GPS—RTK技術(shù)在數(shù)字化測(cè)圖中的技術(shù)應(yīng)用分析

王日輝

摘要：GPS-RTK技術(shù)是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的新突破，目前最大精度已經(jīng)達(dá)到厘米級(jí)，已經(jīng)成為一種快速采集數(shù)據(jù)和導(dǎo)航定位的有效工具。相比傳統(tǒng)測(cè)量方法，它的高效率、高精度以及全天候作業(yè)的特點(diǎn)已經(jīng)得到廣大測(cè)繪人員及相關(guān)部門(mén)的廣泛應(yīng)用。本文就RTK數(shù)字化測(cè)圖作業(yè)原理、流程以及作業(yè)要求做了簡(jiǎn)單闡述，并對(duì)其控制點(diǎn)測(cè)量、測(cè)區(qū)碎部點(diǎn)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容進(jìn)行了分析，為工程應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；地形測(cè)量；測(cè)點(diǎn)控制；作業(yè)流程

一、數(shù)字化測(cè)圖概述

1.1GPS-RTK數(shù)字化測(cè)圖。目前數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)呈現(xiàn)多種多樣，但是應(yīng)用最為廣泛、效果最好的便是全站儀和GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的數(shù)字化測(cè)圖，這種測(cè)圖組合方式將會(huì)發(fā)展成為未來(lái)主流的測(cè)圖技術(shù)。GPS-RTK測(cè)圖技術(shù)雖然具有操作簡(jiǎn)單、定位精確度高以及省掉了點(diǎn)問(wèn)通訊，而且其測(cè)圖時(shí)間斷，具有很強(qiáng)的工作效率，但是在森林樹(shù)木密集或建筑分布較為集中的地區(qū)，其會(huì)因樹(shù)木或建筑物的遮擋使得其接收衛(wèi)星信號(hào)能力變?nèi)?，影響其測(cè)量精確度。此時(shí)可以配合全站儀進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)量，然后將全站儀測(cè)量到的數(shù)據(jù)和GPS-RTK數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并加以分析整理，這樣就可以形成比較準(zhǔn)確的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)，在通過(guò)計(jì)算機(jī)出圖軟件將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖繪制。

1.2數(shù)字測(cè)圖原理及流程 。數(shù)字測(cè)圖就是將采集的各種有關(guān)的地物和地貌信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到內(nèi)容豐富的電子地圖，需要時(shí)由電子計(jì)算機(jī)的圖形輸出設(shè)備（如顯示器、繪圖儀）繪出地形圖或各種專(zhuān)題地圖（如圖1）。

測(cè)區(qū)劃分：外業(yè)數(shù)字測(cè)圖一般以所測(cè)區(qū)域（測(cè)區(qū)）為單位統(tǒng)一組織作業(yè)和組織數(shù)據(jù)。當(dāng)測(cè)區(qū)較大或有條件時(shí)，可在測(cè)區(qū)內(nèi)按自然帶狀地物（如街道線(xiàn)、河沿線(xiàn)等）為邊界線(xiàn)構(gòu)成分區(qū)界限，分成若干相對(duì)獨(dú)立的分區(qū)。各分區(qū)的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)處理和作業(yè)應(yīng)相對(duì)獨(dú)立，分區(qū)內(nèi)及各分區(qū)之間在數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)不應(yīng)存在矛盾，避免造成數(shù)據(jù)重疊或漏測(cè)。當(dāng)有地物跨越不同分區(qū)時(shí)，該地物應(yīng)完整的在某一分區(qū)內(nèi)采集完成。

二、GPS―RTK概述

GPS―RTK指的是一種通過(guò)載波進(jìn)行相位差分的技術(shù)，其前提要求是：同步地處理2個(gè)檢測(cè)站所測(cè)試的載波及其相位信息?；鶞?zhǔn)站則采用數(shù)據(jù)鏈的方式同步地把搜集到的載波相位檢測(cè)量與對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳遞至流動(dòng)站。流動(dòng)站通過(guò)接收來(lái)自于GPS衛(wèi)星所發(fā)射的載波相位和源自于基準(zhǔn)站所發(fā)出的載波相位數(shù)據(jù)，再構(gòu)建起存在著相位差分的觀察數(shù)據(jù)展開(kāi)同步的處理，并輸進(jìn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)改變參數(shù)以及投影參數(shù)，同步地得出流動(dòng)站三維坐標(biāo)與精度的數(shù)據(jù)。RTK技術(shù)通過(guò)GPS檢測(cè)技術(shù)時(shí)獲得了一定的突破，主要的優(yōu)點(diǎn)有：誤差非積累化、作業(yè)效率高、定點(diǎn)時(shí)速迅捷等。

三、GPS-RTK測(cè)圖技術(shù)分析

3.1RTK作業(yè)要求。RTK定位要求基準(zhǔn)站以數(shù)據(jù)傳輸速度≥9600bit的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)向移動(dòng)站發(fā)送信息。遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)鏈能夠減少設(shè)參考點(diǎn)，并避免轉(zhuǎn)站的次數(shù)；數(shù)據(jù)的鏈穩(wěn)健能大大減少GPS的初始化運(yùn)行時(shí)間。使工作效率大大提高。同時(shí)RTK用于地形測(cè)量也存在許多的不足：（1）RTK相對(duì)于靜態(tài)GPS測(cè)量，無(wú)足夠的幾何檢核條件，因此在進(jìn)行重要地物測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能的采用增加歷元數(shù)等方法提高精度。（2）在有信號(hào)遮擋的地方，如建筑區(qū)內(nèi)很難進(jìn)行測(cè)量，因此在這種情況下必須配合全站儀等常規(guī)儀器進(jìn)行作業(yè)。（3）RTK野外操作手簿不能進(jìn)行圖形編輯現(xiàn)場(chǎng)成圖，對(duì)于簡(jiǎn)單地形測(cè)量如等高線(xiàn)測(cè)繪具有一定優(yōu)勢(shì)，但在進(jìn)行復(fù)雜地形測(cè)量時(shí)還需配合草圖。（4）對(duì)于電線(xiàn)桿、電線(xiàn)塔等會(huì)對(duì)接收機(jī)信號(hào)產(chǎn)生干擾的地物測(cè)量，會(huì)因采用偏心或交會(huì)等方法產(chǎn)生一定的精度偏差。對(duì)于有高程起伏的測(cè)區(qū)，特別是在進(jìn)行等高線(xiàn)測(cè)量時(shí)，選取已知控制點(diǎn)時(shí)，盡可能選分布在不同高程層面的點(diǎn)，這樣能更好的建立高程模型，對(duì)于提高高程精度有很大好處。

3.2 靜態(tài)GPS控制點(diǎn)測(cè)量 。用GPS-RTK靜態(tài)觀測(cè)根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)測(cè)兩等級(jí)控制點(diǎn)坐標(biāo)，并用隨機(jī)軟件基線(xiàn)解算平差獲得兩點(diǎn)真實(shí)坐標(biāo)。每個(gè)GPS點(diǎn)上至少設(shè)站觀測(cè)2次，觀測(cè)時(shí)應(yīng)量取儀器高兩次，并記錄于觀測(cè)手簿中，兩次讀數(shù)差不大于3mm，取平均值作最后結(jié)果，各等級(jí)的點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子PDOP值應(yīng)小于6。四等網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn)的相對(duì)中誤差不得大于5cm，一級(jí)網(wǎng)中最弱點(diǎn)中誤差相對(duì)于起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不得大于±5cm。個(gè)點(diǎn)觀測(cè)均要求用手簿進(jìn)行記錄，記錄內(nèi)容為：點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、觀測(cè)者、天氣、日期、時(shí)間、天線(xiàn)高、時(shí)段、接收機(jī)編號(hào)，并將特殊情況記錄在備注欄。

3.3測(cè)區(qū)碎部點(diǎn)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理 。衛(wèi)星觀測(cè)環(huán)境較好時(shí)可以直接用RTK進(jìn)行碎部點(diǎn)采集，所采集的數(shù)據(jù)是經(jīng)實(shí)時(shí)基線(xiàn)解算后得出的WGS-84坐標(biāo)系三維坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換出地方坐標(biāo)下三維坐標(biāo)。 應(yīng)用RTK采集碎部點(diǎn)時(shí)，遇到一些對(duì)衛(wèi)星號(hào)有遮蔽的地帶，這時(shí)可利用RTK給出測(cè)站點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)，然后采用全站儀采集碎部點(diǎn)坐標(biāo)。全站儀作業(yè)的具體操作：選擇一個(gè)文件或建立一個(gè)新文件；輸人測(cè)站點(diǎn)號(hào)、代碼及儀器高等；輸入后視點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)和代碼進(jìn)行觀測(cè)。

3.4成果檢查。用RTK技術(shù)施測(cè)的控制點(diǎn)成果應(yīng)進(jìn)行100%的內(nèi)業(yè)檢查和不少于10%的外業(yè)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足下表的要求：

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