RTK技術(shù)在大比例尺地形圖控制測(cè)量中的應(yīng)用

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，各個(gè)城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等對(duì)大比例尺地形圖的需求日益增加，這就要求測(cè)繪科學(xué)技術(shù)能夠很好的運(yùn)用到大比例尺地形圖中，按照準(zhǔn)確、逼真、清晰的原則，保證成圖的質(zhì)量。本文就介紹了全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)在大比例尺地形圖控制測(cè)量中的應(yīng)用，因其精度高、實(shí)時(shí)性和高效性，使其在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用越來(lái)越廣。

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK） 大比例尺地形圖

中圖分類(lèi)號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（c）-0034-02

各項(xiàng)工程建設(shè)在規(guī)劃設(shè)計(jì)之前，都要進(jìn)行勘測(cè)工作，對(duì)設(shè)計(jì)有關(guān)的自然現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查了解，而這一階段的測(cè)量工作主要是地形圖測(cè)繪。傳統(tǒng)的大比例尺測(cè)圖是利用測(cè)量?jī)x器對(duì)地球表面局部區(qū)內(nèi)的各種地物、地貌特征點(diǎn)的空間位置進(jìn)行測(cè)定，以一定的比例尺并按圖式符合將其繪制在圖紙上，即通常所稱(chēng)的白紙測(cè)圖，這種測(cè)圖方法的實(shí)質(zhì)是圖解法測(cè)圖。在測(cè)圖過(guò)程中，數(shù)字的精度由于刺點(diǎn)、繪圖、

圖紙伸縮變形等因素的影響會(huì)大大降低，而且工序多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量管理難。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向各個(gè)領(lǐng)域的滲透，以及電子全站儀、RTK技術(shù)技術(shù)等先進(jìn)測(cè)量?jī)x器和技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大比例尺地形圖測(cè)量向自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展，以其特有的高精度顯著優(yōu)勢(shì)而具有廣闊的發(fā)展前景。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK（real time kinematic）測(cè)量技術(shù)也日益成熟，RTK測(cè)量技術(shù)逐步在大比例尺地形圖控制測(cè)量中的應(yīng)用。

1 RTK技術(shù)在大比例尺地形圖控制測(cè)量中的應(yīng)用

1.1 RTK定位概念

RTK技術(shù)是全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)與數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合的載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果?；鶞?zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測(cè)量的載波相位觀測(cè)值、偽距觀測(cè)值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無(wú)線電傳送給運(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站，在流動(dòng)站通過(guò)無(wú)線電接收基準(zhǔn)站所發(fā)射的信息，將載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理，得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站基線向量（△X，△Y，△Z）；基線向量加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)得到流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)x，y和海拔高h(yuǎn)。RTK數(shù)據(jù)處理時(shí)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的單基線處理過(guò)程，采用基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的載波相位觀測(cè)值的差分組合載波相位，將動(dòng)態(tài)的流動(dòng)站未知坐標(biāo)作為隨機(jī)的未知參數(shù)，載波相位的整周模糊度作為非隨機(jī)的未知參數(shù)解算。

1.2 RTK定位系統(tǒng)的組成

RTK定位系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)與流動(dòng)站的接收電臺(tái)組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備。

1.3 RTK測(cè)量基本原理

RTK測(cè)量過(guò)程一般包括：基準(zhǔn)站選擇和設(shè)置、流動(dòng)站設(shè)置、中繼站的設(shè)立等。RTK定位的數(shù)據(jù)處理過(guò)程是基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的單基線處理過(guò)程，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞、無(wú)線電的信號(hào)傳播質(zhì)量好壞對(duì)定位結(jié)果的影響很大?；鶞?zhǔn)站把接收到的所有衛(wèi)星信息（包括偽距和載波相位觀測(cè)值）和基準(zhǔn)站的一些信息都通過(guò)無(wú)線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動(dòng)站，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)也接受基準(zhǔn)站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在流動(dòng)站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)站信息傳遞到控制器內(nèi)并將基準(zhǔn)站的載波觀測(cè)信號(hào)與本身接受到的載波觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分處理，即可實(shí)時(shí)求得未知點(diǎn)的坐標(biāo)。RTK測(cè)量原理（如圖1）。

1.4 RTK技術(shù)在大比例尺地形圖控制測(cè)量中的應(yīng)用

常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量等，要求點(diǎn)位間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且精度不高，隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，這些控制點(diǎn)常被破壞，影響了工程測(cè)量的進(jìn)度。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量無(wú)需點(diǎn)位間通視能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量，但是需要進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，不能實(shí)時(shí)定位并知道定位精度，內(nèi)業(yè)處理不符合精度要求，必須進(jìn)行重新測(cè)量。而用RTK技術(shù)控制測(cè)量既能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，又能實(shí)時(shí)知道定位精度，可以大大提高作業(yè)效率。RTK技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)厘米級(jí)的三維定位結(jié)果，因此，除了高精度的控制測(cè)量采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外，RTK技術(shù)即可用于大比例尺地形圖控制測(cè)量中。

采用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，首先要設(shè)置點(diǎn)校正，點(diǎn)校正至少應(yīng)當(dāng)有4個(gè)控制點(diǎn)的三維已知地方坐標(biāo)（平面x，y和高程h），所選控制點(diǎn)能覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，求解出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換七參數(shù)?；鶞?zhǔn)站架設(shè)完畢后，僅需一人手持流動(dòng)站操作，便可完成測(cè)區(qū)的控制測(cè)量。

1.5 RTK技術(shù)在大比例尺地形圖控制測(cè)量中的精度分析

測(cè)區(qū)共布設(shè)了25個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)，并聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)，組成測(cè)區(qū)的基準(zhǔn)框架網(wǎng)。采用RTK技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行精度分析。精度統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)（表1）。

從（表1）比較數(shù)據(jù)可以看出：RTK技術(shù)測(cè)量均在厘米級(jí)，其中控制點(diǎn)平面最大為E16（△X=21 mm，△Y=-18 mm），高程最大為E10（△H=25 mm）。各點(diǎn)位之間不存在誤差累積，克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的不足，完全能滿足大比例尺地形圖根控制測(cè)量精度要求。影響RTK測(cè)量誤差分為：（1）RTK定位的誤差，一般分為同儀器和干擾有關(guān)的誤差、同距離有關(guān)的誤差。同儀器和干擾有關(guān)的誤差包括天線相位中心變化、多路徑誤差、信號(hào)干擾和氣象因素；同距離有關(guān)的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對(duì)流層誤差。（2）RTK測(cè)量采用求差分法降低了載波相位測(cè)量改正后的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面的比較分析可以得出結(jié)論：RTK技術(shù)為大比例尺地形圖控制測(cè)量提供了便捷的方法，極大的提高作業(yè)效率、縮短作業(yè)周期，其精度和穩(wěn)定性都可以滿足作業(yè)的要求。隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，RTK技術(shù)的日益成熟，其精度的穩(wěn)定性可靠性將會(huì)不斷的應(yīng)用到不同的行業(yè)。

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