基于RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的探討

摘要：RTK技術(shù)由于具有定點(diǎn)速度快、誤差低、節(jié)省人力、作業(yè)效率高、受條件限制較少等優(yōu)點(diǎn)，從而在測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。本文主要對(duì)RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：RTK測(cè)量技術(shù)；應(yīng)用

1 RTK測(cè)量技術(shù)概述

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量系統(tǒng)，是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，其運(yùn)行的基本原理是：在基準(zhǔn)站上設(shè)置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站。在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。

2 在地形圖測(cè)量中的具體應(yīng)用

2.1 測(cè)區(qū)的概況

本次任務(wù)測(cè)區(qū)面積約2平方公里，測(cè)繪1：500地形圖約40幅。測(cè)區(qū)大部分地區(qū)位于城市的城鄉(xiāng)結(jié)合部，測(cè)區(qū)人口密集、建筑多為平房、環(huán)境比較復(fù)雜，并且測(cè)區(qū)中間部分分布有零散的農(nóng)用地，遍布雜草與灌木叢，通視條件比較差。由于該項(xiàng)口工期要求比較緊，考慮測(cè)區(qū)實(shí)際情況決定采用RTK測(cè)量技術(shù)開(kāi)展地形圖測(cè)繪工作。

2.2 利用RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)繪

利用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)量的基本工作，主要包括外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩大部分。外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要包括控制測(cè)量和碎部點(diǎn)測(cè)量，其中碎部點(diǎn)測(cè)量有兩種方式，其一、先利用GPS RTK測(cè)量圖根據(jù)控制點(diǎn)，對(duì)那些信號(hào)接收不好隱蔽的建筑物的角點(diǎn)等再用全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量；其二、直接利用GPS RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要包括GPS控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理，GPS RTK數(shù)據(jù)編輯與整理和利用成圖軟件進(jìn)行數(shù)字化成圖等。

2.2.1 GPS RTK測(cè)量+全站儀碎部點(diǎn)測(cè)量法

利用GPS RTK進(jìn)行地形測(cè)量的基本流程是先利用GPS RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量，然后利用全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量。通過(guò)以上獲取外業(yè)數(shù)據(jù)資料后，利用成圖軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)編輯、處理、整飾出圖。

1）控制測(cè)量：在進(jìn)行碎部測(cè)量之前需要進(jìn)行

控制點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量，就是利用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行圖根控制點(diǎn)測(cè)量。利用RTK進(jìn)行圖根控制測(cè)量時(shí)，可以采用“1個(gè)基準(zhǔn)站+多個(gè)流動(dòng)站”的作業(yè)模式。通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)站設(shè)備的天線、參數(shù)設(shè)置等基本操作流程，啟動(dòng)基準(zhǔn)站，就可以進(jìn)行流動(dòng)站的作業(yè)生產(chǎn)。操作時(shí)實(shí)時(shí)注意儀器設(shè)備的狀態(tài)，做好該點(diǎn)點(diǎn)位信息記錄及數(shù)據(jù)采集工作。

2）利用全站儀測(cè)量碎部點(diǎn)：在完成上述工作后就可以進(jìn)行碎步點(diǎn)測(cè)繪工作，即將全站儀布設(shè)在控制點(diǎn)上進(jìn)行碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集工作。每一個(gè)全站儀測(cè)量小組一般需要配置1名觀測(cè)員，1名繪圖員、1-3名扶尺員。碎部點(diǎn)的主要流程包括：上站、定向、碎部點(diǎn)測(cè)量、繪制草圖等。

2.2.2 GPS RTK碎部點(diǎn)測(cè)量法

在地勢(shì)上空開(kāi)闊的地區(qū)，完全可以用RTK作業(yè)模式測(cè)量碎部點(diǎn)，其測(cè)量速度比全站儀更快。根據(jù)測(cè)量需要，RTK測(cè)量碎部點(diǎn)的作業(yè)模式可以分為“點(diǎn)模式”和“線模式”兩種。點(diǎn)模式就是碎部點(diǎn)的測(cè)量每進(jìn)行一次數(shù)據(jù)記錄就可以測(cè)量一個(gè)點(diǎn)的作業(yè)模式，該點(diǎn)位數(shù)據(jù)不僅具有位置信息，還具有代碼信息，以供內(nèi)業(yè)編圖處理。線模式就是對(duì)公路、水渠、田埂等線狀地物或連續(xù)地形，采用的高效率作業(yè)模式。該測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄有兩種方式，分別是等時(shí)間間隔和等距離間隔存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。等時(shí)間間隔存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是根據(jù)設(shè)定時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣；等距離間隔存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是根據(jù)設(shè)定距離間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。

2.2.3 RTK側(cè)量的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要包括UPS數(shù)據(jù)處理和利用成圖軟件進(jìn)行數(shù)字化成圖兩項(xiàng)內(nèi)容。前者所需時(shí)間較短，而后者工作比較煩瑣，所需時(shí)間較長(zhǎng)。GPS數(shù)據(jù)處理可以采用隨機(jī)軟件，剔除含有粗差的觀測(cè)值，通過(guò)參數(shù)轉(zhuǎn)換就可以獲取控制點(diǎn)坐標(biāo)。

數(shù)字化成圖：數(shù)字化成圖是一項(xiàng)煩瑣而細(xì)致的工作，作業(yè)人員需要認(rèn)真和細(xì)心。為了方便作業(yè)，在作業(yè)安排時(shí)最好做到誰(shuí)測(cè)圖誰(shuí)成圖。因此，每一臺(tái)儀器最好配備兩名繪圖員，兩名繪圖員隔日輪流進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集、草圖繪制和內(nèi)業(yè)數(shù)字化成圖。

2.3 RTK測(cè)量技術(shù)在地形圖測(cè)繪中的優(yōu)勢(shì)

GPS RTK的定位精度高、點(diǎn)位精度均勻、測(cè)量時(shí)間短、無(wú)需通視、控制面積大、全天候、無(wú)誤差積累等優(yōu)點(diǎn)，使其顯現(xiàn)了比其他常規(guī)測(cè)量?jī)x器更大的優(yōu)勢(shì)。特別是在地形較為復(fù)雜的區(qū)域，結(jié)合各種數(shù)據(jù)采集方法更表現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)越性。

2.3.1作業(yè)速度快

采用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量，測(cè)區(qū)完成建立基本控制后，只要控制點(diǎn)間距在3-5千米以內(nèi)，一般不需要進(jìn)行圖根控制點(diǎn)加密即可開(kāi)展地形測(cè)量工作?？刂泣c(diǎn)加密度如不能滿足相關(guān)技術(shù)要求，可在進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，同步進(jìn)行加密。并且可以直接采用RTK技術(shù)進(jìn)行碎步測(cè)量，僅需1人背著儀器在要測(cè)的地形地貌碎部點(diǎn)呆上一二秒種，并同時(shí)輸入特征編碼，通過(guò)手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度，把一個(gè)區(qū)域測(cè)完后回到室內(nèi)，由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣用RTK僅需一人操作，不要求點(diǎn)間通視，大大提高了工作效率。

根據(jù)測(cè)區(qū)情況和儀器性能，一臺(tái)移動(dòng)站一般只需配備1-2人，即可完成地形測(cè)量工作。移動(dòng)站滿足測(cè)量精度要求后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一般只需在待測(cè)點(diǎn)上停留幾秒鐘，大大提高了工作效率。一臺(tái)移動(dòng)站的作業(yè)效率，可相當(dāng)于2-3個(gè)采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行地形測(cè)量的作業(yè)組。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，1個(gè)GPS流動(dòng)站的作業(yè)速度是1臺(tái)全站儀作業(yè)速度的2-4倍。

2.3.2產(chǎn)品質(zhì)量高

（1）控制點(diǎn)精度

《城市測(cè)量規(guī)范》對(duì)地形圖測(cè)繪中控制測(cè)量的要求是，全野外測(cè)量法圖根控制測(cè)量宜在城市各等級(jí)控制點(diǎn)下進(jìn)行，可采用衛(wèi)星定位測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量和電磁波測(cè)距極坐標(biāo)法等方法。圖根點(diǎn)點(diǎn)位中誤差和高程中誤差應(yīng)符合如表1規(guī)定：

表1圖根點(diǎn)點(diǎn)位中誤差和高程中誤差

注；H一基本等高距

GPS RTK技術(shù)之所以能夠在地形圖測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，其高精度、高效率且能完全滿足相關(guān)《測(cè)量規(guī)范》中的精度要求是主要因素。以本次測(cè)繪的測(cè)區(qū)為例，通過(guò)對(duì)該測(cè)區(qū)圖根控制測(cè)量采用靜態(tài)GPS模式并聯(lián)測(cè)3個(gè)國(guó)家二等點(diǎn)，經(jīng)平差后得到相對(duì)應(yīng)的E級(jí)GPS控制點(diǎn)成果，表2列出了部分控制點(diǎn)實(shí)測(cè)坐標(biāo)與檢測(cè)坐標(biāo)比較的結(jié)果。

表2控制點(diǎn)檢測(cè)對(duì)比

通過(guò)表2可以看出，其點(diǎn)位平面誤差基本控制在士3.0cm以內(nèi)，高程誤差在士4. 0cm左右，由此可見(jiàn)，GPS RTK技術(shù)具有較高的定位精度，實(shí)踐證明GPS RTK測(cè)量完全可以替代控制測(cè)量中的圖根控制測(cè)量，且能較好地滿足地形圖測(cè)量技術(shù)指標(biāo)。

（2）碎部點(diǎn)精度

《城市測(cè)量規(guī)范》對(duì)地形圖測(cè)繪中地物點(diǎn)精度的要求是，地物點(diǎn)相對(duì)于平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差和地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近地物點(diǎn)的間距中誤差應(yīng)符合表3的規(guī)定。

表3地物點(diǎn)相對(duì)于平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差和地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近地物點(diǎn)的間距中誤差

地形圖高程精度應(yīng)符合城市建筑區(qū)和基本等高距為0.5米的平坦地區(qū)，1：500地形圖的高程注記點(diǎn)相對(duì)于鄰近圖根點(diǎn)的高程中誤差不應(yīng)大于0.15米。

衡量地形圖產(chǎn)品質(zhì)量的因素眾多，其中有些因素是主要因素，有些是要因素，主要指標(biāo)因素有平面位置精度、高程精度、平面點(diǎn)位相對(duì)精度等。

2.3.3經(jīng)濟(jì)效益好

GPS RTK用于地形圖測(cè)量時(shí)，定位穩(wěn)定性好，速度快，一般地形，地物點(diǎn)只需5S就可以得到較為準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)，一個(gè)流動(dòng)站一天至少可以采集250個(gè)數(shù)據(jù)多則可達(dá)800多個(gè)數(shù)據(jù)。用傳統(tǒng)的方法需要十幾甚至幾十個(gè)小時(shí)才能測(cè)繪完成的地形圖，用UPS RTK技術(shù)幾小時(shí)便可以全部完成。采用UPS RTK技術(shù)，應(yīng)用于地形圖測(cè)量可顯著提高工作效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，且作業(yè)基本不受天氣的影響，可以全天候作業(yè)，也不受通視條件的限制，適應(yīng)數(shù)字化成圖的需要縮短了成圖周期，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，GPS RTK技術(shù)給測(cè)繪工作帶來(lái)了革命性的變化，它改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式，實(shí)時(shí)完成厘米級(jí)精度定位和不通視情況下的遠(yuǎn)距離三維坐標(biāo)量測(cè)，具有需要測(cè)量人員少、速度快、精度高等特點(diǎn)，極大地提高了工作效率。隨著RTK技術(shù)在測(cè)量工作中應(yīng)用的不斷深入，RTK測(cè)量技術(shù)必將有一個(gè)廣闊的發(fā)展前景。

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