RTK在測(cè)量中的應(yīng)用

江冬明，王 遠(yuǎn)，吳 冉

（安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所（國(guó)土資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心），安徽 合肥 230001）

RTK測(cè)量技術(shù)是一種實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，它是以載波相位觀測(cè)為基礎(chǔ)，是GPS測(cè)量技術(shù)當(dāng)中的一種創(chuàng)新突破，在野外勘查測(cè)量當(dāng)中，可獲得點(diǎn)位厘米級(jí)水平精度。其基本思想為，對(duì)所觀測(cè)到的衛(wèi)星具有連續(xù)工作性。

1 測(cè)區(qū)概況

該地區(qū)地勢(shì)較為復(fù)雜，通視情況不太好，此次測(cè)量以山地山丘為主，也有少量樹林。在測(cè)區(qū)內(nèi)以三個(gè)四等GPS點(diǎn)為起算點(diǎn)。

為了對(duì)該測(cè)區(qū)10km2進(jìn)行1：500的地形圖測(cè)量，設(shè)置了一級(jí)控制網(wǎng)，并布設(shè)好監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)，并根據(jù)區(qū)域內(nèi)原有的GPS點(diǎn)，利用平差軟件求出轉(zhuǎn)換數(shù)值，并將得到的數(shù)值在測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)，然后在區(qū)域內(nèi)設(shè)置另一個(gè)已知點(diǎn)，以便進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)檢查[1]。坐標(biāo)較差在允許的范圍之內(nèi)，開始對(duì)該控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量。平面坐標(biāo)通過靜態(tài)GPS聯(lián)測(cè)，其中高程均為四等聯(lián)測(cè)。

2 RTK精度研究

為保證測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確性，就要根據(jù)圖根控制測(cè)量工作前期進(jìn)行RTK精度研究。采用Trimble雙頻GPS接收機(jī)，其標(biāo)稱精度為10mm+1ppm，全站儀為萊卡TCR302，標(biāo)稱精度為2″和3+2ppm。采用RTK技術(shù)來代替常規(guī)圖根測(cè)量。

本次研究的基準(zhǔn)站，設(shè)置在測(cè)量區(qū)域中部已知點(diǎn)EK002上，設(shè)置點(diǎn)一般是用來精準(zhǔn)檢測(cè)已知環(huán)境的條件，因此，在安置臺(tái)上的GPS接收器連接電臺(tái)設(shè)備。將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)與地方左邊數(shù)值輸入到GPS接受器當(dāng)中，并進(jìn)行控制測(cè)區(qū)內(nèi)的三個(gè)不同坐標(biāo)點(diǎn)均勻分布，在GPS接收器上輸入WGS-84坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值轉(zhuǎn)換，并將顯示結(jié)構(gòu)返回到GPS接收器當(dāng)中[2]。對(duì)幾個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，坐標(biāo)較差如表1。

表1 GPS RTK與靜態(tài)GPS坐標(biāo)較差

其中△x、△y、△z為GPS RTK測(cè)量數(shù)據(jù)與已知的四等GPS點(diǎn)坐標(biāo)差，從表1可以看出，點(diǎn)位平面誤差絕對(duì)值≦5cm，一般來說，距離越近精度越高。而高程較差△z最大的為3.12mm，達(dá)到圖根測(cè)量較差中誤差的要求。

圖根導(dǎo)線布設(shè)為了滿足測(cè)圖與測(cè)區(qū)施工放樣的需求，根據(jù)實(shí)際地形情況布設(shè)圖根控制點(diǎn)，根據(jù)圖根點(diǎn)的點(diǎn)位精度，可采用兩種方法，一是動(dòng)態(tài)GPS實(shí)時(shí)RTK定位，二是使用全站儀按二級(jí)導(dǎo)線的要求布設(shè)附合或閉合導(dǎo)線[3]。

3 RTK圖根控制

3.1 平面控制

利用GPS RTK進(jìn)行圖根點(diǎn)的布設(shè)，并根據(jù)所給出的《工程測(cè)量規(guī)范》當(dāng)中的圖根點(diǎn)精度，對(duì)數(shù)值相近等級(jí)的控制點(diǎn)，誤差將不應(yīng)大于規(guī)定圖根上0.1mm；在高程中誤差當(dāng)中，不應(yīng)該大于圖根的基本等高距離，一般會(huì)在越登高距離的1/10作用；利用實(shí)施GPS RTK系統(tǒng)來布設(shè)圖根的坐標(biāo)點(diǎn)，在精度測(cè)量完畢后在進(jìn)行圖根坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)量。

3.2 高程控制測(cè)量

由于受到地球運(yùn)轉(zhuǎn)的高程異常影響，因此，測(cè)量高程的測(cè)量精度也會(huì)出現(xiàn)一定偏差，因此，在進(jìn)行高程測(cè)量到年中，要采取四級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量方式。在進(jìn)行完第四次測(cè)量之后，要對(duì)RTK測(cè)量的高程精度進(jìn)行檢測(cè)，防止在進(jìn)行地形圖測(cè)量時(shí)出現(xiàn)偏差，同時(shí)，采用RTK方法對(duì)地圖的根點(diǎn)進(jìn)行重新布置。

4 數(shù)字化地形測(cè)圖

在野外數(shù)據(jù)采集時(shí)用全站儀和RTK同時(shí)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，以進(jìn)行比較。

4.1 全站儀觀測(cè)

（1）測(cè)量圖根所使用的全站儀器進(jìn)行觀測(cè)，要對(duì)進(jìn)行測(cè)角、測(cè)距兩部分檢測(cè)分析，確認(rèn)其精準(zhǔn)度與各項(xiàng)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)后，才能投入使用。

（2）利用全站儀進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，其點(diǎn)位的精度應(yīng)符合圖根上的標(biāo)準(zhǔn)，即不小于圖上的±0.2mm，地形的點(diǎn)測(cè)距離最大可進(jìn)行測(cè)量250m。

（3）在進(jìn)行測(cè)量前要做好檢測(cè)站的準(zhǔn)備工作，要以一個(gè)點(diǎn)為定向，進(jìn)行另一點(diǎn)的檢查，被檢測(cè)點(diǎn)誤差不得大于0.1m。

（4）在檢測(cè)工作準(zhǔn)備完畢后，就可以開始進(jìn)行深度測(cè)量。

4.2 RTK觀測(cè)

可以利用GPS RTK系統(tǒng)在野外進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且其具有采集快捷的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)集采集的前期工作要安排好，例如，點(diǎn)校正，建立數(shù)據(jù)集整理文檔，建立后要對(duì)參考站進(jìn)行測(cè)試，看看移動(dòng)站是否準(zhǔn)確，然后就可以開始進(jìn)行破碎零件的測(cè)量和采集了。

4.3 1：500地形圖測(cè)繪的內(nèi)容

（1）野外地質(zhì)勘查及附屬設(shè)施測(cè)繪：復(fù)雜地質(zhì)按不同類別、等級(jí)區(qū)別表示，同時(shí)賦予相應(yīng)的圖形屬性。

（2）坎子：礦山坡坎除復(fù)雜零亂環(huán)境無法表示清楚之外，其余的應(yīng)按規(guī)定測(cè)繪于圖上，并注記其比高，并加注比高。

（3）礦山巷道、通道等要應(yīng)準(zhǔn)確的測(cè)定，測(cè)定其特征點(diǎn)位置，并正確運(yùn)用符號(hào)表示。

（4）溝底、山頂?shù)纫凶銐虻乃椴奎c(diǎn)密度，確保礦山地物、地形精度；圖上高程注記點(diǎn)按每平方千米不少于10點(diǎn)～15點(diǎn)進(jìn)行注記，注記點(diǎn)盡量選擇在山項(xiàng)、埡口、谷底的上下端等地方注記。

（5）電纜線測(cè)繪：礦山工程電力線、通訊線除測(cè)定其電桿位置外，按圖式符號(hào)表示其性質(zhì)，如高、低壓地面或地表下的電纜等。

（6）地形圖地理名稱調(diào)查注記：在測(cè)繪過程中，應(yīng)注意調(diào)查礦山周圍地名、山名、道路、河道、水庫等相關(guān)地理名稱。

5 內(nèi)業(yè)處理

成圖過程：通過收發(fā)信息軟件將RTK的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通過轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成DAT文件。下一步是顯示場(chǎng)地高程點(diǎn)，將高程點(diǎn)擴(kuò)展到CASS軟件中，刪除一些重復(fù)或無用的點(diǎn)，建立DTM。完成后，過濾掉不合理的三角形，畫出等高線。擬合的步長(zhǎng)應(yīng)相對(duì)較小，一般為2m。特征可以在顯示點(diǎn)之后繪制，也可以使用APPLOAD-GAILINE命令添加原始的特征圖。仰角注:選擇輪廓注-源線注-僅注曲線，選擇文本后回車完成注。

6 結(jié)論

通過以上分析，可以得出RTK技術(shù)可以滿足四等水線測(cè)量要求。由于產(chǎn)生不同常規(guī)的控制測(cè)量，會(huì)產(chǎn)生不同的采集方式來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量。由此可以得出RTK的一些特點(diǎn)：

（1）精度高。采集到的數(shù)據(jù)安全可靠，無誤差積累。在滿足RTK基本條件下，在一定的工作測(cè)量區(qū)域內(nèi)，無誤差，其測(cè)量精度可達(dá)到2cm～3cm左右，在滿足精度測(cè)量要求時(shí)，基準(zhǔn)站距離與RTK不能同步增長(zhǎng)。

（2）降低了作業(yè)要求。RTK不需要兩個(gè)點(diǎn)之間的接入。RTK技術(shù)特點(diǎn)是受能見度條件、氣候、季節(jié)等因素影響較小。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，只要RTK滿足其基本的可見性條件，就可以很容易地在復(fù)雜地形和障礙物造成的不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行快速、高精度的定位作業(yè)。

（3）作業(yè)效率高。在一般地形條件下，RTK測(cè)量面積可以一次性完成4km半徑左右，減少了傳統(tǒng)測(cè)量受到面積大小控制的特點(diǎn)，與計(jì)量器具的數(shù)量“移動(dòng)站”，只有一個(gè)人操作，在幾秒鐘的一般環(huán)境的坐標(biāo)點(diǎn)，操作速度、低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約成本，提高勞動(dòng)效率。

同樣RTK在工作是還存在著一些問題：

（1）GPS測(cè)量時(shí)至少接收4顆未受干擾的衛(wèi)星信號(hào)。這些信號(hào)以直線的方式傳輸?shù)浇邮掌鞯奶炀€上，而不需要通過水、土壤、墻壁或任何其他障礙，從而限制了GPS的應(yīng)用范圍。

（2）RTK技術(shù)廣泛應(yīng)用于平面位置測(cè)量，但在測(cè)高方面運(yùn)用尚不成熟，不能達(dá)到高等級(jí)的高程控制。