基于某新区测量实践的RTK测量技术研究

1、基于某新区测量实践的RTK测量技术研究作者：漆首令来源：科技创新导报2011年第17期        摘 要:实时动态(Real Time Kinematic,RTK)测量技术,也称载波相位差分技术,是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量(DGPS)技术,它是GPS测量技术发展中的一个新突破。本文以笔者参与的南宁某项目为工程背景,探讨了GPS RTK技术在城市工程测量中的应用思路,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。       &

2、#160; 关键词:GPSRTK城市工程测量基准站测区转换参数         中图分类号:TB22 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0019-02         1 实时差分GPS测量技术         差分GPS(DGPS)是最近几年发展起来的一种新的测量方法。实时动态(Real Time Kinemat

3、ic简称RTK)测量技术,也称载波相位差分技术,是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,它是GPS测量技术发展中的一个新突破。实时动态测量的基本思想是,在基准站上安置一台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据,通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在流动站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位的原理,实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。         实时动态(RTK)定位测量系统的构成实时动态定位

4、测量系统主要由以下三部分构成:         (1)卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。(2)数据传输系统(数据链)。(3)软件解算系统。         在具体外业测量中,可以根据精度要求的不同,选用静态差分定位,快速静态差分定位,动态差分定位或实时动态差分(RTK)等不同的作业模式。         (1)快速静态测量   &

5、#160;     GPS接收机在每一用户站上进行静止观测。在观测过程中,连同接收到的基准站的同步观测数据,实时地解算整周未知数和用户站的三维坐标。采用这种模式作业时,接收机可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪,定位精度可达12cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测里、工程测量和地籍测量。         (2)动态测量         动态测量模式,一般需首先在某一起始点上,静

6、止地观测数分钟,以便进行初始化工作。之后,运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测,并连同基准站的同步观测数据,实时地确定采样点的空间位置。目前,其定位的精度可达厘米级。         2 城市测量的作业流程         2.1 内业准备         在实施RTK外业测量前,应事先收集测区的小比例尺地形图,必要时进行野外踏勘,根据城市测量的特

7、点完成内业的准备工作。主要包括以下几方面的内容:         (1)根据工程项目,设定工程名称。(2)若已知坐标转换参数,则输人手簿(一般此参数未知)。(3)若无坐标转换参数,应整理测区的已知控制点资料,控制点应尽可能均匀分布在测区周围,使得所测点均在已知点的包围之内,尽可能避免从一端向另一端无限制的外推。控制点所处的位置和周围的条件应符合GPS作业的要求。(4)实施工程放样时,内业输人每个放样点的设计坐标,以便野外实时、准确放样。       

8、60; 2.2 求定测区转换参数(一般采用此种方法)         城市测量是在地方独立坐标系上进行的,这就存在WGS-84坐标和地方独立坐标系的坐标转换问题。         由于RTK作业要求实时给出当地坐标,这使得坐标转换工作非常重要。根据总体规划和工程需要,求定测区转换参数可按如下步骤进行:首先在测区以GPS静态方式布设均匀分布的高等级GPS控制点,获得各点的WGS-84坐标和地方坐标系下的坐标,利用同一点的两种坐标

9、求出转换参数。         注意,为提高转换参数的可靠性,最好选用4个以上的点进行观测和求解,这样可通过多种点的匹配方案,检验转换参数的正确性及精度。         2.3 基准站的选定原则         数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成,它们是实时动态测量的关键设备。稳定可靠的数据链是动态初始化的前提。保持高质量的数据传输,可以减少

10、整周模糊度的解算时间,大大提高主作效率,所以基准站的安置是顺利实施RTK作业的关键之一,基准站安置应满足下列条件:         (1)基准站可设立在有精确坐标的已知点上,也可设在未知点上(最好设在已知点上)。(2)基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方,城市测量首选测区高大建筑物上。(3)为防止数据链的丢失和多路径效应,基准站周围应无GPS信号反射物(大型停车场、大型建筑物、车辆拥挤的街区等),200m范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源。(4)考虑到南北极附近是卫星的空洞区,电

11、台的天线应架设在GPS接收机的北方。         2.4 RTK施测步骤         野外作业时,基准站安置在选定的控制点上,打开接收机输人点号、天线高、WGS-84的已知坐标;设置完毕检查接收的GPS卫星数5颗。检查电台发射指示灯是否正常,基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率,检查电台接收指示灯是否正常,检查接收卫星颗数)4颗,流动站可开始测量任务。先联测12个已知控制点,评定测量精度,满足设计要求后开始测量

12、任务。实时动态RTK数据处理相对简单,外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统,直接下载到计算机内。经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。         3 城市测量应用实例         3.1 测区概况         某工业园是南宁市规划建设的新区之一,是今后几年南宁市城市基础建设的重点地区。该测区地势相对平缓,高大建筑物较少,对视空影响不

13、大。除个别地方外对RTK作业无大的影响。         3.2 确定转换参数         为保证转换参数的精度,共加进5个高等级GPS控制点(A,B,C,D,E),通过多种点的匹配方案,选择残差较少、精度较高的一组参数为最终启用参数。         3.3 工程应用及定位精度比较分析      

14、60;  工程控制测量和放样测量均采用RTK作业。对同一观测点在不同时间段进行重复RTK测量,坐标较差比较见表2;相邻观测点间全站仪实测距离和RTK实测距离进行抽样检查,结果见表3。由于采用了残差较小的参数控制文件,正式工作之前检测已知点,观测时利用带对中杆的三角支架作业,提高了观测精度。         (2)测区位于南宁市东南方向,测区地势平坦,多路径效应小,大车路纵横交错,交通极为便利,适合RTK作业。重复测量同观测点的坐标较差统计表,见表4。    

15、0;    根据工作应用来看,RTK作业既可以实时提供点位坐标和高程,又可实时知道测量点位精度,能够极大地提高工作效率。只要在作业过程中加强检核、采用对中误差较小的支架、远离无线电发射电台、避免多路经效应,RTK测量完全能够满足城市建设的需要。         4 总结         RTK实时动态测量技术是继GPS全球定位技术之后,测量领域又一次技术革命。它改变了传统的测量模式,能够实时提供厘

16、米级定位精度,在不通视的条件下远距离传输三维坐标。应用于城市测量中,RTK能够快速准确的布设导线网,弥补由于城市日星月异的发展造成的低等级导线点的毁坏,减轻由于城市高速发展而给测绘人员造成的时间压力。RTK测量需要的测量人员少、作业时间短,工作效率高,并且RTK测量成果都是独立观测值,不会像常规测量造成误差积累。当然,RTK技术快速、灵活的作业方式有赖于足够的卫星数、稳健的数据链、较小的多路径效应等外界条件,在城市环境下更显得突出,有时会出现无法正常作业的情况,这就需要不断完善RTK技术,探讨先进作业方式。随着RTK技术的日趋成熟,必将更好地服务于城市测量。         参考文献         1 沈学标.工程测量专业发展的探讨J.现代测绘,1996,4:37-38.   &