利用GPSRTK測(cè)定建筑物墻角點(diǎn)方法研究

【摘要】RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)進(jìn)行建筑物墻角點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，由于建筑物等遮蔽物的存在，導(dǎo)致拐角處等死角的坐標(biāo)難以定位，造成工程測(cè)量的誤差。本文介紹了一種聯(lián)合GPS和RTK技術(shù)測(cè)定建筑物墻腳點(diǎn)坐標(biāo)的新方法，即垂直外伸法測(cè)量。通過探討垂直外伸法的工作原理、計(jì)算方式，聯(lián)合配置要求和參數(shù)要求，實(shí)際分析實(shí)際測(cè)量的精準(zhǔn)度，為實(shí)際測(cè)量提供參考價(jià)值和改進(jìn)方案。

【關(guān)鍵詞】GPS RTK技術(shù)；建筑物墻角點(diǎn)；垂直外伸法；方法研究

1、緒論

GPS是英文Global Positioning System的簡(jiǎn)稱，是一種利用定位衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)定位、導(dǎo)航的全球定位系統(tǒng)[1]。因其本身的定位及測(cè)量能力具有高效、準(zhǔn)確及快速的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。通過與現(xiàn)代通信技術(shù)等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，由平面到三維，由點(diǎn)到面的定位和導(dǎo)航，提高了測(cè)量的精準(zhǔn)度，為生活帶來了快捷和便利。GPS系統(tǒng)主要由空間部分、地面控制系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分組成?？臻g部分主要是指在兩萬米高空中的24顆衛(wèi)星實(shí)時(shí)監(jiān)控世界各地，對(duì)某一點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行三維定位和導(dǎo)航；地面監(jiān)控系統(tǒng)是指在地面對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并將信號(hào)傳輸給接收系統(tǒng)，維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作；地面控制系統(tǒng)是指對(duì)地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接收和解讀，從而記錄坐標(biāo)的三維定位和導(dǎo)航結(jié)果。GPS給經(jīng)濟(jì)生活帶來了巨大的福音，高效率、高精準(zhǔn)和全天候等優(yōu)點(diǎn)造福了人類社會(huì)，廣泛應(yīng)用于航天航海、工程和車載系統(tǒng)中。

RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)在GPS技術(shù)上將三維坐標(biāo)的精確度提升至厘米級(jí)別，為工程測(cè)繪等作業(yè)帶來了新的發(fā)展希望。其主要的優(yōu)點(diǎn)包括[2]：①全自動(dòng)控制監(jiān)控過程，減少了人工作業(yè)產(chǎn)生誤差的幾率，提高測(cè)量的效率；②幾乎可以在任何惡劣的環(huán)境和地形下測(cè)量；③定位精準(zhǔn)度高，靜態(tài)相對(duì)定位誤差：50km內(nèi)誤差為1-2ppm*D，50km以上可達(dá)0.1～0.01ppm；④測(cè)量范圍廣闊，節(jié)約人工成本，并提高了測(cè)量效率；⑤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)處理能力，操作簡(jiǎn)便。

2、基于GPS RTK技術(shù)的垂直外伸法

2.1垂直外伸法的工作原理及計(jì)算方法

在對(duì)建筑物墻角點(diǎn)進(jìn)行三維定位測(cè)量時(shí)，由于遮蔽物等死角的存在，GPS衛(wèi)星不能同時(shí)接收4顆以上的信號(hào)，導(dǎo)致三維測(cè)量結(jié)果失真，無法詳細(xì)地計(jì)算出坐標(biāo)或者坐標(biāo)的精確度較低，導(dǎo)致測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差[3]。基于此種弊端，科研人員建立了GPS聯(lián)合RTK的新型測(cè)量方法——垂直外伸法，在實(shí)際測(cè)量操作中，不僅可以精準(zhǔn)地計(jì)算出墻角點(diǎn)的坐標(biāo)，而且可以提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，滿足工程建設(shè)和測(cè)繪的要求。

日常生活中，建筑物的墻角點(diǎn)間通常呈90°直角，垂直外伸法的工作原理是基于建筑物墻角互相垂直的前提下。

垂直外伸法在實(shí)際進(jìn)行測(cè)量計(jì)算時(shí)，通常應(yīng)用2根直桿從墻角向外延伸，并保持2根直桿互相垂直。然后再使RTK儀器位于地面且與2根直桿垂直，分別在直桿的頂端進(jìn)行測(cè)量。

4、結(jié)論

RTK技術(shù)進(jìn)行建筑物墻角點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，由于建筑物等遮蔽物的存在，導(dǎo)致拐角處等死角的坐標(biāo)難以定位，造成工程測(cè)量的誤差。本文介紹了一種聯(lián)合GPS和RTK技術(shù)測(cè)定建筑物墻腳點(diǎn)坐標(biāo)的新方法，即垂直外伸法測(cè)量。GPS全球定位系統(tǒng)，是指應(yīng)用三維導(dǎo)航技術(shù)對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行定位的系統(tǒng)，具有高效、準(zhǔn)確和快速測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的定位和測(cè)量。RTK技術(shù)在GPS技術(shù)上將三維坐標(biāo)的精確度提升至厘米級(jí)別，為工程測(cè)繪等作業(yè)帶來了新的發(fā)展希望。

在對(duì)建筑物墻角點(diǎn)進(jìn)行三維定位測(cè)量時(shí)，由于遮蔽物等死角的存在，GPS衛(wèi)星不能同時(shí)接收4顆以上的信號(hào)，導(dǎo)致三維測(cè)量結(jié)果失真，無法詳細(xì)地計(jì)算出坐標(biāo)或者坐標(biāo)的精確度較低，導(dǎo)致測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差?；诖朔N弊端，科研人員建立了GPS聯(lián)合RTK的新型測(cè)量方法——垂直外伸法，在實(shí)際測(cè)量操作中，不僅可以精準(zhǔn)地計(jì)算出墻角點(diǎn)的坐標(biāo)，而且可以提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，滿足工程建設(shè)和測(cè)繪的要求。

日常生活中，建筑物的墻角點(diǎn)間通常呈90°直角，垂直外伸法的工作原理是基于建筑物墻角互相垂直的前提下。

實(shí)際應(yīng)用垂直外伸法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在RTK對(duì)墻角點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制參考站與流動(dòng)站之間的距離，若在市區(qū)測(cè)量盡量控制在1.8km范圍內(nèi)，在郊外測(cè)量盡量控制在2.7km范圍內(nèi)。

（2）在使用直桿進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須嚴(yán)格控制直桿之間、直桿與墻角墻面、墻面和RTK儀器之間互相垂直。

（3）若環(huán)境較為苛刻，S1和S2值不相等時(shí)，必須精確S1和S2值到毫米，且兩者之間的長(zhǎng)度差不可大于1/3。

（4）若環(huán)境允許，S1和S2值相等時(shí)，必須嚴(yán)格精確S1和S2值到毫米，最大程度減小系統(tǒng)誤差。

參考文獻(xiàn)

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