GNSS-RTK技術(shù)在地形測量應(yīng)用研究

羅杰

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院測繪工程院新疆昌吉831100）

GNSS-RTK技術(shù)在地形測量應(yīng)用研究

羅杰

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院測繪工程院新疆昌吉831100）

地形測圖是為城市、礦區(qū)以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可以達(dá)到厘米級及以上的精度，技術(shù)可用于地形測圖中的碎部點(diǎn)的采集工作，還可以完成地籍圖、界址點(diǎn)和宗地圖的繪制工作。

地形測量碎部點(diǎn)界址點(diǎn)

1　GNSS-RTK技術(shù)進(jìn)行地形測量的優(yōu)點(diǎn)

1.1高效率作業(yè)

一般地形地勢中，質(zhì)量高的RTK設(shè)站僅一次即可完成4 km半徑測區(qū)的測量，大大降低了傳統(tǒng)測量的控制點(diǎn)數(shù)量同測量儀器的搬站次數(shù)，不僅作業(yè)速度快，節(jié)省外業(yè)費(fèi)用的同時(shí)，還提高勞動(dòng)效率。

1.2定位的精度高，數(shù)據(jù)可靠安全，無誤差積累

只要能滿足RTK基本的工作條件，則一定范圍內(nèi)(一般為4 km)，都能實(shí)現(xiàn)RTK的平面和高程精度厘米級。

1.3降低作業(yè)條件的要求

采用RTK技術(shù)兩點(diǎn)間不必要求光學(xué)通視，能實(shí)現(xiàn)“電磁波通視”即可，因此，與傳統(tǒng)測量比較而言，通視條件、氣候、能見度、季節(jié)等的因素對RTK技術(shù)的限制和影響較小，對于傳統(tǒng)測量，由地形復(fù)雜、地物障礙等造成的那些難通視的地區(qū)，只要滿足了RTK技術(shù)基本的工作條件，它同樣能輕松快速地進(jìn)行高精度的定位作業(yè)。

2　準(zhǔn)備儀器設(shè)備

接收設(shè)備須包括天線、天線電纜、雙頻接收機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)鏈套件(調(diào)制電臺、解調(diào)器或移動(dòng)通信設(shè)備)等；具備發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)差分?jǐn)?shù)據(jù)功能的參考站才能接收設(shè)備；具備接收并能處理標(biāo)準(zhǔn)差分?jǐn)?shù)據(jù)功能的流動(dòng)站方可接受設(shè)備；接收設(shè)備須具備操作方便、故障率低、性能穩(wěn)定、可靠性高的特點(diǎn)；接收機(jī)的標(biāo)稱精度公式為

Q=a+bD

式中，a為固定誤差，mm；b為比例誤差系數(shù)，mm／km；D為流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的距離，km。

RTK測量最好選用優(yōu)于下列測量精度(RMS)指標(biāo)的雙頻接收機(jī)；

a.平面精度：10 mm+2×10-6D。

b.高程精度：20 mm+2×10-6D。

例如，華測X90測地型GNSS接收機(jī)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK的精度當(dāng)中平面精度為10mm+1×10-6

D，高程精度為20 mm+1×10-6D

3　 GNSS-RTK碎部點(diǎn)測量作業(yè)要求

RTK碎部點(diǎn)測量時(shí)若測區(qū)面積過大，轉(zhuǎn)換參數(shù)采用分區(qū)求解的方式時(shí)，相鄰分區(qū)須不少于兩個(gè)重合點(diǎn)。RTK碎部點(diǎn)測量平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換殘差不大于圖上±0.1 mm；測量的高程擬合殘差不大于1／10等高距；測量流動(dòng)站觀測時(shí)的中桿的對中整平可采用固定高度，觀測歷元數(shù)須大于5個(gè)。若連續(xù)采集的一組地形碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)超過50個(gè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)重新初始化，外加檢核一個(gè)重合點(diǎn)。如果檢核點(diǎn)位的坐標(biāo)較差不大于圖上0．30 mm時(shí)，才可繼續(xù)進(jìn)行測量。RTK地形測量的外業(yè)采集數(shù)據(jù)須及時(shí)導(dǎo)出數(shù)據(jù)記錄器，并備份數(shù)據(jù)，同時(shí)整理數(shù)據(jù)記錄器的內(nèi)存。RTK地形測量的外業(yè)觀測記錄采用的是儀器自帶測量手簿和內(nèi)存卡，錄項(xiàng)目和成果輸出包含下列內(nèi)容：a.參考點(diǎn)的點(diǎn)名(號)、殘差及參數(shù)的轉(zhuǎn)換。b.參考站和流動(dòng)站的觀測時(shí)間及天線高。c.流動(dòng)站平面和高程的收斂精度；流動(dòng)站的平面和高程成果數(shù)據(jù)、2000國家大地坐標(biāo)。導(dǎo)出的成果數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)中相應(yīng)成圖。

4　作業(yè)流程

首先是架設(shè)基準(zhǔn)站，在確保各個(gè)部件正確連接后，開機(jī)并且求取工區(qū)參數(shù)。因GNSS平面使用了WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，高程使用橢球高，但實(shí)際工作時(shí)，一般的坐標(biāo)系統(tǒng)是1954北京坐標(biāo)系或者1980西安坐標(biāo)系，高程也要求水準(zhǔn)高程，因此需求取平面和高程兩部分的參數(shù)。之后流動(dòng)站要去檢核其他控制點(diǎn)，滿足相應(yīng)精度要求之后，作業(yè)即可開始。一般情況下是一人一組，測量員抵達(dá)所有碎部點(diǎn)立桿并且記錄數(shù)據(jù)，一般而言取幾秒來作為記錄單元，記錄數(shù)據(jù)的時(shí)候測量人員須立點(diǎn)準(zhǔn)確，盡量使對中桿穩(wěn)住?？僧嫴輬D，也可運(yùn)用編號法來記錄點(diǎn)位的屬性信息，從而為內(nèi)業(yè)整圖提供參考。數(shù)據(jù)點(diǎn)采集時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場的地形實(shí)地測量設(shè)定，若是特殊的地物點(diǎn)，可按距離設(shè)定進(jìn)行采集，距離可人為設(shè)定；當(dāng)均勻運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測量，可按時(shí)間設(shè)定采集，時(shí)間間隔同樣可以人為設(shè)定。有的GNSS接收機(jī)還具備隱蔽點(diǎn)測量的功能，無需耗時(shí)等待固定恩解，節(jié)約時(shí)間，提升效率。外業(yè)測量時(shí)的存儲(chǔ)文件屬于專用數(shù)據(jù)庫文件，不能直接用來成圖軟件的調(diào)用，“測點(diǎn)成果輸出”的功能能把原數(shù)據(jù)的文件轉(zhuǎn)換成用戶需要的格式，轉(zhuǎn)換后的同所用軟件的格式一致，再結(jié)合外業(yè)草圖，可快速完成內(nèi)業(yè)成圖數(shù)字化的工作。

5　 RTK測量精度提高的對策

5.1選擇基準(zhǔn)站

基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)于測區(qū)中部，地域要求開闊，無樹木等的遮擋，離高壓線、無線電信號發(fā)射塔距離遠(yuǎn)，避開廣闊水域等易引起RTK產(chǎn)生不穩(wěn)定或者精度降低情況的因素。

5.2轉(zhuǎn)換參數(shù)

因GNSS-RTK獲得的為WGS-84坐標(biāo)，實(shí)際工作時(shí)一般則要求國家平面坐標(biāo)或者是地方坐標(biāo)，所以需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。一般來說使用三參數(shù)或者七參數(shù)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所利用的求轉(zhuǎn)換參數(shù)的控制點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)當(dāng)足夠，一般而言，至少三個(gè)有三個(gè)平面控制點(diǎn)，四個(gè)以上的高程控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)應(yīng)當(dāng)以能夠完全覆蓋測區(qū)為原則，最好能夠均勻分布。此外，不僅所選點(diǎn)的位置和數(shù)量與轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度有關(guān)，而且所選點(diǎn)坐標(biāo)精度同它也密切相關(guān)，因此選擇控制點(diǎn)的時(shí)候應(yīng)該篩選測區(qū)內(nèi)的已知點(diǎn)。

5.3圖根控制點(diǎn)采用RTK測量的要求

RTK進(jìn)行圖根控制的測量時(shí)，應(yīng)使用三腳架來提高精度。應(yīng)當(dāng)選取適合全站儀測量的地方作為圖根控制點(diǎn)，兩點(diǎn)要通視。任何一個(gè)控制點(diǎn)應(yīng)觀測兩次并取其平均值為結(jié)果，兩次值的較差最好不超過3 cm。

5.4觀測中的時(shí)間要求

觀測時(shí)間應(yīng)當(dāng)選取點(diǎn)位PD()P值較小的時(shí)間段(小于6，查看可通過衛(wèi)星預(yù)報(bào)信息)，在良好時(shí)段中進(jìn)行RTK測量，速度快而且精度高。

6　結(jié)束語

簡單闡述了GNSS-RTK測量的優(yōu)點(diǎn)，分析了GNSS-RTK測量的設(shè)備和精度要求，介紹了GNSS-RTK測量的具體作業(yè)流程，總結(jié)出GNSS-RTK測量精度的提高對策。GNSS-RTK測量技術(shù)在測量應(yīng)用中讓作業(yè)精度和效率都有了很大的提高。這種高效便捷的測量手段將在地形測量中發(fā)揮更大的作用。

[1]中國國家標(biāo)準(zhǔn)全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范[M]北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[2]周建鄭GPS測量定位原理與技術(shù)鄭州：黃河水利出版社，2005.

TU198+.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-245-1