GPS—RTK技術(shù)在像片控制測(cè)量中的應(yīng)用

趙永斌

[摘要]隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，GPS開始被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)測(cè)繪領(lǐng)域，而RTK技術(shù)是一種定位更加精準(zhǔn)的測(cè)量方法，因此它的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的又一大突破，為各種控制測(cè)量提供了新的思路。

[關(guān)鍵詞]GPS RTK 像控點(diǎn)測(cè)量 基準(zhǔn)站 轉(zhuǎn)換參數(shù)

[中圖分類號(hào)] P228.4 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-139-1

0前言

隨著GPS—RTK技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其在測(cè)繪領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)越性。雖然GPS—RTK技術(shù)在測(cè)量上具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際操作中，操作也并不復(fù)雜，測(cè)量人員并不需要非常專業(yè)的測(cè)量知識(shí)，就可以完成測(cè)量工作。RTK技術(shù)的出現(xiàn)，是GPS應(yīng)用的又一大突破，為各種控制測(cè)量提供了新的思路，其不僅能達(dá)到像控點(diǎn)的精度要求，還能減少測(cè)量用時(shí)，與常規(guī)方法相比具有很大的優(yōu)越性，展示了RTK在航測(cè)中的廣泛應(yīng)用前景。

1像控點(diǎn)測(cè)量方法

（1）①導(dǎo)線法。較長(zhǎng)路線采用復(fù)合導(dǎo)線； 短距離通常采用支導(dǎo)線法。②線形鎖。③交會(huì)法。當(dāng)已知點(diǎn)為三個(gè)時(shí)，采用前方交會(huì)或側(cè)方交會(huì)； 已知點(diǎn)為四個(gè)時(shí)，可以采用后方交會(huì)。④引點(diǎn)法。如果在測(cè)量時(shí)通視不佳則可以選擇引點(diǎn)法。

（2）高程控制點(diǎn)根據(jù)地形條件可以采用：①高程導(dǎo)線；②測(cè)圖水準(zhǔn)和經(jīng)緯儀水準(zhǔn)；③三角高程路線；④獨(dú)立交會(huì)高程點(diǎn)。

（3）上面的幾種像片控制點(diǎn)的測(cè)量方法，是傳統(tǒng)的測(cè)量方法，因此在實(shí)際應(yīng)用中難免會(huì)受到一些限制，具體體現(xiàn)在：①由于高等級(jí)的控制點(diǎn)成果比較少，所以在測(cè)量時(shí)，測(cè)量工作非常困難。②由于大部分像控點(diǎn)一般都是處在通視條件不好的位置，因此在測(cè)量之前必須做相應(yīng)的輔助性工作，使測(cè)量周期延長(zhǎng)，同時(shí)增加了測(cè)量成本。③在通視條件不好的地區(qū)，在一天之內(nèi)可以完成測(cè)量的點(diǎn)非常少，因此前面的幾種測(cè)量方法由于測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，過程繁瑣，無(wú)法滿足工程測(cè)量的用時(shí)要求。

2 RTK原理

RTK技術(shù)的原理是：首先在確定點(diǎn)上布置一臺(tái)GPS接收機(jī)，其目的之一是作為基準(zhǔn)站，同時(shí)將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)存入GPS控制手簿中。還要另外設(shè)置幾臺(tái)GPS接收機(jī)，其目的是作為流動(dòng)站。基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，基準(zhǔn)站接收的信號(hào)會(huì)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，流動(dòng)站將接收的信號(hào)以及基準(zhǔn)站傳過來(lái)的信號(hào)一起再傳輸?shù)娇刂剖植局?，然后?duì)這些信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分及平差處理。通過比較實(shí)時(shí)得到的坐標(biāo)、高程、實(shí)測(cè)精度與預(yù)想中的指標(biāo)相比較，如果達(dá)到了測(cè)量精度的要求，控制手簿將會(huì)對(duì)測(cè)量成果作出評(píng)價(jià)，并提示測(cè)量人員是否接受此次測(cè)量成果，測(cè)量人員接受成果之后，繼而將所測(cè)的坐標(biāo)、高程、精度都記錄下來(lái)。

3技術(shù)要點(diǎn)

3.1基準(zhǔn)站的選擇

在利用RTK技術(shù)進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)，在選擇基準(zhǔn)站時(shí)，應(yīng)確保流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相隔的距離不能過大，理論范圍是5～ 10 km。為了使流動(dòng)站更好地接收來(lái)自基準(zhǔn)站的信號(hào)，兩者之間的天線應(yīng)該滿足“準(zhǔn)光學(xué)通”。在平坦的地區(qū)利用RTK技術(shù)測(cè)量，往往可以成功的完成測(cè)量的工作，但是在一些地形復(fù)雜的地區(qū)，RTK技術(shù)則很難被實(shí)施。

另外為了提高各點(diǎn)與基準(zhǔn)站之間的距離，就要讓其能夠準(zhǔn)光學(xué)通視。在實(shí)際測(cè)量中，可以事先在測(cè)區(qū)內(nèi)布置若干個(gè)控制點(diǎn)，在這些控制點(diǎn)上再架設(shè)基準(zhǔn)站，為了避免衛(wèi)星信號(hào)受測(cè)區(qū)上空各種無(wú)線電的干擾，可以通過提高天線的架設(shè)高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解

在利用RTK技術(shù)測(cè)量時(shí)，假設(shè)選取的坐標(biāo)系是北京54坐標(biāo)系，由于流動(dòng)站獲取的各種坐標(biāo)參數(shù)實(shí)際是高斯平面坐標(biāo)，因此要對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求解。求解的方法具體有如下幾種。①把帶有控制點(diǎn)的WGS- 84坐標(biāo)和北京 54坐標(biāo)結(jié)合起來(lái)，建立一種關(guān)系，然后對(duì)參數(shù)進(jìn)行求解。②測(cè)量人員可以提前通過GPS的控制測(cè)量，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化。③通過投影方式來(lái)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

上述三種方法是較為常見的求解方法，現(xiàn)對(duì)①方法進(jìn)行具體論述。（1）在利用RTK技術(shù)進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站往往設(shè)置在已知的控制點(diǎn)上，于是該點(diǎn)的WGS- 84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)都是已知的，然后把這兩個(gè)坐標(biāo)輸入到控制手簿中，就可以非常容易的獲得轉(zhuǎn)換參數(shù)。此法是在無(wú)WGS- 84坐標(biāo)成果的情況下使用的一種方法?；鶞?zhǔn)站的WGS- 84 坐標(biāo)通過單點(diǎn)定位得到，再用流動(dòng)站到控制點(diǎn)上去采集 WGS- 84 坐標(biāo)， 然后應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取。（2）在一些地形復(fù)雜的區(qū)域，由于并沒有合適的控制點(diǎn)來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)站，這個(gè)時(shí)候就可任意的設(shè)置基準(zhǔn)站的位置，即假想一個(gè)基準(zhǔn)站的北京54坐標(biāo)，其WGS- 84 坐標(biāo)可以直接從測(cè)量手簿里讀取出來(lái)，然后再采集各個(gè)控制點(diǎn)和流動(dòng)站的WGS- 84 坐標(biāo)。由于所有的坐標(biāo)均是假想而來(lái)的，因此在對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求解時(shí)，基準(zhǔn)站就不出現(xiàn)在參數(shù)的求解過程中。

3.3RTK 作業(yè)前的檢驗(yàn)

RTK測(cè)量的可靠性取決于數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動(dòng)站的觀測(cè)環(huán)境。在測(cè)量時(shí)部分?jǐn)?shù)據(jù)信息由于受到干擾被暫時(shí)的遮掩起來(lái)，還有部分?jǐn)?shù)據(jù)信息在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生傳輸錯(cuò)誤造成了誤差，因此在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，真正可以利用的數(shù)據(jù)并不多，因此在測(cè)量之前，必須要對(duì)數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動(dòng)站的觀測(cè)環(huán)境進(jìn)行檢驗(yàn)。在測(cè)量工作開始之前，要對(duì)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的各種設(shè)備的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行檢查，通過反復(fù)的檢查，觀察是否存在設(shè)置問題；觀測(cè)窗口的狀態(tài)檢驗(yàn)、衛(wèi)星數(shù)量要求、衛(wèi)星高度角要求、GDOP值等都需要提前檢驗(yàn)。通過這些檢查，不僅可以發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站中是否存在一些可以避免的設(shè)置錯(cuò)誤，還可以檢驗(yàn)RTK技術(shù)的實(shí)際作業(yè)情況是否滿足像控點(diǎn)的精度要求。

4總結(jié)

隨著GPS—RTK技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其在測(cè)繪領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)越性，因此RTK技術(shù)是一種非常實(shí)用的測(cè)量技術(shù)。RTK技術(shù)在測(cè)量上，操作并不復(fù)雜，測(cè)量人員不需要具備非常專業(yè)的測(cè)量知識(shí)就能完成測(cè)量工作。但是必須要認(rèn)識(shí)到，在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)站的準(zhǔn)確選擇非常的關(guān)鍵。在測(cè)量的時(shí)候，要做好作業(yè)前的檢驗(yàn)工作，保證數(shù)據(jù)鏈的傳輸質(zhì)量和流動(dòng)站的觀測(cè)環(huán)境滿足測(cè)量要求，避免衛(wèi)星信號(hào)受測(cè)量區(qū)域上空各種無(wú)線電的干擾。

參考文獻(xiàn)

[1]劉加收，孟志河，張林杰. GPS RTK技術(shù)在圖根控制測(cè)量中的應(yīng)用探討[J]. 西部探礦工程，2006，S1：138-141.

[2]楊國(guó)林，宋太廣，潘福順，孫曉野. GPS，RTK技術(shù)在像片控制測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2008，05：101-103.

[3]隋宏大，聶敏莉，羅旭，董斌，馮仲科，蔡華利，王佳. GPS-RTK技術(shù)在城市測(cè)量中的應(yīng)用及質(zhì)量控制[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，S1：157-162.

[4]魯鐵定，周世健，俞肖虹. GPS RTK技術(shù)在像片控制測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 礦山測(cè)量，2003，04：18-19+26.