吉安某城市新區(qū)工程測(cè)量實(shí)施研究

摘 要:網(wǎng)絡(luò)RTK的產(chǎn)生，使動(dòng)態(tài)GPS的外業(yè)工作的質(zhì)量和效率得到了很大的提高。與傳統(tǒng)的RTK相比，網(wǎng)絡(luò)RTK不需要自己架設(shè)基準(zhǔn)站，只需要利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)登錄控制中心，即可獲得高精度的定位服務(wù)，操作簡(jiǎn)單快捷。本文以筆者參與的吉安某城市新區(qū)工程測(cè)量項(xiàng)目為工程背景，探討了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用思路，全文基于具體實(shí)例詳細(xì)論述了城市工程測(cè)量的具體流程和需要注意的細(xì)節(jié)，是筆者長(zhǎng)期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，能直接用于指導(dǎo)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)RTK 城市工程測(cè)量 基準(zhǔn)站 測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào):TB22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)03(a)-0089-02

1 GPS網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量技術(shù)

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的基本原理就是:在一個(gè)較為廣闊的區(qū)域均勻、稀疏的布設(shè)若干個(gè)(一般至少3個(gè))固定觀(guān)測(cè)站(稱(chēng)為基準(zhǔn)站)，構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)站網(wǎng)，并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn)，計(jì)算和播發(fā)改正信息，對(duì)該地區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星定位用戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)改正。

其原理借鑒了廣域差分GPS(Wide Area DGPS，即WADGPS)和具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局域差分GPS(Local Area DGPS，即LADGPS)的基本原理和方法。廣域差分GPS采用誤差分離技術(shù)，將GPS定位中的主要誤差源分別加以“模型化”，把偽距誤差分離為衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差和電離層誤差，并產(chǎn)生相應(yīng)的改正數(shù)。用戶(hù)利用廣域差分改正數(shù)改正GPS偽距誤差，以提高導(dǎo)航定位的精度。局域差分GPS(LADGPS)定位系統(tǒng)則向用戶(hù)提供綜合的DGPS改正信息—觀(guān)測(cè)值改正，而不是提供單個(gè)誤差源的改正。與廣域差分GPS和局域差分GPS不同的是，GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)通過(guò)內(nèi)插法或線(xiàn)性組合法求得改正數(shù)，對(duì)載波相位進(jìn)行改正，而非對(duì)偽距或位置進(jìn)行改正。因?yàn)檫@三種類(lèi)型的差分定位中，利用載波相位進(jìn)行的差分定位精度最高。

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)出現(xiàn)以后，很快在實(shí)際中得到應(yīng)用。它已不僅僅屬于GPS的范疇，而是集Internet技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和GPS定位技術(shù)于一身的系統(tǒng)。

2 GPS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的工作過(guò)程

網(wǎng)絡(luò)RTK的產(chǎn)生，使動(dòng)態(tài)GPS的外業(yè)工作的質(zhì)量和效率得到了很大的提高。與傳統(tǒng)的RTK相比，網(wǎng)絡(luò)RTK不需要自己架設(shè)基準(zhǔn)站，只需要利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)登錄控制中心，即可獲得高精度的定位服務(wù)，操作簡(jiǎn)單快捷。

2.1 虛擬參考站的建立和初始化

在野外打開(kāi)GPS接收機(jī)以后，通過(guò)GSM向控制中心(數(shù)據(jù)處理中心)發(fā)送流動(dòng)站的概略坐標(biāo)?？刂浦行脑谑盏酱诵畔⒑?，通過(guò)分析，生成一個(gè)距流動(dòng)站幾米到十幾米的虛擬參考站。此參考站向流動(dòng)站發(fā)送各類(lèi)格式的改正信息，流動(dòng)站在接收到虛擬參考站發(fā)送來(lái)的改正信息后，在很短的時(shí)間內(nèi)變可完成初始化。

2.2 網(wǎng)絡(luò)RTK的數(shù)據(jù)采集

流動(dòng)站完成初始化后，便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。此時(shí)，數(shù)據(jù)的采集方式跟常規(guī)RTK是一致的。只要流動(dòng)站所在位置能同時(shí)觀(guān)測(cè)到至少四顆以上的衛(wèi)星，網(wǎng)絡(luò)RTK就能正常工作以保證其精度。相對(duì)與常規(guī)RTK來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)RTK不需要考慮其與基準(zhǔn)站之間的距離，因?yàn)榱鲃?dòng)站與基準(zhǔn)站之間并沒(méi)有進(jìn)行相互通信，流動(dòng)站所獲得的改正信息，是來(lái)自于控制中心。

2.3 數(shù)據(jù)的處理

網(wǎng)絡(luò)RTK所采集的數(shù)據(jù)的處理方式與常規(guī)RTK所采集的數(shù)據(jù)的處理方式是一樣的。將所測(cè)數(shù)據(jù)下載到電腦中，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)處理軟件所需要的相應(yīng)的格式。如CASS軟件要求文件為(.dat)類(lèi)型。對(duì)于Leica接收機(jī)來(lái)講，在將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦之前，就應(yīng)在手簿上將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其導(dǎo)出到電腦中的數(shù)據(jù)格式為(.txt)。然后可以直接將(.txt)文件轉(zhuǎn)換成(.dat)文件。

3 網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的作業(yè)模式

根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)(RTK GPS)的作業(yè)模式主要有以下幾種:

(1)快速靜態(tài)測(cè)量:這種測(cè)量模式，要求在觀(guān)測(cè)過(guò)程中，綜合的接收基準(zhǔn)站的同步觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的解算整周未知數(shù)和用戶(hù)站的三維坐標(biāo)。而在流動(dòng)過(guò)程中，可以不必保持對(duì)GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。其定位精度可以達(dá)到1-2cm。(2)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量:這種測(cè)量模式，首先要求在某一起始點(diǎn)上進(jìn)行靜止的觀(guān)測(cè)，以便快速解算整周未知數(shù)，達(dá)到完成實(shí)時(shí)初始化的工作。然后再進(jìn)行基準(zhǔn)站和用戶(hù)流動(dòng)站的同步觀(guān)測(cè)，實(shí)時(shí)解算流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。觀(guān)測(cè)過(guò)程中，要求接收機(jī)保持對(duì)所觀(guān)測(cè)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，一旦發(fā)生失鎖現(xiàn)象，就需要重新進(jìn)行初始化工作。目前其定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)。(3)動(dòng)態(tài)測(cè)量:動(dòng)態(tài)測(cè)量模式中，可以選擇靜態(tài)初始化(與準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式的初始化相同)，也可以采用動(dòng)態(tài)初始化技術(shù)(On The Fly，OTF，達(dá)到解算整周未知數(shù)的目的。初始化工作完成后，流動(dòng)站和基準(zhǔn)站的接收機(jī)，就按照預(yù)定的采樣時(shí)間間隔自動(dòng)的進(jìn)行同步觀(guān)測(cè)，實(shí)時(shí)的確定采樣點(diǎn)(流動(dòng)站點(diǎn))的空間位置。其精度也可以達(dá)到厘米級(jí)。

4 城市測(cè)量應(yīng)用實(shí)例

4.1 測(cè)區(qū)概況

某城市新區(qū)是吉安市規(guī)劃建設(shè)的新區(qū)域之一，是今后幾年吉安市城市基礎(chǔ)建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)。該測(cè)區(qū)地勢(shì)相對(duì)平緩，高大建筑物較少，對(duì)視空影響不大。除個(gè)別地方外對(duì)RTK作業(yè)無(wú)大的影響。

4.2 確定轉(zhuǎn)換參數(shù)

為保證轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度，共加進(jìn)5個(gè)高等級(jí)GPS控制點(diǎn)(A，B，C，D，E)，通過(guò)多種點(diǎn)的匹配方案，選擇殘差較少、精度較高的一組參數(shù)為最終啟用參數(shù)(表1)。

4.3 工程應(yīng)用及定位精度比較分析

(1)工程控制測(cè)量和放樣測(cè)量均采用RTK作業(yè)。對(duì)同一觀(guān)測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)間段進(jìn)行重復(fù)RTK測(cè)量，坐標(biāo)較差比較見(jiàn)表2;相鄰觀(guān)測(cè)點(diǎn)間全站儀實(shí)測(cè)距離和RTK實(shí)測(cè)距離進(jìn)行抽樣檢查，結(jié)果見(jiàn)表3。由于采用了殘差較小的參數(shù)控制文件，正式工作之前檢測(cè)已知點(diǎn)，觀(guān)測(cè)時(shí)利用帶對(duì)中桿的三角支架作業(yè)，提高了觀(guān)測(cè)精度。

(2)測(cè)區(qū)位于吉安市東南方向，測(cè)區(qū)地勢(shì)平坦，多路徑效應(yīng)小，大車(chē)路縱橫交錯(cuò)，交通極為便利，適合RTK作業(yè)。重復(fù)測(cè)量同觀(guān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)較差統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表4;相鄰觀(guān)測(cè)點(diǎn)間全站儀實(shí)測(cè)和RTK實(shí)測(cè)距離抽樣檢查，見(jiàn)表5。

根據(jù)工作應(yīng)用來(lái)看，RTK作業(yè)既可以實(shí)時(shí)提供點(diǎn)位坐標(biāo)和高程，又可實(shí)時(shí)知道測(cè)量點(diǎn)位精度，能夠極大地提高工作效率。只要在作業(yè)過(guò)程中加強(qiáng)檢核、采用對(duì)中誤差較小的支架、遠(yuǎn)離無(wú)線(xiàn)電發(fā)射電臺(tái)、避免多路經(jīng)效應(yīng)，RTK測(cè)量完全能夠滿(mǎn)足城市建設(shè)的需要。

5 總結(jié)

與傳統(tǒng)RTK相比，網(wǎng)絡(luò)RTK的效率更高。它不需要用戶(hù)自己架設(shè)基準(zhǔn)站，節(jié)省了用戶(hù)的作業(yè)時(shí)間，這種優(yōu)勢(shì)在帶狀地形圖測(cè)繪當(dāng)中尤為明顯;網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量模式具有多樣性，可以采用單基準(zhǔn)站模式，多基準(zhǔn)站模式等等，而常規(guī)RTK只能采用單基準(zhǔn)站模式，且流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間是直接通信的，這就要求兩者之間的通信設(shè)置必須是一致的;網(wǎng)絡(luò)RTK覆蓋范圍更加廣泛，其改正信息的發(fā)送受測(cè)區(qū)內(nèi)地形和地勢(shì)影響較常規(guī)RTK小。

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