应用RTK进行地籍图根控制测量

薛晋龙

中国冶金地质总局第三地质勘查院山西太原030002

摘要：随着科学技术的迅猛发展,信息技术的迅速普及,GPS技术、GPS实时动态载波相位差分测量RTK(Rea1TimeKinematic)技术进入实用阶段。GPSRTK技术可以完成其它GPS作业模式可以完成的测量任务,作业周期短,不受气象条件的约束,同时还能完成许多传统测量技术无法完成的测量项目,已经被用户所接受。但GPSRTK测量应用的效率仍然会涉及到RTK有效测程问题、初始化速度问题、成果的可靠性问题和长距离数据通信等问题。

关键词:GPS-RTK控制测量精度

1RTK概论

1.1RTK的工作原理

RTK定位测量通常是由一个基准站和一个或多个流动站组成,接收机之间建立实时数据通讯。开始作业时,流动站首先依次在两个或两个以上已知点上进行测量,通过实时数据传输,和基准站观测数据进行差分处理,得到流动站与基准站之间的高精度GPS基线向量。同时,利用已知点之间GPS基线向量(间接基线)及已知坐标数据,求得GPS三维基线向量转换到当地坐标系统三维基线向量的转换参数,及基准点的当地坐标,这个过程称为初始化。初始化完成后即可开始测量。流动站到待测点上,通过与基准站观测数据的实时差分处理,求得基准站到流动站的高精度的当地坐标系统三维坐标差。

1.2RTK测量系统的组成

RTK测量系统一般由以下三部分组成:GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。其基本组成至少需要一个基准站和一个流动站。

2RTK测量实例

2.1测区范围概况

测区测区多为居民区及工厂,西边较少部分临山。总体上测区地势较为平坦、建筑物平均高度较低。海拔1900m～2000m左右。测区共有四个街区,上百家大小单位,近七个村庄。在进行测量工作前,收集了测区相应的资料。收集到测区范围内及其周边41个I级导线点成果(高程为三等水准成果)。在本次测绘工作中平面采用2004广州坐标系;高程采用1985国家高程基准。采用的主要仪器设备主要有:“1+2”双频trimble5700GPS-RTK、徕卡TCR802全站仪一台、拓普康全站仪GTS-300两台、笔记本电脑6台等。

2.2RTK测量的具体步骤

(1)架设基准站。

在进行RTK图根测量中,首先进行基准站假设,基准站架设点必须满足以下要求。

①基准站周围要视野开阔,卫星截止高度角应超过15度,周围无信号发射物(大面积的水域、大型建筑物等),以减少多路径效应干扰。并且要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。②基准站应尽量架设于测区内相对制高点上,以方便传播差分改正信号。③基准站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200m外,要远离高压输电线、配电线、通讯线50m外。④RTK在作业期间,基准站不能移动或者关机重新启动,如果重新启动必须进行重新校正。⑤基准站连接必须正确,注意蓄电池的正负极。

(2)流动站设置。1个流动站只需1名测量员通过手簿进行测量操作。连接好流动站接收机、天线、测杆后,先进行测量类型,电台的配置,使其与基站无线电连接,输入流动站的天线高,输入观测时间、次数,设置机内精度,机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm,高程中误差±2.0cm,PDOP<6。

(3)校正测量。

由于基准站设置于未知点上,因此必须对已知点进行校正测量,才能在手簿上求解出WGS-84坐标与当地坐标系之间的转换参数。校正点的数量视测区的大小而定,一般取3～6点为宜。在手簿中输入校正点的当地坐标,流动站置于校正点上测量出该点的WGS-84坐标,将所选的校正点逐一测量后,通过手簿上的点校正计算即可求解出转换参数。点校正测量结束后,先在已知点上测量,检查转换参数无误时才能进行新的测量。

(4)图根点控制测量。图根点的布设应该以点组的形式出现,每组应有两个或者三个两两通视的图根点组成,以便于安置全站仪测量时定向和测站检核,图根点之间的距离应随点位而定,一般不超过100m。图根点测量时只需在测站上输入点名、按提示测量存储,正常情况下,5s即可结束一个点的观测。本测区一共布设了287个图根点。

2.3精度分析

在整个测区约6平方公里的范围中,用GPS-RTK一共布设了287个图根点。为了检验RTK图根点的实际精度,RTK测量结束后,用全站仪(徕卡TCR802power2〞)对部分相互通视的点实测检查。在进行全站仪实测过程中,首先边长检查。用I级导线点检查RTK实测图根点,进行边长复测检查。结果见表1。

除了对边长检查外,还对部分图根点与I级导线点进行联测,再对RTK实测图根点进行复测,对复测得到的坐标与RTK实测图根点的测量坐标反算边长、高差比较,得到点位置误差最大误差为4.1cm,高程误差最大为5.9cm结果表明所测点精度良好。因此可以看出,RTK实测精度完全符合图根测量的精度要求。而且RTK测量误差分布均匀,不存在误差积累问题。

3存在问题及解决方法

(1)坐标系的选择对所测成果的精度影响很大。为了得到高精度的测量数据,应根据测区的实际情况求出适合于该测区的坐标系转换参数。参与坐标转换的已知点应在3个以上,且分布要均匀,做到在满足精度要求的情况下,尽可能的减少外业的工作强度。(2)目前,卫星分布的优劣常用PDOP(点位精度衰减因子)值来衡量。PDOP值小则好,PDOP值大则差。在RTK中,PDOP值不宜大于6。地面建筑物和树木等遮挡,将影响到卫星的可见性。当测点靠近房屋或树林时,同步卫星数将急剧下降,卫星图形也将变坏,甚至卫星失锁。最好能选择不同的观测时段进行多次观测或延长观测长度以提高观测精度。(3)基准站的环境和坐标精度对于RTK测量非常重要,它将直接影响到流动站的施测精度和测量速度。如果基准站的坐标精度较差,则全部新点坐标的精度决不会超过基准站。基准站的选择应在尽量高并且视野开阔的地方。

4结论

（1）拥有在彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势,定位精度高,数据安全可靠。(2)RTK图根控制测量与传统的导线测量比较,RTK图根控制测量自动化程度高,实时提供经过检验的成果资料,无需数据后处理。(3)GPS-RTK操作简单,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了劳动效率，(4)精度达到图根点等级要求,而且误差分布均匀,不存在误差积累问题。

参考文献:

[1]张瑜.RTK测量技术及应用[J].现代测绘,2003(1):47-49.