范麗麗
(巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆 庫(kù)爾勒 841000)
隨著我國(guó)城市測(cè)繪工程的不斷發(fā)展,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)技術(shù)以其高效率、全天候、高精度的優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用在城市測(cè)繪中。城市測(cè)繪主要是對(duì)城市土地以及相關(guān)工程中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,其對(duì)城市建筑起到了輔助作用。RTK高精度測(cè)量需要采用載波相位差分系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)RTK高精度的實(shí)時(shí)定位。RTK技術(shù)因其精度高、可靠性高、覆蓋范圍廣而被廣泛地用于城市測(cè)量,我國(guó)城市化進(jìn)程迅猛,城市基礎(chǔ)設(shè)施的測(cè)繪技術(shù)已成為其重要組成部分,因此,在城市測(cè)繪工程中,RTK技術(shù)對(duì)于城市的建設(shè)與發(fā)展至關(guān)重要[1]。
1.1.1 RTK技術(shù)
基于載波相位差分技術(shù)的RTK技術(shù),可以確保城市建設(shè)信息的安全。載波相位差分技術(shù)是目前GPS應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。本系統(tǒng)的主要工作是通過(guò)參考平臺(tái)獲取載波相位,并將其傳輸至手機(jī)進(jìn)行分析。載波相位差分技術(shù)是基于參考站和移動(dòng)站來(lái)獲取和分析衛(wèi)星信號(hào)。其中,參考站使用數(shù)據(jù)鏈接來(lái)傳輸觀測(cè)站的坐標(biāo)信息和觀測(cè)結(jié)果。對(duì)于RTK技術(shù)來(lái)說(shuō),較為常見(jiàn)的技術(shù)為GPS技術(shù)。RTK測(cè)量技術(shù)是根據(jù)載波相位來(lái)確定被測(cè)目標(biāo),然后在時(shí)間上精確地調(diào)節(jié)各個(gè)城市的觀測(cè)數(shù)據(jù),最后實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的精確測(cè)量。RTK測(cè)量系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備、接收機(jī)和應(yīng)用軟件。RTK技術(shù)在工程實(shí)踐中的核心是數(shù)據(jù)的傳輸,同時(shí)也會(huì)對(duì) RTK的測(cè)量結(jié)果造成一定影響。傳輸系統(tǒng)包括參考站和無(wú)線電臺(tái),通過(guò)無(wú)線基站對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,然后通過(guò)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄S密浖?。RTK技術(shù)在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),但其精度比GPS高。在城市測(cè)繪過(guò)程中,如果要加強(qiáng)RTK技術(shù)的應(yīng)用,就必須通過(guò)GPS,建立基準(zhǔn)站,其他的作為移動(dòng)站。RTK技術(shù)具有處理速度快、精度高、受外界影響小、可操作等特點(diǎn),在測(cè)繪中得到了廣泛應(yīng)用。
1.1.2 RTK技術(shù)優(yōu)勢(shì)
RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)使其應(yīng)用日益廣泛。首先,RTK技術(shù)具有較高的運(yùn)行效率。其次,RTK技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)移動(dòng)站的聯(lián)合測(cè)繪功能。要達(dá)到這一目的,只需要滿足電磁波可見(jiàn)性和空中交會(huì)兩個(gè)方面的要求,可以有效地避免對(duì)數(shù)據(jù)信息的影響[2]。其次,RTK技術(shù)不受外界限制,對(duì)各種氣象條件的繪圖、繪制具有較強(qiáng)的可操作性。最后,RTK技術(shù)不需要人工控制,有利于節(jié)省人力、財(cái)力,RTK技術(shù)快速、高效,再次監(jiān)測(cè)只需1~2人即可完成。此外,城市測(cè)繪項(xiàng)目可以利用多個(gè)移動(dòng)站同時(shí)進(jìn)行測(cè)繪,可以顯著提高測(cè)繪速度和效率。
通過(guò)對(duì)地理信息的采集和更新,為城市的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。城市測(cè)繪工程的應(yīng)用范圍包括:測(cè)繪、城市區(qū)域規(guī)劃和土地測(cè)繪。測(cè)量和測(cè)繪包括變形測(cè)量、地形測(cè)量和測(cè)繪。技術(shù)測(cè)量網(wǎng)是一個(gè)具有代表性的技術(shù)控制網(wǎng),能夠方便地對(duì)設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,減少測(cè)量、測(cè)繪誤差。
(1)GPS自身的影響。在城市測(cè)繪過(guò)程中,GPS自身起著非常重要的作用,它可以快速接收信號(hào),但GPS自身的功率較低,當(dāng)遇到障礙物時(shí),會(huì)降低穿透障礙物的能力,從而影響其系統(tǒng)的正常運(yùn)行,干擾工作。另外,人們?cè)谌粘I钪校苌偈褂肎PS,因此,GPS在使用過(guò)程中,無(wú)法應(yīng)用于森林、深水區(qū)等惡劣自然環(huán)境。
(2)RTK技術(shù)自身。該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中,對(duì)于自身的周圍環(huán)境有一定的要求。在應(yīng)用過(guò)程中,基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間沒(méi)有障礙物的存在,因此,RTK的作用距離與基準(zhǔn)站自身的高度存在一定的關(guān)系,相關(guān)測(cè)繪員要綜合考慮多方面的因素,才能有效保證數(shù)據(jù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性。
(1)城市測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)必須要結(jié)合城市自身的環(huán)境進(jìn)行分析,并明確坐標(biāo)參數(shù)、正確確定城市測(cè)繪項(xiàng)目GPS控制點(diǎn)、科學(xué)投影[3]。
(2)在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí),該技術(shù)可以精確地測(cè)量坐標(biāo)值,大部分城市繪圖都是以局部獨(dú)立坐標(biāo)作為坐標(biāo)處理的基準(zhǔn)。在這種情況下,RTK技術(shù)的應(yīng)用是根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)變換WGS坐標(biāo)。
(3)為了提高RTK技術(shù)的應(yīng)用效率,在進(jìn)行城市測(cè)繪時(shí),需要利用參考站GPS設(shè)備和移動(dòng)站GPS設(shè)備來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。
(4)RTK技術(shù)的應(yīng)用要求在城市測(cè)繪項(xiàng)目中合理設(shè)置參考站,保證參考站可以接收5個(gè)以上的衛(wèi)星信息,參考站的接收頻率要符合城市制圖標(biāo)準(zhǔn),保證RTK技術(shù)資料的準(zhǔn)確性。
2.2.1 了解待測(cè)區(qū)
在城市測(cè)繪工程中,要對(duì)每個(gè)位置進(jìn)行了解,充分了解被測(cè)的區(qū)域地形,從而保證被測(cè)區(qū)域周圍地形是開(kāi)放的,不能有阻擋視野的高樓大廈。RTK技術(shù)還具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性,較好的環(huán)境待測(cè)可以提高RTK技術(shù)的觀測(cè)效率。
2.2.2 確定轉(zhuǎn)化參數(shù)
對(duì)城市測(cè)繪工程測(cè)量區(qū)域的控制,必須合理確定轉(zhuǎn)換參數(shù),準(zhǔn)確維護(hù)WGS坐標(biāo),設(shè)置測(cè)點(diǎn)和四等水準(zhǔn)路線,確定日期點(diǎn)坐標(biāo)。城市測(cè)繪項(xiàng)目必須進(jìn)行工程預(yù)防,控制點(diǎn)測(cè)量后,根據(jù)測(cè)量值大小,確定控制點(diǎn)后,城市測(cè)繪項(xiàng)目可進(jìn)行坐標(biāo)化[4]。
全球定位功能是該技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)之一,它可以對(duì)城市測(cè)繪工程進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),記錄城市地區(qū)的環(huán)境和地形等數(shù)據(jù),而且在跟蹤過(guò)程中可以檢索、正確地分析和處理信息。相對(duì)于傳統(tǒng)的人工檢測(cè),RTK技術(shù)更加準(zhǔn)確、高效,更有利于城市測(cè)繪監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步。
實(shí)時(shí)監(jiān)控是城市測(cè)繪工程中的重要應(yīng)用技術(shù)之一,它有效地改變了傳統(tǒng)的測(cè)量方式,加強(qiáng)了城市測(cè)繪中記錄結(jié)果的準(zhǔn)確性,同時(shí)也能減少測(cè)量誤差的出現(xiàn),增加了辦公效率。然而,傳統(tǒng)的測(cè)量方法很難發(fā)現(xiàn)測(cè)繪中的誤差,RTK技術(shù)可以立即制定出解決方案,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以更好地加強(qiáng)測(cè)繪工程質(zhì)量。如在橋梁基礎(chǔ)施工中,樁距是一個(gè)重要內(nèi)容。利用RTK技術(shù),可以跟蹤施工過(guò)程中的所有信息和數(shù)據(jù),控制錯(cuò)誤,幫助員工制定完善措施,避免重大失誤。
在市政工程制圖過(guò)程中,各單位必須共同確定坐標(biāo)變換參數(shù)。在RTK制圖中,必須提供坐標(biāo)系,坐標(biāo)系是傳統(tǒng)測(cè)繪GPS城市工程測(cè)繪的重要內(nèi)容。所以,在建設(shè)工程中,測(cè)量模擬的精度尤為重要,這就是在采集數(shù)據(jù)和坐標(biāo)確定過(guò)程中選擇多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的原因。
精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)和參數(shù)是城市測(cè)繪工程工作內(nèi)容之一,因此,必須進(jìn)行精確的坐標(biāo)調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換,這是我國(guó)城市測(cè)繪無(wú)法做到的。在進(jìn)行測(cè)試過(guò)程中,觀測(cè)坐標(biāo)是局部坐標(biāo)的測(cè)試方法。與實(shí)時(shí)坐標(biāo)相比,局部坐標(biāo)與實(shí)時(shí)坐標(biāo)無(wú)關(guān),精度較低,為了有效地進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,RTK技術(shù)主要采用以下方法。
(1)設(shè)置全球定位控制點(diǎn)。在確定坐標(biāo)后,要對(duì)所給區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一組織,確定WGS坐標(biāo)和繪圖目標(biāo)區(qū)域坐標(biāo),促進(jìn)相關(guān)參數(shù)的有效轉(zhuǎn)換。(2)合理選擇基準(zhǔn)點(diǎn)。該坐標(biāo)點(diǎn)的設(shè)置,主要設(shè)置在大范圍內(nèi)。根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn),確定WGS的坐標(biāo)位置,并根據(jù)坐標(biāo)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)容的分析,在此基礎(chǔ)上,繪圖人員可對(duì)WGS坐標(biāo)進(jìn)行重繪,從而實(shí)現(xiàn)更好的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
因此,在應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行繪圖設(shè)計(jì)時(shí),要精確地確定坐標(biāo),并做好數(shù)據(jù)之間的記錄,以做到坐標(biāo)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。在實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中,通常采用兩種方式,例如首先確定全局位置控制點(diǎn),使其在測(cè)繪范圍內(nèi)均勻分布,再定義兩個(gè)坐標(biāo),即WGS坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo),完成參數(shù)變換。其次,選擇日間位置,主要是長(zhǎng)視位置,再根據(jù)日期點(diǎn)選擇和清除WGS坐標(biāo),并對(duì)WGS坐標(biāo)進(jìn)行排序,其中有些坐標(biāo)與整體坐標(biāo)相差較大,因此,用這種方法,也可以通過(guò)分別繪制WGS坐標(biāo),實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。
在城市測(cè)繪工程領(lǐng)域,RTK技術(shù)的應(yīng)用還包括以下幾方面。
3.4.1 控制測(cè)量
RTK技術(shù)解決了傳統(tǒng)測(cè)量(包括控制點(diǎn))的缺點(diǎn),降低了誤差,提高了測(cè)量精度。例如,采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的精確測(cè)量,可以使每厘米的測(cè)量精度得到提高。RTK技術(shù)可有效降低不同位置的測(cè)量誤差,保證工程控制的準(zhǔn)確性。從這一點(diǎn)可以看出RTK技術(shù)在監(jiān)測(cè)方面的優(yōu)勢(shì),既可以保證工作的高效性,又可以大大提高測(cè)量精度,具有一定的推廣價(jià)值。
3.4.2 碎部測(cè)量
從目前的城市發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,城市建筑既有新建的,也有舊有的,有改善的。因此,測(cè)量人員必須進(jìn)行測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新。通過(guò)RTK技術(shù),實(shí)現(xiàn)了一次單機(jī)操作,簡(jiǎn)化了整個(gè)過(guò)程。在具體的測(cè)量和測(cè)繪中,采用內(nèi)置的參考站點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,將所得的數(shù)據(jù)和精度輸入到測(cè)點(diǎn)編碼中,實(shí)現(xiàn)了一定的距離。然后,通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理軟件,可以自動(dòng)地生成城市的測(cè)量結(jié)果。
3.4.3 定線測(cè)量
定線測(cè)量的重點(diǎn)在于精確地測(cè)量軌道中心的起點(diǎn)、折點(diǎn)、終點(diǎn)以及所有直線的附加點(diǎn)。RTK技術(shù)不能在點(diǎn)間光作用下進(jìn)行定位,并能實(shí)時(shí)地進(jìn)行定位,因此可以與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較。在此基礎(chǔ)上,工作人員可以提高測(cè)量精度,而在完成任務(wù)后,最佳方法是在相同的參考位置進(jìn)行RTK的線性疊加。在此期間,若參考值發(fā)生變化,工作人員將改變時(shí)間的方式,并根據(jù)不同的測(cè)量結(jié)果,將限差控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
3.4.4 用地測(cè)量
根據(jù)目前的情況,RTK技術(shù)在地表測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用。RTK技術(shù)是一種以土地使用為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù),它可以精確獲取用地面積、建筑面積等各項(xiàng)指標(biāo),以達(dá)到動(dòng)態(tài)識(shí)別的目的,極大地增強(qiáng)了土地使用效率。
將RTK技術(shù)應(yīng)用于城市測(cè)繪工程中,要注重城市中的環(huán)境應(yīng)用。在測(cè)繪過(guò)程中,測(cè)繪人員要對(duì)測(cè)繪位置的地理環(huán)境和內(nèi)容進(jìn)行深入分析,并根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)信息確定建筑物名稱,并在此基礎(chǔ)上設(shè)定若干主機(jī)參數(shù),合理轉(zhuǎn)換坐標(biāo),控制全球位置控制點(diǎn)及粒度,提高工程測(cè)繪的精度[5]。
為了保證獲得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠,在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、繪圖時(shí),還需要配備相應(yīng)的外部設(shè)備,如繪圖站的繪圖裝置。運(yùn)用RTK技術(shù)繪制城市繪圖和繪圖數(shù)據(jù),需要大量外部設(shè)備,例如參照站繪圖過(guò)程中使用的設(shè)備,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和安全性。因此,在RTK技術(shù)使用過(guò)程中,要利用外部設(shè)備的優(yōu)勢(shì),計(jì)算相關(guān)測(cè)繪工程的數(shù)據(jù),從而增加監(jiān)測(cè)和測(cè)繪效率的不斷提高。另外,周邊模糊度的精確計(jì)算也大大提高了制圖效率。員工必須從實(shí)際測(cè)試環(huán)境出發(fā),在測(cè)繪過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí),要以員工為目標(biāo)。由于參考點(diǎn)位于坐標(biāo)系內(nèi),在進(jìn)行測(cè)繪過(guò)程中,存在一定的困難,因此,測(cè)繪工作人員要結(jié)合被測(cè)繪的區(qū)域進(jìn)行工作測(cè)量,同時(shí)這也是在測(cè)繪工作中的重要依據(jù),只有結(jié)合測(cè)繪區(qū)域的位置和地理優(yōu)勢(shì)才能不斷增加無(wú)線電自身的覆蓋位置,減少無(wú)線電的干擾。
基準(zhǔn)站工序的安裝,主要是在控制點(diǎn)進(jìn)行,啟動(dòng)設(shè)備后,首先輸入預(yù)設(shè)的天線高度和控制點(diǎn)的數(shù)值參數(shù),在特定的環(huán)境下,還必須規(guī)定控制點(diǎn)的高度和水準(zhǔn)儀的具體坐標(biāo)參數(shù),使接收設(shè)備能準(zhǔn)確地到達(dá)5顆以上的衛(wèi)星信號(hào),同時(shí)建立一個(gè)移動(dòng)臺(tái),確保接收到的指示燈的接收范圍符合既定標(biāo)準(zhǔn)。
在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí),要科學(xué)合理地采用局部坐標(biāo),并與RTK系統(tǒng)確定的協(xié)調(diào)參數(shù)進(jìn)行比較,確保RTK技術(shù)所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)測(cè)量結(jié)果達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可進(jìn)行實(shí)時(shí)更新、返回信息、用計(jì)算機(jī)處理、制圖文檔,并完成RTK技術(shù)的采集、制圖等工作。
在建筑工程仿真中,需要精確地測(cè)量規(guī)劃區(qū)域和擬建區(qū)域。近年來(lái),隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,測(cè)圖控制點(diǎn)受到許多因素的影響,這些因素不僅加速了技術(shù)測(cè)繪的過(guò)程,也提高了控制點(diǎn)測(cè)繪的精度,即控制點(diǎn)高,數(shù)據(jù)采集時(shí)間長(zhǎng),處理時(shí)間長(zhǎng)。RTK測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用可以真實(shí)地反映定位結(jié)果,提高工作效率和質(zhì)量,減少工作量,提高測(cè)繪精度。
在城市規(guī)劃測(cè)繪中,采用RTK制圖必須選擇基準(zhǔn)點(diǎn),以保證數(shù)據(jù)傳輸順暢。選擇時(shí)間點(diǎn)時(shí),必須做好以下幾方面的工作:(1)選擇時(shí)間點(diǎn)時(shí),可以將時(shí)間點(diǎn)設(shè)定在未知點(diǎn)或已知地點(diǎn);(2)為保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,往往將數(shù)據(jù)點(diǎn)設(shè)置在已知位置。選好基準(zhǔn)點(diǎn),地形高,視野開(kāi)闊,所選地點(diǎn)周圍沒(méi)有無(wú)線電臺(tái),防止無(wú)線電干擾接收信號(hào);(3)參考點(diǎn)可安裝GPS反射器,確保數(shù)據(jù)傳輸順暢,避免其他因素對(duì)參考點(diǎn)的干擾;(4)無(wú)線電競(jìng)賽臺(tái)一般設(shè)在接收端,避免衛(wèi)星盲區(qū)。
首先RTK技術(shù)可以廣泛用于多種地形,特別是開(kāi)闊地區(qū),突破了傳統(tǒng)的基于控制點(diǎn)向遠(yuǎn)點(diǎn)的地圖測(cè)繪方式。RTK技術(shù)用于地形測(cè)量,使其對(duì)測(cè)點(diǎn)的依賴程度大為降低。RTK技術(shù)能夠直接穿越山區(qū)溝壑等地形,無(wú)需考慮控制點(diǎn)的可視范圍,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,減輕了工作負(fù)擔(dān),提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和工作效率。另外,在地形復(fù)雜,建筑密度大,衛(wèi)星信號(hào)受限的地區(qū),需要采用傳統(tǒng)的數(shù)字測(cè)量?jī)x。但RTK并不受測(cè)區(qū)的限制,也不受測(cè)區(qū)的透明度限制,可以按照測(cè)量和繪圖的需要,將基控點(diǎn)放置在適當(dāng)?shù)慕ㄖ小?/p>
綜上所述,RTK技術(shù)越來(lái)越多地被用于城市測(cè)繪。RTK技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)的城市建設(shè),對(duì)提高測(cè)繪工作的工作效率具有重要意義。隨著我國(guó)城市測(cè)繪工程的不斷發(fā)展下,RTK技術(shù)以其高效率、全天候、高精度、處理速度快、受外界影響小、可操作等優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用在城市測(cè)繪中,為城市建設(shè)提供良好的基礎(chǔ)。目前RTK技術(shù)在實(shí)踐中尚有一些問(wèn)題,需要對(duì)其進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的對(duì)策,以避免其潛在的危險(xiǎn),提高整體水平,為未來(lái)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。