淺談GPS—RTK在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

1、淺談GPSRTK在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用淺談GPSRTK在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用摘要：RTK技術(shù)是GPS測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。結(jié)合當(dāng)前 GPS RTK 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì) GPS RTK 測(cè)量技術(shù)可行性進(jìn)行分析，并利用 GPS-RTK 高效、準(zhǔn)確、靈活、不受時(shí)空限制的優(yōu)勢(shì)，改變了傳統(tǒng)測(cè)繪方法對(duì)大面積地形圖測(cè)繪的束縛。主要介紹了 RTK 技術(shù)在地形圖圖根測(cè)量、 碎部測(cè)量中的應(yīng)用方法和操作步驟及注意事項(xiàng)；并詳細(xì)分析了該方法的測(cè)量精度。關(guān)鍵詞：GPSRTK；坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)；地形圖前言：隨著RTK-GPS技術(shù)的日趨成熟以及城市建設(shè)的不斷擴(kuò)大，原來的控制網(wǎng)已無法覆蓋全市,RTK測(cè)量技術(shù)因其精度高、實(shí)時(shí)性和高效

2、性，使得其在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用越來越廣。1.測(cè)量技術(shù)概述1.1GPS接收設(shè)備該系統(tǒng)中至少應(yīng)包含兩臺(tái)GPS接收機(jī)，其中一臺(tái)安置在基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)或若干臺(tái)分別安置在不同的流動(dòng)用戶站上.基準(zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在觀測(cè)條件較好的位置上.作業(yè)期間，基準(zhǔn)站的接收機(jī)應(yīng)連續(xù)跟蹤全部可見GPS衛(wèi)星，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶站.GPS接收機(jī)可以是單頻或雙頻，當(dāng)系統(tǒng)中包含多個(gè)用戶接收機(jī)時(shí)，基準(zhǔn)站上的接收機(jī)宜采用雙頻接收機(jī). 1.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 基準(zhǔn)站與用戶站之間的聯(lián)系是由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈）完成的，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備之一，由調(diào)制解調(diào)器和無線電臺(tái)組成.在基準(zhǔn)站上，調(diào)制解調(diào)器將有關(guān)的數(shù)

3、據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制，然后由無線電發(fā)射電臺(tái)發(fā)射出去.用戶站上的無線電接收臺(tái)將其接收下來，并由解調(diào)器將數(shù)據(jù)解壓還原，送入用戶站上的GPS接收機(jī)中。 1.3軟件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)的質(zhì)量與功能，對(duì)于保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的可行性、測(cè)量結(jié)果的精確性與可靠性，具有決定意義.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要功能：（1）整周未知數(shù)的動(dòng)態(tài)快速解算；（2）實(shí)時(shí)解算用戶站在WGS-84地心坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；（3）求解坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。2.GPS-RTK原理GPS-RTK作業(yè)系統(tǒng)由一套基準(zhǔn)站和若干流動(dòng)站組成，基準(zhǔn)站設(shè)置時(shí)對(duì)架站點(diǎn)設(shè)置一個(gè)三維坐標(biāo)，在作業(yè)過程中，基準(zhǔn)站所采集的數(shù)據(jù)都

4、與基準(zhǔn)站設(shè)置數(shù)據(jù)比較，求出差值，發(fā)送到流動(dòng)站，流動(dòng)站用同一時(shí)間采集的數(shù)據(jù)減去這一差值，就獲得了相對(duì)基準(zhǔn)站較高的相對(duì)精度。我們還可以這樣理解，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站在同一時(shí)間獲得的三維坐標(biāo)所的誤差是一樣的，流動(dòng)站和基準(zhǔn)站各自的絕對(duì)坐標(biāo)是不準(zhǔn)的，但它們之間的相對(duì)關(guān)系是精確的。3.GPS-RTK單基站測(cè)量方式工作原理它是由基準(zhǔn)站接收機(jī)，數(shù)據(jù)鏈，流動(dòng)站接收機(jī)三部分組成。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要自身采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,得出流動(dòng)站的定位結(jié)果。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀

5、態(tài)。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。4.所用儀器簡(jiǎn)介此次觀測(cè)使用5臺(tái)南方S80RTK型雙頻接收機(jī)，采用1個(gè)基準(zhǔn)站，4個(gè)移動(dòng)站，一拖四的方法，S80RTK型雙頻GPS有24通道，具有定位準(zhǔn)確，界面友好，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)。通常情況下，實(shí)時(shí)作業(yè)半徑能達(dá)到15km，使用有效的通訊手段2min左右即可定位，同時(shí)調(diào)整未知數(shù)的解算和檢驗(yàn)。（1）實(shí)時(shí)定位平面精度：10+1.5mD（2）實(shí)時(shí)定位高程精度：20+1.5mD（3）動(dòng)態(tài)初始化時(shí)間：一般為20s左右（4）測(cè)程：15km5.GPS-RTK在地形圖測(cè)量中的具體應(yīng)用5.1控制測(cè)量某測(cè)區(qū)附近有三個(gè)已知高級(jí)平面控制點(diǎn)，精密度高可以在本次測(cè)繪工

6、作中利用。依據(jù)這3個(gè)高等點(diǎn)再測(cè)圖范圍內(nèi)布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng)，設(shè)置E級(jí)GPS控制點(diǎn)9個(gè)，采用GPS靜態(tài)觀測(cè)模式，每個(gè)時(shí)段測(cè)量45min，數(shù)據(jù)采樣間隔15s。本次觀測(cè)使用南方靈銳$82型雙頻GPS接收機(jī)（標(biāo)稱靜態(tài)平面精度3mm+1mm/km，RTK平面精度1cm+1ppm，RTK高度精度2cm+1ppm）3臺(tái)套，從測(cè)區(qū)附近已知三等水準(zhǔn)點(diǎn)引入高程，采用四等水準(zhǔn)精度施測(cè)9個(gè)GPS控制點(diǎn)的高程值。 測(cè)區(qū)首級(jí)平面和高程控制網(wǎng)布完后，就可以進(jìn)行圖根控制和碎步測(cè)量。將靈銳$82型GPS接收機(jī)設(shè)為動(dòng)態(tài)觀測(cè)模式，1臺(tái)作為基準(zhǔn)站，其他2臺(tái)作為流動(dòng)站。在視線開闊地架設(shè)基準(zhǔn)站和發(fā)射電臺(tái)，2臺(tái)流動(dòng)站開機(jī)與基準(zhǔn)站鏈接，輸入首級(jí)控

7、制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，用一個(gè)已知控制點(diǎn)來校正參數(shù)，然后就可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模式的觀測(cè)了。圖根控制和碎步測(cè)量可同步進(jìn)行。在視野開闊、衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)的地方，可直接進(jìn)行碎步測(cè)量，獲得地物地貌點(diǎn)的三維坐標(biāo)；在大范圍居民區(qū)、樹林繁茂等衛(wèi)星信號(hào)弱的地方，可在這些地方找相對(duì)開闊、衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)的地方進(jìn)行圖根控制測(cè)量，然后依據(jù)這些圖根點(diǎn)用全站儀觀測(cè)碎部點(diǎn)。RTK手薄和全站儀數(shù)據(jù)傳人計(jì)算機(jī)后，用南方CASS7.1成圖系統(tǒng)軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)地形圖編輯。 5.2線路放樣 RTK測(cè)量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成.將線路參數(shù)如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣.放樣

8、方法靈活，即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移距離和偏移方位，便于前后左右移動(dòng)，直到誤差小于設(shè)定的為止. 5.3規(guī)劃放線 建筑物規(guī)劃放線，放線點(diǎn)既要滿足城市規(guī)劃規(guī)定的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高.使用RTK進(jìn)行建筑物放樣時(shí)需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對(duì)于短邊，其相對(duì)關(guān)系較難滿足.在放樣的同時(shí)，需要注意的是測(cè)量點(diǎn)位的精度，點(diǎn)位精度不高的情況下，有可能帶來較大的點(diǎn)位誤差.在點(diǎn)位精度高的情況下，用RTK進(jìn)行規(guī)劃放線一般能滿足要求. 5.4用地測(cè)量 在各類用地勘測(cè)定界測(cè)量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界址點(diǎn)坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面

9、積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時(shí)，應(yīng)用RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)測(cè)量權(quán)屬界限、土地分類修測(cè)，大大提高測(cè)量速度和精度。 5.5其他方面測(cè)量 RTK技術(shù)還可用于地形測(cè)量、水域測(cè)量、管線測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)量等方面用RTK測(cè)圖，可不用布設(shè)圖根控制，僅依據(jù)少量的基準(zhǔn)點(diǎn)，即可直接測(cè)定地形地物點(diǎn)坐標(biāo)，如果用專業(yè)測(cè)圖軟件，通過電子手簿記錄即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)圖.在水下地形測(cè)量是，RTK能自動(dòng)導(dǎo)航和按距離或時(shí)間間隔自動(dòng)采點(diǎn)，只要將天線高量至水面，加水深改正后，即可高精度的實(shí)時(shí)測(cè)定水下地形點(diǎn)的三維坐標(biāo)，由專業(yè)軟件成圖. 6.GPSRTK單基站測(cè)量方式注意事項(xiàng) 6.1坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)精度直接影響GPS-RTK測(cè)量精度，所以作業(yè)前應(yīng)盡量收集測(cè)

10、區(qū)內(nèi)已有的控制資料，如WGS84坐標(biāo)、北京54坐標(biāo)或地方獨(dú)立坐標(biāo)，以求得精度較高的轉(zhuǎn)換參數(shù)，而且應(yīng)盡量使用分區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 6.2由于GPS-RTK測(cè)量不同于GPS靜態(tài)測(cè)量，所以其測(cè)量結(jié)果存在一定的偶然性誤差。為避免這種情況的影響，在GPS-RTK作業(yè)前必須對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行檢校，在確保準(zhǔn)確無誤的情況下方可繼續(xù)測(cè)量，否則應(yīng)重新檢查設(shè)置程序，再進(jìn)行檢核。在條件允許的情況下可利用雙基準(zhǔn)站方法進(jìn)行檢核。 6.3在GPS-RTK使用過程中發(fā)現(xiàn)，在上午11時(shí)至下午14時(shí)時(shí)間段內(nèi)，GPS衛(wèi)星分布較少且PDOP值偏大，經(jīng)常出現(xiàn)整周模糊度無法求得固定解的情況或整周模糊度求解收斂值速度緩慢情況，出現(xiàn)此情況時(shí)應(yīng)重置RTK

11、或斷開連接重新初始化，以求得固定解。結(jié)束語在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，技術(shù)給測(cè)繪工作帶來了革命性的變化，它改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式，實(shí)時(shí)完成厘米級(jí)精度定位和不通視情況下的遠(yuǎn)距離三維坐標(biāo)量測(cè)，具有需要測(cè)量人員少、速度快、精度高等特點(diǎn)，極大地提高了工作效率，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在測(cè)繪領(lǐng)域的各個(gè)方面。隨著技術(shù)在測(cè)量工作中應(yīng)用的不斷深入，測(cè)量技術(shù)必將有一個(gè)廣闊的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)：1侯大峰.淺談GPSRTK在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用J.吉林省土木建筑學(xué)會(huì).2010-11-252魯秀清，徐長(zhǎng)宇.淺談RTK在地形圖測(cè)繪外業(yè)中的應(yīng)用J.赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2010-02-253陳成新，黎應(yīng)勤.淺談RTKGPS技術(shù)在地形圖