選擇分布均勻的12個(gè)點(diǎn)作為求解參數(shù)使用,其余8個(gè)點(diǎn)作為檢校點(diǎn)位精度使用。

5 RTK測(cè)量技術(shù)要求

為保證RTK作業(yè)精度,提高成果可靠性,在作業(yè)過(guò)程中注意了以下幾個(gè)方面:

1)基準(zhǔn)站位置選擇。用電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),基準(zhǔn)站應(yīng)選在測(cè)區(qū)相對(duì)較高的位置,用移動(dòng)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),基準(zhǔn)站必須選擇在測(cè)區(qū)移動(dòng)通信信號(hào)接收良好的位置。

2)流動(dòng)站技術(shù)要求。RTK流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)應(yīng)采用三角架或強(qiáng)制對(duì)中桿,確保定位瞬間處于水平靜止?fàn)顟B(tài),每次觀測(cè)歷元數(shù)不小于15個(gè),采樣間隔為1 s,有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)不少于5個(gè),PDOP值不大于6。

3)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求。每個(gè)流動(dòng)站要求初始化二次觀測(cè),水平殘差和垂直殘差小于2 cm,取兩次中數(shù)作為最終結(jié)果。

6 RTK測(cè)量精度分析

1)檢查測(cè)區(qū)內(nèi)參與坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換的控制點(diǎn)殘差。水平殘差值在 0.004～0.015之間,垂直殘差值在 0.01～0.021之間,表明坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)擬合精度較高。8個(gè)未參與求參的已知點(diǎn)坐標(biāo)與RTK測(cè)量坐標(biāo)相比,最大誤差Δx=0.017 m,Δy=0.012 m,精度良好。

2)采用不同測(cè)量手段取得的坐標(biāo)比較。為分析RTK測(cè)量點(diǎn)的真實(shí)精度,本測(cè)區(qū)隨機(jī)抽取了24個(gè)RTK點(diǎn)采用靜態(tài)GPS觀測(cè)組成靜態(tài)GPS網(wǎng),坐標(biāo)平差結(jié)果和RTK成果比較,最大誤差Δx=0.019 m,Δy=0.016 m,大部分點(diǎn)位誤差在1 cm 內(nèi)。

3)RTK高程與四等水準(zhǔn)高程比較。為分析RTK測(cè)量點(diǎn)的高程精度,本測(cè)區(qū)隨機(jī)布設(shè)了四條四等水準(zhǔn)附合線路,共聯(lián)測(cè)RTK測(cè)量點(diǎn)52個(gè),其高程互差呈現(xiàn)偶然性,最大偏差0.024 m,最小為0.007 m。

4)分析結(jié)果。從以上數(shù)據(jù)可以看出,RTK測(cè)量點(diǎn)的平面坐標(biāo)精度完全可以滿(mǎn)足一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的精度要求,高程精度只要高程點(diǎn)分布均勻,密度適中,可以達(dá)到四等水準(zhǔn)的精度要求。

7 結(jié)語(yǔ)

RTK技術(shù)施測(cè)一級(jí)導(dǎo)線與傳統(tǒng)導(dǎo)線方式、GPS靜態(tài)測(cè)量方式相比,作業(yè)效率高,精度符合要求。只要在作業(yè)過(guò)程中采取有效措施,嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè),加強(qiáng)成果復(fù)檢,完全可以替代常規(guī)導(dǎo)線或靜態(tài)GPS方式施測(cè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)。

[1]周忠漠.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用[M].北京:測(cè)繪出版社,2000.

[2]陳建兵,王 俊.淺談GPS RTK在地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(14):359-360.