浅谈GPS—RTK在地形图测绘中的应用

浅谈浅谈 GPSGPS RTKRTK 在地形图测绘中的应用在地形图测绘中的应用 摘要摘要 RTK 技术是 GPS 测量技术中的一个新突破 结合当前 GPS RTK 技术应用现状 对 GPS RTK 测量技术可行性进行分析 并 利用 GPS RTK 高效 准确 灵活 不受时空限制的优势 改变了传 统测绘方法对大面积地形图测绘的束缚 主要介绍了 RTK 技术在地 形图图根测量 碎部测量中的应用方法和操作步骤及注意事项 并 详细分析了该方法的测量精度 关键词关键词 GPS RTK 坐标系统转换参数 地形图 前言前言 随着 RTK GPS 技术的日趋成熟以及城市建设的不断扩大 原来的控制网已无法覆盖全市 RTK 测量技术因其精度高 实时性和 高效性 使得其在地形图测绘中的应用越来越广 1 1 测量技术概述 测量技术概述 1 1GPS 接收设备 该系统中至少应包含两台 GPS 接收机 其中一台安置在基准站 上 另一台或若干台分别安置在不同的流动用户站上 基准站应架设 在观测条件较好的位置上 作业期间 基准站的接收机应连续跟踪全 部可见 GPS 卫星 并将观测数据通过数据传输系统 实时地发送给 用户站 GPS 接收机可以是单频或双频 当系统中包含多个用户接收 机时 基准站上的接收机宜采用双频接收机 1 2 数据传输系统 基准站与用户站之间的联系是由数据传输系统 数据链 完成 的 数据传输设备是实现实时动态测量的关键设备之一 由调制解 调器和无线电台组成 在基准站上 调制解调器将有关的数据进行编 码和调制 然后由无线电发射电台发射出去 用户站上的无线电接收 台将其接收下来 并由解调器将数据解压还原 送入用户站上的 GPS 接收机中 1 3 软件系统 软件系统的质量与功能 对于保障实时动态测量的可行性 测量 结果的精确性与可靠性 具有决定意义 实时动态测量的软件系统应 具有如下主要功能 1 整周未知数的动态快速解算 2 实时解算用户站在 WGS 84 地心坐标系下的三维坐标 3 求解坐标系之间的转换参数 4 根据转换参数 进行坐标系统的转换 2 GPS RTK2 GPS RTK 原理原理 GPS RTK 作业系统由一套基准站和若干流动站组成 基准站设 置时对架站点设置一个三维坐标 在作业过程中 基准站所采集的 数据都与基准站设置数据比较 求出差值 发送到流动站 流动站 用同一时间采集的数据减去这一差值 就获得了相对基准站较高的 相对精度 我们还可以这样理解 基准站和流动站在同一时间获得 的三维坐标所的误差是一样的 流动站和基准站各自的绝对坐标是 不准的 但它们之间的相对关系是精确的 3 GPS RTK3 GPS RTK 单基站测量方式工作原理单基站测量方式工作原理 它是由基准站接收机 数据链 流动站接收机三部分组成 在 RTK 作业模式下 基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一 起传送给流动站 流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据 还要自身采集 GPS 观测数据 并在系统内组成差分观测值进行实时 处理 得出流动站的定位结果 流动站可处于静止状态 也可处于运 动状态 RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术 4 4 所用仪器简介所用仪器简介 此次观测使用 5 台南方 S80RTK 型双频接收机 采用 1 个基准站 4 个移动站 一拖四的方法 S80RTK 型双频 GPS 有 24 通道 具有定 位准确 界面友好 数据处理能力强的特点 通常情况下 实时作 业半径能达到 15km 使用有效的通讯手段 2min 左右即可定位 同 时调整未知数的解算和检验 1 实时定位平面精度 10 1 5 mD 2 实时定位高程精度 20 1 5 mD 3 动态初始化时间 一般为 20s 左右 4 测程 15km 5 GPS RTK5 GPS RTK 在地形图测量中的具体应用在地形图测量中的具体应用 5 1 控制测量 某测区附近有三个已知高级平面控制点 精密度高可以在本次 测绘工作中利用 依据这 3 个高等点再测图范围内布设首级控制网 设置 E 级 GPS 控制点 9 个 采用 GPS 静态观测模式 每个时段测量 45min 数据采样间隔 15s 本次观测使用南方灵锐 82 型双频 GPS 接收机 标称静态平面精度 3mm 1mm km RTK 平面精度 1cm 1ppm RTK 高度精度 2cm 1ppm 3 台套 从测区附近已知三等 水准点引入高程 采用四等水准精度施测 9 个 GPS 控制点的高程值 测区首级平面和高程控制网布完后 就可以进行图根控制和碎步测 量 将灵锐 82 型 GPS 接收机设为动态观测模式 1 台作为基准站 其他 2 台作为流动站 在视线开阔地架设基准站和发射电台 2 台 流动站开机与基准站链接 输入首级控制点的平面坐标和高程 进 行参数转换 用一个已知控制点来校正参数 然后就可以进行动态 模式的观测了 图根控制和碎步测量可同步进行 在视野开阔 卫 星信号强的地方 可直接进行碎步测量 获得地物地貌点的三维坐 标 在大范围居民区 树林繁茂等卫星信号弱的地方 可在这些地 方找相对开阔 卫星信号强的地方进行图根控制测量 然后依据这 些图根点用全站仪观测碎部点 RTK 手薄和全站仪数据传人计算机 后 用南方 CASS7 1 成图系统软件进行内业地形图编辑 5 2 线路放样 RTK 测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样 放样工作一 人也可完成 将线路参数如线路起终点坐标 曲线转角 半径等输入 RTK 的外业控制器 即可放样 放样方法灵活 即能按桩号也可按坐 标放样 并可以随时互换 放样时屏幕上有箭头指示偏移距离和偏 移方位 便于前后左右移动 直到误差小于设定的为止 5 3 规划放线 建筑物规划放线 放线点既要满足城市规划规定的要求 又要满 足建筑物本身的几何关系 放样精度要求较高 使用 RTK 进行建筑物 放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系 对于短边 其相对关 系较难满足 在放样的同时 需要注意的是测量点位的精度 点位精 度不高的情况下 有可能带来较大的点位误差 在点位精度高的情况 下 用 RTK 进行规划放线一般能满足要求 5 4 用地测量 在各类用地勘测定界测量中 RTK 技术可实时地测定界址点坐标 确定土地使用界限范围 计算用地面积 在土地分类及权属调查时 应用 RTK 技术可实时测量权属界限 土地分类修测 大大提高测量 速度和精度 5 5 其他方面测量 RTK 技术还可用于地形测量 水域测量 管线测量 房产测量等 方面用 RTK 测图 可不用布设图根控制 仅依据少量的基准点 即 可直接测定地形地物点坐标 如果用专业测图软件 通过电子手簿 记录即可实现数字化测图 在水下地形测量是 RTK 能自动导航和按 距离或时间间隔自动采点 只要将天线高量至水面 加水深改正后 即可高精度的实时测定水下地形点的三维坐标 由专业软件成图 6 GPS6 GPS RTKRTK 单基站测量方式注意事项单基站测量方式注意事项 6 1 坐标系统转换 参数精度直接影响 GPS RTK 测量精度 所以作业前应尽量收集 测区内已有的控制资料 如 WGS84 坐标 北京 54 坐标或地方独立坐 标 以求得精度较高的转换参数 而且应尽量使用分区转换参数 6 2 由于 GPS RTK 测量不同于 GPS 静态测量 所以其测量结果存 在一定的偶然性误差 为避免这种情况的影响 在 GPS RTK 作业前 必须对已知点进行检校 在确保准确无误的情况下方可继续测量 否则应重新检查设置程序 再进行检核 在条件允许的情况下可利 用双基准站方法进行检核 6 3 在 GPS RTK 使用过程中发现 在上午 11 时至下午 14 时时间 段内 GPS 卫星分布较少且 PDOP 值偏大 经常出现整周模糊度无法 求得固定解的情况或整周模糊度求解收敛值速度缓慢情况 出现此 情况时应重置 RTK 或断开连接重新初始化 以求得固定解 结束语结束语 在科学技术飞速发展的今天 技术给测绘工作带 来了革命性的变化 它改变了传统的测量模式 实时完成厘米级精 度定位和不通视情况下的远距离三维坐标量测 具有需要测量人员 少 速度快 精度高等特点 极大地提高了工作效率 已经被广泛 应用在测绘领域的各个方面 随着 技术在测量工作中应用的 不断深入 测量技术必将有一个广阔的发展前景 参考文献 参考文献 1 1 侯大峰 浅谈 GPSRTK 在地形图测绘中的应用 J 吉林省土木 建筑学会 2010 11 25 2 2 鲁秀清 徐长宇 浅谈 RTK 在地形图测绘外业中的应用 J 赤峰学院学报 自然科学版 2010 02 25 3 3 陈成新 黎应勤 浅谈 RTK