單機(jī)站RTK林區(qū)作業(yè)測(cè)量成果的精度評(píng)測(cè)

王俊文

（黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查七○七隊(duì)，黑龍江綏化152000）

單機(jī)站RTK林區(qū)作業(yè)測(cè)量成果的精度評(píng)測(cè)

王俊文*

（黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查七○七隊(duì)，黑龍江綏化152000）

RTK（Real-timekinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，就是一項(xiàng)基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)。在林區(qū)作業(yè)環(huán)境下，由于GPS系統(tǒng)的局限性和RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸本身的問(wèn)題。對(duì)于單基站RTK而言，容易造成儀器初始化時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)衛(wèi)星失鎖、不能定位的現(xiàn)象。以南方測(cè)繪S86T型RTK儀器在黑龍江省蘿北縣一礦區(qū)大比例尺數(shù)字測(cè)圖中應(yīng)用為例，對(duì)單基站RTK測(cè)量成果的精度進(jìn)行討論分析。

單基站RTK；林區(qū)作業(yè)；測(cè)量成果；精度評(píng)測(cè)

RTK（Real-timekinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了測(cè)量外業(yè)的作業(yè)效率。但其初始化（整周模糊值）的置信度最高為95%左右，加之作業(yè)中欠缺必要的檢核條件，可能會(huì)不可避免地產(chǎn)生假值或粗差。尤其在林區(qū)作業(yè)時(shí)，由于工作環(huán)境惡劣復(fù)雜，干擾作業(yè)的因素多，使得測(cè)量人員對(duì)某一些RTK測(cè)量成果精度產(chǎn)生懷疑。本文以南方測(cè)繪S86T型RTK儀器為例，在黑龍江省蘿北縣某一礦區(qū)1∶2000比例尺數(shù)字測(cè)圖中，通過(guò)對(duì)單基站RTK實(shí)測(cè)成果的可靠性進(jìn)行檢測(cè)和精度分析，以確保工區(qū)測(cè)量工作的有效實(shí)施。

1 影響RTK作業(yè)可靠性的因素及檢測(cè)方法

單基站RTK測(cè)量前接收機(jī)雖然可以自主初始化，但在林區(qū)作業(yè)環(huán)境下，造成RTK初始化時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象。其主要原因有整個(gè)GPS系統(tǒng)的局限性和RTK傳輸數(shù)據(jù)鏈本身可靠性2個(gè)方面。GPS測(cè)量依靠的是接收地面以上20000km的衛(wèi)星發(fā)射來(lái)的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。這些信號(hào)頻率高，功率低，不易穿透可能阻擋衛(wèi)星和GPS接收機(jī)間的障礙物。事實(shí)上，存在于接收機(jī)和衛(wèi)星之間路徑上的任何物體都會(huì)對(duì)GPS系統(tǒng)的操作產(chǎn)生不利影響。一些物體如房屋，會(huì)完全屏蔽衛(wèi)星信號(hào)，一些物體如樹(shù)木會(huì)部分阻擋、反射或折射信號(hào)。一些山體的地形條件對(duì)接收衛(wèi)星信號(hào)也有很大影響。而RTK作業(yè)的另一個(gè)不利因素來(lái)源于傳輸數(shù)據(jù)鏈本身，數(shù)據(jù)鏈的工作可靠性與周?chē)碾姶怒h(huán)境以及作用距離都有較大的關(guān)系，尤其以在林區(qū)作業(yè)更為明顯。

鑒于以上幾種情況，林區(qū)作業(yè)條件下單基站RTK在作業(yè)前、作業(yè)中都應(yīng)進(jìn)行RTK測(cè)量成果可靠性的檢測(cè)工作。在野外測(cè)量時(shí)，多采用測(cè)量重復(fù)基線(xiàn)邊的方法進(jìn)行成果的復(fù)核。RTK作業(yè)前，先在已知點(diǎn)上檢測(cè)，其坐標(biāo)較差符合要求后再進(jìn)行測(cè)量。作業(yè)中采用不同起算點(diǎn)測(cè)定部分重合點(diǎn)，或在同一點(diǎn)上采用2次觀測(cè)方法測(cè)量，在符合規(guī)定限差時(shí)方可繼續(xù)測(cè)量。

2 工程實(shí)例與分析

2.1 工程概述

測(cè)區(qū)位于黑龍江省蘿北縣一礦區(qū)，工作區(qū)面積3.188km2，主要地貌為山地、丘陵。地勢(shì)為北高南低，區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，森林覆蓋較多，通視條件較差。平均海拔335m左右，最高為442.5m，最低為187.6m，相對(duì)高差240m左右，地形類(lèi)別為Ⅲ-Ⅳ級(jí)。這些復(fù)雜的自然地理?xiàng)l件為RTK測(cè)量帶來(lái)了困難，因此，解決RTK測(cè)量的可靠性，并確保測(cè)量精度是主要問(wèn)題。作業(yè)內(nèi)容是測(cè)制該區(qū)1∶2000數(shù)字地形圖，該圖將作為某一礦山選廠建設(shè)的設(shè)計(jì)用圖。采集數(shù)據(jù)儀器是單基站RTK南方測(cè)繪S86T型。初步作業(yè)方案是使用靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)施測(cè)測(cè)區(qū)首級(jí)控制點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，使用RTK采集碎部點(diǎn)坐標(biāo)，室內(nèi)使用南方測(cè)繪Cass9.0成圖軟件編輯成圖。由于林區(qū)的特殊地形地貌，要求測(cè)量前利用測(cè)區(qū)的首級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)前復(fù)核，坐標(biāo)較差應(yīng)在3cm以?xún)?nèi)符合規(guī)范要求的情況下方可進(jìn)行后續(xù)測(cè)量。在作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行2～3次測(cè)量成果的復(fù)檢工作。

2.2 RTK測(cè)量可靠性的檢測(cè)

測(cè)區(qū)首級(jí)控制點(diǎn)10個(gè)。在其中一個(gè)點(diǎn)（J001）上架設(shè)基準(zhǔn)站，在另外9個(gè)點(diǎn)位上架設(shè)流動(dòng)站，對(duì)RTK儀器進(jìn)行初始化的檢測(cè)。對(duì)流動(dòng)站上實(shí)時(shí)的解算坐標(biāo)與已知成果進(jìn)行比較，其較差見(jiàn)表1。

表1 RTK測(cè)量成果的可靠性檢測(cè)的坐標(biāo)對(duì)照表

從表1可以看出：全部坐標(biāo)較差均在3cm內(nèi)，平面坐標(biāo)較差最大值為2.5cm，最小值為0.9cm，平面中誤差為2.25cm；高程較差最大值為2.4cm，最小值為1.5cm，高程中誤差為1.84cm。成果符合檢測(cè)限差要求，說(shuō)明在該測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)量時(shí)使用單基站RTK初始化時(shí)成果是可靠的。

2.3 RTK測(cè)量成果精度分析

該區(qū)測(cè)圖工作完成后，使用TOPCON GTS-311S型全站儀分別在已知控制點(diǎn)（J001、G103、G104、G107、G109）上設(shè)站，共檢查了191個(gè)地形特征點(diǎn)。將全站儀實(shí)測(cè)坐標(biāo)與RTK采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算兩種觀測(cè)方法的坐標(biāo)較差。若以全站儀測(cè)量坐標(biāo)為真值，檢查點(diǎn)的平面坐標(biāo)較差和高程坐標(biāo)較差均在0.5m以?xún)?nèi)，其精度均能滿(mǎn)足相應(yīng)規(guī)范對(duì)1∶2000比例尺地形圖的要求（地形圖檢查點(diǎn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表略）。從實(shí)測(cè)成果來(lái)看，單基站RTK測(cè)量時(shí)可靠的，精度也是能符合規(guī)范要求的。另需要說(shuō)明的是：由于森林覆蓋及地形條件的限制，該測(cè)區(qū)利用單基站RTK完成了大約93%左右的工作量，剩余工作量使用全站儀進(jìn)行了補(bǔ)測(cè)作業(yè)，項(xiàng)目實(shí)施方案中補(bǔ)充了全站儀測(cè)量采集碎部點(diǎn)的工作內(nèi)容。

3 單基站RTK作業(yè)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）控制點(diǎn)位置的選擇：要符合RTK測(cè)量的基本要求，盡量選擇對(duì)空視野開(kāi)闊，避開(kāi)相應(yīng)的干擾源的地方。如高大樹(shù)木覆蓋、建筑物遮擋、大面積水域和高壓線(xiàn)、信號(hào)發(fā)射塔等?？刂泣c(diǎn)間盡可能的保留通視條件，以便利用全站儀進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)測(cè)的需要。

（2）RTK作業(yè)半徑的選擇：林區(qū)作業(yè)條件下樹(shù)林較多、樹(shù)木高大，有一定程度的覆蓋性。RTK作業(yè)半徑一定要合理選擇，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站距離不宜過(guò)長(zhǎng)，以保證數(shù)據(jù)鏈信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)接收成功。

（3）南方測(cè)繪RTK儀器優(yōu)勢(shì)的選擇：利用南方測(cè)繪RTK儀器基準(zhǔn)站可以架設(shè)在未知點(diǎn)上的功能，基準(zhǔn)站架設(shè)應(yīng)選取在測(cè)區(qū)地勢(shì)較高開(kāi)闊處，使用25W大功率外掛電臺(tái)，并采用對(duì)中桿使天線(xiàn)架設(shè)高度為5m以上，這樣可以大大增加基準(zhǔn)站差分信號(hào)的傳輸距離。每天應(yīng)根據(jù)工作的進(jìn)展程度，及時(shí)調(diào)整基準(zhǔn)站的架設(shè)位置，使其差分信號(hào)更好地覆蓋測(cè)區(qū)。

（4）RTK初始化成果、作業(yè)精度要及時(shí)進(jìn)行復(fù)核、檢測(cè)：為保證其可靠性，作業(yè)前、作業(yè)中都必須重視成果復(fù)核的準(zhǔn)確性，達(dá)到規(guī)定限差后方可進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。測(cè)量中若接收到的衛(wèi)星數(shù)目減少到4顆以下或當(dāng)衛(wèi)星數(shù)重新升至4顆或更多的時(shí)候，都需重新進(jìn)行初始化。在RTK不能正常工作的區(qū)域，要利用全站儀進(jìn)行必要的檢測(cè)和補(bǔ)測(cè)工作。

4結(jié)束語(yǔ)通過(guò)工程實(shí)例，我們可以得出結(jié)論。林區(qū)作業(yè)條件下單基站RTK能夠進(jìn)行快速、動(dòng)態(tài)測(cè)量工作，其可靠性與測(cè)圖精度能夠得到保證，能夠滿(mǎn)足此次工作比例尺的精度要求。在實(shí)際工作中應(yīng)注意解決制約RTK測(cè)量的主要問(wèn)題，更好的發(fā)揮其作業(yè)效率高、定位精度高、數(shù)據(jù)沒(méi)有誤差積累、測(cè)繪功能強(qiáng)大等特性，從而提高測(cè)量工作的作業(yè)效率。

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P228

A

1004-5716(2015)10-0118-03

2014-08-14

王俊文（1967-），男（漢族），吉林公主嶺人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)測(cè)量生產(chǎn)與技術(shù)管理工作。