GPS-RTK在数字地形测量的应用

1、GPS-RTK在数字地形测量的应用 以新乡市小店镇为例摘要：GPS-RTK技术是测绘业的一次新的突破，它快速、精确的定位方式使得其应用于测绘的各个领域，本文以河南省新乡市小店镇1:1000数字地形图测绘为例对GPS-RTK在数字化测图中的应用进行具体的介绍，然后根据自己的实际经验提出克服缺点提高工作效率的优化施测办法。关键词:GPS-RTK； 地形测绘 ； 图根控制；碎部测量；Application of GPS-RTK technology in theDigital Topographic Survey example of Xiaodian town of Xinxiang cityAb

2、stract：GPS-RTK technology is a new breakthrough of Survey. It fast, accurate positioning method makes its application in various fields of Surveying and Mapping. In this paper，specific description of application of the GPS-RTK in the digital mapping. The 1:1000 digital topographic mapping of Xiaodia

3、n Town of Henan province, for example ，and according to my practical experiences to propose a method to overcome the shortcomings and improve the efficiency of work.Key words：GPS-RTK；topographic Survey；1 前言随着测绘技术的发展GPS-RTK技术日趋成熟。因其快速实时、高精度、高效的特点，已广泛应用于测绘行业的各个部门。GPS-RTK技术可以达到厘米级的精度，并且不要求点与点的通视，仅需一人操作

4、，便可完成测图工作，大大提高了工作效率，但是RTK也存在自己的局限性。在作业进行时也有诸多问题需要注意。本文以河南省新乡市小店镇进行的1:1000数字地形图测绘为例，阐述GPS-RTK在地形测绘的应用。2 GPS-RTK的原理与误差2.1 定位的原理基准站实时的将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基站坐标等用无线电传送给运行中的流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，自身也要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值并快速求解整周模糊弧度1。在观测到4颗以上相同相位的卫星后，实时地求解出厘米级的流动站的位置，这比GPS静态、快速静态定位需要事后进行处理来说，其定位效率会大大提高。并

5、且对数据实时的检核，从而避免了在数据后处理中发现不合格的测量成果，需要进行返工重测的情况。2.2 定位的误差GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标。GPS-RTK定位过程中的测量结果误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程、地面接收设备和基准转换误差2。系统误差可采取一定的措施加以消除，卫星钟误差、星历误差就可以通过差分技术消除。基准转换误差就要采取严密的转换模型和高质量的起算数据，运用检核的办法来验证其精度。3 GPS-RTK在地形测绘中的应用3.1测区概况本次测区位于新乡市区东3公里，京珠高速、107国道、新长北线在此交汇， 测区地势平坦，交通便利，有较多

6、厂矿，较大建筑物不多，经分析，认为该测区较适合GPS-RTK结合全站仪进行作业。3.2控制网的布设与GPS碎步测量3.2.1控制测量由于测区据新乡市区距离不远，面积不大，该次作业采用新乡市区保存完好的E级GPS控制点作为基础，采用动态GPS-RTK进行图根测量，即采用GPS-RTK方法直接测定图跟点的平面坐标和高程。利用已有的1:1万纸质地形图作为向导，来布置该次作业的布设方案，图跟点选址要求视野开阔，视场内障碍物高度角小于1015度，并远离发射源距离不小于400米，远离高压线距离不小于200米，为了保证精度，作业半径定为不超过6KM（理论值为10公里，实际到达不到），对每个图根点均进行2次独

7、立观测，取平均值使用，坐标较差值最大为±2.6cm，最小为±0.8cm 。如下表1所示 表1 已有测量成果与RTK测量结果比较点名已有控制网坐标GPSRTK测量坐标/m/mX/mY/m13920928.252492824.5553920928.250492824.55023920524.088492171.9983920524.080492171.99733918475.705492443.3213918475.708492443.30243918612.802492703.2933918612.810492703.29553921802.431492797.6013921

8、802.427492797.625由公式 可得表2。 表2 已有测量成果与RTK测量成果较差点号dx/ mmdy/ mmdh/ mmdp/ mm12545.428128.03-319319.14-8-228.254-26626.3通过本次作业表明采用GPS-RTK技术所测结果精度均匀、独立、无误差积累完全能满足图根控制的精度要求。在适合布设GPS点的开阔测区优先使用该项技术，能够提高工作效率，节约时间。3.2.2碎步测量本次作业利用三台南方灵锐和一台徕卡全站仪进行测绘，由两个人一组，一人操作，一人画图，RTK作业时甚至一人也可完成碎部点的信息数据采集。首先，在测区找合适的位置架立基站，可以架在

9、已知控制点也可以架在未知控制点。仪器架好整平对中后，在电子手薄上新建工程，输入必要的信息，如子午线、坐标系统。等信号稳定且RTK限制为固定解后开始校正。（a）架立在已知控制点 输入基站控制点坐标，等手薄达到固定解后，点击校正。（b）架立在未知控制点 如果测区合适方位内没有已知控制点，则可以架立在附近未知点，然后到已知控制点处，把流动站放到控制点上（严格保持气泡在中间），等电子手薄固定解后输入已知控制点坐标，点击校正。校正完毕后，再去测区附近另一个已知控制点进行检核，即：把流动站放在控制点上，等电子手薄固定解后，采集一个单点坐标，然后检查与控制点的原有坐标的误差是否在允许范围内，如果合格则可以开

10、展工作，如果误差较大，则找出问题重新校正，直至满足要求再进行测绘。校正完毕后，展开测绘外业工作，完成工作后，则需要返回已知控制点，重新检核一遍，保证数据的准确性。也就是在开展测绘前和结束测绘后都要到已知控制点进行联测，两次测量数据较差不大于2mm。RTK采集记录的碎部点数据，可直接在电脑上到处南方CASS所需要的*.dat格式数据（点名，代码，Y，X，Z），然后在成图软件南方CASS上进行图形编辑，完成*.dwg格式的数字化图形。如图1所示 图1 部分地形示意图4 存在的问题及如何提高RTK的精度RTK技术也存在自己不足的一面，例如精度不稳定，当星况好时精度就较高。RTK确定整周模糊度的可靠性

11、为95%-99%，稳定性上不如全站仪，个别时候容易出现飞点，电子手薄的固定解也是假象3。下面我根据自己的实际经验简单的讨论一下RTK注意的问题及适当的对策。4.1基站注意的问题(1)基站要架在空旷地区，避免高层建筑、大面积水域、大型停车场、高压线附近。截至高度角应超过15度。(2)天线架设要尽量高，必要时可以使用加高天线，电源的电量要充足否则影响作业距离。(3)设站时要限制最大卫星使用数量，一般为8颗，如果太多，则影响作业距离，太少，则影响RTK初始化和pdop值(4)如不使用七参数，则设站时要把WGS-84坐标系处于关闭状态。(5)避免多次人工输入基准站坐标产生的错误，做好在室内就把基准站坐

12、标上传到内存卡内，野外作业时直接调用即可。4. 2作业时注意的问题（1）解的记录要严格限制为RTK固定解。（2）作业人员要根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段，合理安排工作计划，卫星的几何分布越好，定位精度越高。例如在中低纬度地区每天有两次盲区，每次20-30min，盲区时卫星几何图形结构强度低，RTK测量很难得到固定解，在对空遮挡严重的地区无法正常工作4。（3）在有干扰源的测区，容易造成RTK测量质量不正常，观测很难发现，但从电子手薄上反映出收敛很慢，求固定解要几十秒甚至几十分钟才可以完成，其收敛值一般在2-8cm之间，此时的收敛值可能不完全真实，测量误差可达，几十厘米甚至几米。此时最

13、好重复采集数据检验观测质量，或者用另一台流动站重复观测判断观测质量。（4）白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，初始化时间长，达不到测量要求，并且实践证明RTK实际工作的半径要比其标称的半径小很多，这就要求把基准站布设在测区中央最高点上。根据我们的实际经验，每天中午的12点-13点RTK很难得到固定解。（5）基准站要远离大型微波塔、通信塔等磁辐射源200米以外，高压线路、通讯线路50米以外。5结论通过小店镇地形测绘，得到以下结论：（1）RTK技术完全可以满足图根控制的精度要求，且精度均匀且独立，避免了误差积累，作业灵活，省时省力，效率高。（2）在进行碎部测量时，优势更为明显，可以多台流动站共同作业，互不影响。（3）对于影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带，用全站仪、测距仪等测量工具，采用解析交会法、极坐标法、图解交会法等进行作业，有利于加快细部测量进度。RTK是测绘的一次革新，提高了效率，节省了人力，减少了劳动强度，虽然RTK技术也存在自身的缺点，但是经大量的实践证明其优点远远大于缺点，况且有些优点是常规测量方法无法比拟的，我们要充分利用RTK的优势并灵活的结合其他测绘方式。随着以后的发展和对测量技术的革新，特别是连续运行卫星定位服务系统（CORS）的建立和GPS软硬件的不断更新，GP