初探GPS RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

■章自強(qiáng) ■廈門海滄市政建設(shè)管理中心，福建 廈門 361000

1 工程背景

本測(cè)區(qū)位于廈門海滄區(qū)，總面積0.7平方公里。假定一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程后，用羅盤和全站儀測(cè)出另一個(gè)點(diǎn)的距離和方位角，算出另一個(gè)點(diǎn)的假定坐標(biāo)和高程，并在此基礎(chǔ)上布設(shè)一、二級(jí)導(dǎo)線(網(wǎng))或二級(jí)GPS點(diǎn)，作為本次測(cè)區(qū)的首級(jí)(加密)平面控制測(cè)量。南于本次測(cè)區(qū)附近沒有國家級(jí)控制點(diǎn)，按照區(qū)管委會(huì)意見，采用獨(dú)立坐標(biāo)系，并假定高程點(diǎn)，對(duì)工業(yè)園區(qū)進(jìn)行1∶1000地形圖的測(cè)繪。

2 一、二級(jí)導(dǎo)線測(cè)量和GPS點(diǎn)的測(cè)量

2.1 測(cè)量一、二級(jí)導(dǎo)線

(1)選點(diǎn)及觀測(cè)。在假定已知點(diǎn)坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，按照附合(或閉合)導(dǎo)線的形式布設(shè)一級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)(或二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng))。一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)10×20×40cm規(guī)格的預(yù)制混凝土標(biāo)石;布設(shè)在水泥路面上的一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)嵌入直經(jīng)為12mm的鋼筋標(biāo)志或刻“+”標(biāo)志，二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)不強(qiáng)制埋石。一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)按A－1、A－2…D－l、D－2…順序編號(hào)。一、二級(jí)導(dǎo)線水平角使用拓普康3002N全站儀按方向法分別二測(cè)回和一測(cè)回觀測(cè)導(dǎo)線前進(jìn)方向的左折角。二測(cè)回之間度盤按00°00＇和90°10＇進(jìn)行配置。一、二級(jí)導(dǎo)線邊長(zhǎng)采用拓普康TPc3002N型全站儀按單向二測(cè)回(一測(cè)回三次讀數(shù))測(cè)定(二級(jí)導(dǎo)線按一定測(cè)回測(cè)定)。測(cè)邊的同時(shí)，按中絲法對(duì)向各二測(cè)回(二級(jí)導(dǎo)線一測(cè)回)觀測(cè)其導(dǎo)線邊之垂直角。

(2)平差計(jì)算。一、二級(jí)導(dǎo)線應(yīng)盡量組成導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算。平差軟件可利用南方測(cè)繪公司編制出版的《測(cè)量平差大全》中導(dǎo)線網(wǎng)平差軟件進(jìn)行平差計(jì)算。平差方法可采用條件平差、相關(guān)平差和逐漸趨進(jìn)法平差等。一級(jí)導(dǎo)線經(jīng)平差后，測(cè)角中誤差不得超過±5.0秒;二級(jí)導(dǎo)線平差后，測(cè)角中誤差不得超過±8.0秒;導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)位中誤差均不得超過±5.0cm。測(cè)區(qū)一、二級(jí)導(dǎo)線控制測(cè)量取位:水平角和垂直角記錄、計(jì)算取位至秒;邊艮、坐標(biāo)計(jì)算及其成果取位至毫米。

2.2 二級(jí)GPS點(diǎn)測(cè)量

(1)GPS點(diǎn)選點(diǎn)。為便于GPS點(diǎn)加密一級(jí)圖根導(dǎo)線點(diǎn)的應(yīng)用，選定的GPS點(diǎn)至少應(yīng)與一個(gè)相鄰GPS點(diǎn)通視，亦盡可能考慮多方向通視，布設(shè)點(diǎn)位要分布均勻，二級(jí)GPS點(diǎn)間距一般小于1km，平均邊長(zhǎng)不大于1km。GPS點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)按“ⅡX”執(zhí)行。(2)GPS點(diǎn)埋石。GPS點(diǎn)標(biāo)石類型在一般地區(qū)埋設(shè)普通標(biāo)石，在建筑物上埋設(shè)樓頂標(biāo)石或嵌入標(biāo)志。中心標(biāo)志采用鑄鐵標(biāo)志，標(biāo)志頂面應(yīng)略高于標(biāo)石面。測(cè)區(qū)地面上的GPS點(diǎn)，埋石采用柱石下面現(xiàn)場(chǎng)澆灌混凝土辦法，在實(shí)地埋設(shè)時(shí)，標(biāo)石坑位下底面邊長(zhǎng)應(yīng)大于70cm，標(biāo)石周圍填土夯實(shí)。樓頂(建筑物頂)標(biāo)志埋設(shè)時(shí)，嚴(yán)格依規(guī)程附圖B.0.6標(biāo)石埋設(shè)圖執(zhí)行，清除碎石、粉沫，再浸濕后，方可安放標(biāo)志，用混凝土嵌埋，以便與建筑物牢固結(jié)合。(3)GPS點(diǎn)埋石的資料整理。所有GPS點(diǎn)均在實(shí)地按規(guī)定繪制點(diǎn)之記，所在地一欄的填寫應(yīng)認(rèn)真了解，點(diǎn)位說明要簡(jiǎn)潔明確，寫出點(diǎn)至明顯目標(biāo)的方向距離，量注標(biāo)石中心至其它地物點(diǎn)三處的距離。在繪制略圖時(shí)，略圖方位應(yīng)與實(shí)地一致。選埋結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)標(biāo)繪點(diǎn)位分布圖，準(zhǔn)確繪制相鄰點(diǎn)通視方向。(4)GPS點(diǎn)觀測(cè)要求。GPS觀測(cè)必須使用經(jīng)法定單位檢驗(yàn)合格的接收機(jī)，觀測(cè)一般采用快速靜態(tài)定位模式。

3 地形測(cè)量

3.1 動(dòng)態(tài)GPS(及RTK)圖根控制

(1)應(yīng)根據(jù)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)已知一級(jí)導(dǎo)線及以上控制點(diǎn)的分布和與流動(dòng)站間距(≤10km)，選擇基準(zhǔn)站位置，同時(shí)要注意基準(zhǔn)站上空無干撓衛(wèi)星信號(hào)的大面積遮掩和影響RTK數(shù)據(jù)通訊線的電磁場(chǎng)干擾。

(2)用于RTK測(cè)量的控制點(diǎn)必須是三維GPS網(wǎng)點(diǎn)或與其聯(lián)測(cè)平差看的控制點(diǎn)。第一次設(shè)置基準(zhǔn)站或重新設(shè)置基準(zhǔn)站后，必須聯(lián)測(cè)一個(gè)以上已知坐標(biāo)點(diǎn)作為檢核，當(dāng)檢核精度滿足相應(yīng)等級(jí)時(shí)，方可作業(yè)。

(3)測(cè)量時(shí)置信程度必須沒置在99.9%，在固定解狀態(tài)且HRMS≤0.02、vRMs≤0.02時(shí)方可數(shù)據(jù)采集。對(duì)于沒有檢核條件的測(cè)量點(diǎn)，應(yīng)分不同時(shí)間段進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，以避免測(cè)錯(cuò)。

(4)每點(diǎn)測(cè)量應(yīng)在重置整周模糊度的情況下分別測(cè)量?jī)纱?，兩次成果較差(B，L)應(yīng)小于0.02"，大于較差的府返工重測(cè)，成果取中數(shù)。

3.2 地形圖測(cè)量

3.2.1 地形圖編號(hào)及圖廓整飾

測(cè)圖比例尺為1∶500，基本等高距為0.5米。地形圖采用50×50厘米的正方形分幅，圖名、圖號(hào)及圖廓整飾等，按都江堰市規(guī)劃局統(tǒng)一要求，即:(1)全部注記為“＊＊市地形圖”。(2)圖號(hào):采用＊＊市統(tǒng)一編號(hào)，如:25—30。其中，25一代表本圖幅在整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)所在的“行數(shù)”;30一代表本圖幅在整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)所在的“列數(shù)”。(3)左上方的結(jié)合表:相鄰圖幅標(biāo)注圖號(hào)。(4)其余部分全部按照“圖式”要求整飾。

3.2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采

(1)使用傘站儀按全野外數(shù)字化測(cè)量的方法進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，利用南方測(cè)繪公司《GASS7.1成圖軟件》進(jìn)行地形圖編輯。

(2)測(cè)塊劃分的原則。為滿足數(shù)據(jù)庫建立的要求及減少接邊工作量，外業(yè)數(shù)據(jù)采集必須以地塊為單位進(jìn)行作業(yè)。以路、埂、溝、河、渠、墻等自然地界為邊界進(jìn)行分塊，保證地物在塊內(nèi)完整、獨(dú)立。塊的面積不宜小于一幅圖(1∶500)，也不宜大于四幅圖，其最終文件的數(shù)據(jù)量不宜大于8000點(diǎn)，以免接邊等工作因數(shù)據(jù)量大而降低工作效率。

(3)測(cè)站檢查。測(cè)站安置輸入有關(guān)信息后，應(yīng)使用相鄰控制點(diǎn)進(jìn)行檢查。當(dāng)測(cè)站高程及坐標(biāo)檢查無誤后方可進(jìn)行碎部測(cè)量工作。當(dāng)一站施測(cè)完畢后應(yīng)進(jìn)行歸零檢查。

(4)碎部點(diǎn)測(cè)量。地形圖除嚴(yán)格按照《城市測(cè)量規(guī)范》有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)和表示外，根據(jù)本次測(cè)區(qū)的特點(diǎn)和城市規(guī)劃用圖的要求，特作如下補(bǔ)充說明:房屋一律以墻角為準(zhǔn)施測(cè)表示，并按房屋的樓層、建筑材料、結(jié)鉤、性質(zhì)等區(qū)別表示，臨時(shí)性的工棚不表示。實(shí)測(cè)部分的大型橋梁、高壓鐵塔、高壓電竿以及主要樓房(一般二層以上)重要建筑物和構(gòu)筑物等，應(yīng)使用全站儀精確測(cè)量和展繪。街區(qū)內(nèi)各種市政設(shè)施及獨(dú)立地物須全部測(cè)繪，并用相應(yīng)的圖式符號(hào)區(qū)別表示，不作取舍。

(5)公路應(yīng)實(shí)際測(cè)繪出路面線和路基線，并按不同的材料分別名“瀝、水泥、碎石”等，不明顯的小路可以作適當(dāng)?shù)娜∩?，但遇橋、居民地等?yīng)有道路連接。圖內(nèi)名類管線、檢修井、消防栓等全部實(shí)測(cè)，并根據(jù)其性質(zhì)用相應(yīng)的圖式符合區(qū)別表示(直經(jīng)小于10厘米的民用自來水管可不表示)。埋在地下的光纜線、天燃?xì)夤芫€等，實(shí)測(cè)地表面上的標(biāo)志并查明其走向，標(biāo)志之間用虛線表示，并注明“光纜”、“氣”等。圍墻統(tǒng)一以粗黑線和黑方}央(即不依比例尺符號(hào))表示。其中，黑方塊一般朝向單位內(nèi)部，打點(diǎn)的位置應(yīng)是“粗黑線”的轉(zhuǎn)角處外邊緣(即打點(diǎn)的位置和黑方塊表示的朝向相反)。高壓鐵塔、雙竿高壓線，除實(shí)際測(cè)繪同其鐵塔和竿的準(zhǔn)確位置外，用實(shí)線繪出其電線在地面上的實(shí)際投影位置(線的實(shí)際寬度)，其中間的電力線符號(hào)不繪。圖內(nèi)各級(jí)界線應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)繪出縣(區(qū))、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村，并用相應(yīng)符號(hào)表示。居民地、學(xué)校、機(jī)關(guān)、街道等地理名稱和行政名稱，按現(xiàn)有的名稱調(diào)注，若其名稱太長(zhǎng)，圖內(nèi)注記困難時(shí)，按當(dāng)?shù)亓?xí)慣的簡(jiǎn)稱調(diào)注。

(6)地貌測(cè)繪。地貌以等高線表示為主，明顯的特征地貌以符合表示。土堆、沖溝、坑穴、陡坎等應(yīng)測(cè)注高程和比高。各種自然形成的斜坡，沖溝、雨裂圖上大于3cm的應(yīng)分別測(cè)出坡頂、坡腳標(biāo)高。大于0.5米的田坎、陡坎等，用坎子符號(hào)表示，并標(biāo)注比高。

4 結(jié)束語

在RTK技術(shù)的不斷完善下，RTK測(cè)量的初始化速度、成果精度及可靠性會(huì)越來越高。但是由于受衛(wèi)星信號(hào)、接收機(jī)狀態(tài)、測(cè)站周圍環(huán)境及儀器操作的影響，RTK定位有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真，其成果不可能百分之百的可靠。因此，在作業(yè)中，我們要根據(jù)RTK技術(shù)的特點(diǎn)及測(cè)區(qū)狀況，采取有效措施，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，并加強(qiáng)成果的復(fù)核，以確保RTK成果的精確性和可靠性。

［1］王亞軍，楊俊生.GPS在城市控制測(cè)量中的應(yīng)用［J］.隧道建設(shè)，2003(6):6－23.

［2］徐勇.淺議GPS工程測(cè)量技術(shù)的原理［J］.科技論壇，2010(5):1－14.

［3］陳文彬.基于GPS的工程測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.安陽工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(3):1 －8.