關(guān)于單基站rtk在竣工測(cè)量的應(yīng)用分析

王麗君

【摘要】建立開(kāi)發(fā)基于GPRS單基站RTK系統(tǒng)，可以自由架設(shè)基準(zhǔn)站并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)使用該技術(shù)成果。 本文首先闡述了GPRS單基站RTK系統(tǒng)的建立以及GPRS單基站RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)單基站RTK在竣工測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 GPRS；單基站RTK；竣工測(cè)量

傳統(tǒng)的導(dǎo)線、水準(zhǔn)測(cè)量正在逐步被靜態(tài)GPS、常規(guī)動(dòng)態(tài)RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK、高程擬合所取代，國(guó)內(nèi)外好多城市相繼建立了服務(wù)于本城市的CORS系統(tǒng)。使用中不足是采集完的測(cè)量數(shù)據(jù)均是后處理方式，成果不能現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)獲取使用、精度不能及時(shí)反映，造成來(lái)回往返、外業(yè)返工等浪費(fèi)現(xiàn)象。GPRS網(wǎng)絡(luò)單基站RTK測(cè)量點(diǎn)位的三維坐標(biāo)方法和結(jié)論滿足規(guī)范中相應(yīng)要求。

一、GPRS單基站RTK系統(tǒng)的建立

在GPRS網(wǎng)絡(luò)信息傳輸下，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間沒(méi)有距離限制，而只由GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍確定，一般一個(gè)基準(zhǔn)站作用距離能到40公里得到固定解狀態(tài)，40公里外可再在未知點(diǎn)或已知點(diǎn)上再建立基準(zhǔn)站?；贕PRS的單基站RTK系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收發(fā)上與傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)RTK不同，工作原理、定位精度與傳統(tǒng)RTK一致，同樣隨著距離的增加而使定位精度降低，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)校正的方法解決，GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)穩(wěn)定、傳輸速度快，降低了差分信號(hào)的延遲，一定程度上提高了定位精度。這是基于VRS技術(shù)（虛擬參轉(zhuǎn)站）的網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行參轉(zhuǎn)站（CORS）系統(tǒng)的不同之處，對(duì)沒(méi)有建立CORS的省市來(lái)說(shuō)，基于GPRS單基站RTK系統(tǒng)不失為一種較好的選擇。

GPRS單基站RTK系統(tǒng)由GNSS接收機(jī)、無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈、電子手簿、供基準(zhǔn)站接收機(jī)電源的汽車用12V蓄電瓶、供流動(dòng)站接收機(jī)電源的方便充電電池、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量的軟件解算系統(tǒng)等組成?；鶞?zhǔn)站結(jié)構(gòu)為一套GNSS接收機(jī)及天線、上網(wǎng)卡、服務(wù)器及電源線、電子手簿，電子手簿可與流動(dòng)站共用?？梢允褂枚嗵琢鲃?dòng)站同時(shí)外業(yè)測(cè)量作業(yè)，每一套流動(dòng)站的結(jié)構(gòu)為接收機(jī)及天線、上網(wǎng)卡、服務(wù)器、電子手簿。為了保證差分GPS改正數(shù)據(jù)的順利傳輸，使用差分格式RTCM3和流暢快速的專門(mén)通道IP地址。

二、GPRS單基站RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法

完成轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取過(guò)程，成果不是某個(gè)地方坐標(biāo)系和經(jīng)緯度成果、地方高程系和大地高成果之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，而是求取這個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法及過(guò)程。以便在其他平面、高程系統(tǒng)間求取轉(zhuǎn)換參數(shù)。目前GNSS直接反映的是WGS-84或CGCS2000大地坐標(biāo)（經(jīng)度B、緯度L、大地高H），需要轉(zhuǎn)換成我們實(shí)用的平面坐標(biāo)系和高程系統(tǒng)成果。平時(shí)使用的則是北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系（所使用坐標(biāo)系統(tǒng)要滿足規(guī)范中要求投影變形小于2.5cm/km），高程系統(tǒng)使用的是1985國(guó)家高程基準(zhǔn)或地方高程系統(tǒng)，這個(gè)工作有多種模型可以實(shí)現(xiàn)，采用平面與高程分開(kāi)轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用先將GNSS測(cè)得成果投影成平面坐標(biāo)，再用已知控制點(diǎn)計(jì)算二維相似變換的參數(shù)；高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算出該測(cè)區(qū)的待測(cè)點(diǎn)的高程異常，從而求出它們的正常高高程。

將靜態(tài)GPS、常規(guī)動(dòng)態(tài)RTK及網(wǎng)絡(luò)RTK等技術(shù)獲得的大地高，轉(zhuǎn)換為常用的1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)、各地地方高程基準(zhǔn)或工程測(cè)量所需高程系統(tǒng)正常高數(shù)值。利用已有地球重力場(chǎng)或大地水準(zhǔn)面模型來(lái)估算高程異常，其原理簡(jiǎn)單、應(yīng)用方便，但局部地區(qū)的估算精度還難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。即便是在具備精確大地水準(zhǔn)面模型的地區(qū)，保密性較強(qiáng)，一般的生產(chǎn)單位很難得到。在GPS測(cè)量手簿中無(wú)法置入大地水準(zhǔn)面模型，就不能滿足實(shí)時(shí)定位高程的需要。

通過(guò)儀器手簿或轉(zhuǎn)換軟件生成的含轉(zhuǎn)換參數(shù)的工程任務(wù)，通過(guò)加密設(shè)置，然后復(fù)制到其他手簿中，測(cè)繪時(shí)打開(kāi)此工程任務(wù)，打開(kāi)工程VRS.Ini任務(wù)后，在設(shè)置欄中其他設(shè)置中設(shè)置密碼或密鑰：xxxxxx，然后在工程中點(diǎn)擊導(dǎo)入.ER文件至成功即可，就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)使用采集數(shù)據(jù)成果。

三、單基站RTK在竣工測(cè)量中的應(yīng)用

1、竣工測(cè)量的概念及要求。工程竣工時(shí)，對(duì)建（構(gòu)）筑物的實(shí)地平而位置、高程的測(cè)量工作。他主要包括竣工總平而圖、建筑用地而積、建筑基底而積、建筑而積、建筑物高度、建筑物層高、道路竣工和管線竣工等工作。工程竣工測(cè)量應(yīng)采用統(tǒng)一的平而坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)；統(tǒng)一的成圖比例尺（應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)制定相應(yīng)比例尺，一般為1：500）：竣工測(cè)量成果營(yíng)符合當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并永久保存。

2、在竣工測(cè)量中的應(yīng)用

RTK在建筑工程竣工測(cè)量中由于房屋和周邊綠化較高使得GPS高度角10度。范圍內(nèi)遮擋較嚴(yán)重，對(duì)于RTK地形特征點(diǎn)采集難以達(dá)到精度要求，在地形特征點(diǎn)采集方面應(yīng)用不大，主要用于控制測(cè)量。比如在某縣使用儀器Trimble 5800GPS在獲得網(wǎng)絡(luò)RTK使用權(quán)限后，在全縣范圍內(nèi)選取部分GPS E級(jí)控制點(diǎn)（控制點(diǎn)高程數(shù)據(jù)為四等水準(zhǔn)），選取E級(jí)控制點(diǎn)間距不超過(guò)5KM，通過(guò)5個(gè)工作日對(duì)所選控制點(diǎn)進(jìn)行集中點(diǎn)校正，校正時(shí)間每點(diǎn)時(shí)長(zhǎng)15分鐘，儀器架設(shè)采用GPS靜態(tài)觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。所選取GPS E級(jí)點(diǎn)全部觀測(cè)完成后通過(guò)Trimble TSC2手薄進(jìn)行點(diǎn)校正計(jì)算，獲得全縣區(qū)域范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)RTK與北京51坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系的七參數(shù)。將所求得七參數(shù)應(yīng)用于RTK測(cè)量，并檢測(cè)縣域范圍內(nèi)部分E級(jí)控制點(diǎn)和一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn).

以RTK基準(zhǔn)站距某縣最近距離lOKM進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)點(diǎn)校正后所測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)位中誤差均優(yōu)于1/15000。可用于竣工控制測(cè)量。在以往的竣工控制測(cè)量工作中，利用RTK布設(shè)控制觀測(cè)有效時(shí)長(zhǎng)在10分鐘以上所得控制點(diǎn)平而、高程數(shù)據(jù)，與導(dǎo)線測(cè)量數(shù)據(jù)比較可達(dá)到二級(jí)導(dǎo)線平而精度。而時(shí)間則縮短1/3以上，大大地提高了工作效率。而且該校正系數(shù)在以后的測(cè)繪工作中能重復(fù)使用，每個(gè)工程項(xiàng)目控制布設(shè)施測(cè)前只需對(duì)周邊控制點(diǎn)經(jīng)常規(guī)檢核即可。

然而RTK應(yīng)用于市政管線點(diǎn)位數(shù)據(jù)測(cè)量、道路竣工測(cè)量時(shí)與傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)更突出，除去城市排污口等高程數(shù)據(jù)需進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量以外，省去了布設(shè)控制點(diǎn)的程序都能用RTK直接獲取地形特征點(diǎn)或管線特征點(diǎn)數(shù)據(jù)。且點(diǎn)位精度均能到達(dá)正負(fù)5CM。完全符合要求。

不論是單基站RTK還是網(wǎng)絡(luò)RTK只要我們測(cè)量工作人員在使用過(guò)程中，嚴(yán)格按照GPS RTK操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)，多檢查、多校正減少人為誤差提高測(cè)量精度均能達(dá)到提高工作效率的目

的。此外GPS RTK以全天侯作業(yè)、自動(dòng)化、集成化程度高等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受測(cè)量工作人員青睞。相信GPS RTK技術(shù)將有著更廣闊的應(yīng)用前景。

結(jié)語(yǔ)

RTK坐標(biāo)反算得到的有關(guān)邊角關(guān)系中，其測(cè)角僅能滿足一級(jí)圖根導(dǎo)線（三級(jí)導(dǎo)線）的精度要求，測(cè)邊精度較高，可以滿足一級(jí)導(dǎo)線要求；常規(guī)導(dǎo)線的直接觀測(cè)量是邊長(zhǎng)和角度，RTK的直接觀測(cè)量是坐標(biāo)，其邊長(zhǎng)和角度只能通過(guò)間接得出。雖然RTK反算得到的邊長(zhǎng)和角度在鄰近點(diǎn)之間可以與導(dǎo)線測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比，但是非鄰近點(diǎn)之間觀測(cè)量不可比，所以，導(dǎo)線測(cè)量的直接觀測(cè)量與RTK的間接觀測(cè)量對(duì)比沒(méi)有科學(xué)依據(jù)；要確定RTK的多項(xiàng)精度，主要在于點(diǎn)位精度。RTK測(cè)量必須進(jìn)行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制的方法主要有：已知點(diǎn)檢核比較法——即在布測(cè)控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GNSS或全站儀多測(cè)出一些控制點(diǎn)，然后用RTK測(cè)出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題采取措施改正。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛兆元，陳向陽(yáng).GNSS RTK關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的分析與研究.測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化，2004，（3）：21-23.