淺談GPS—RTK在地形圖測繪中的應用

1、淺談GPSRTK在地形圖測繪中的應用淺談GPSRTK在地形圖測繪中的應用摘要：RTK技術(shù)是GPS測量技術(shù)中的一個新突破。結(jié)合當前 GPS RTK 技術(shù)應用現(xiàn)狀，對 GPS RTK 測量技術(shù)可行性進行分析，并利用 GPS-RTK 高效、準確、靈活、不受時空限制的優(yōu)勢，改變了傳統(tǒng)測繪方法對大面積地形圖測繪的束縛。主要介紹了 RTK 技術(shù)在地形圖圖根測量、 碎部測量中的應用方法和操作步驟及注意事項；并詳細分析了該方法的測量精度。關(guān)鍵詞：GPSRTK；坐標系統(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的不斷擴大，原來的控制網(wǎng)已無法覆蓋全市,RTK測量技術(shù)因其精度高、實時性和高效

2、性，使得其在地形圖測繪中的應用越來越廣。1.測量技術(shù)概述1.1GPS接收設備該系統(tǒng)中至少應包含兩臺GPS接收機，其中一臺安置在基準站上，另一臺或若干臺分別安置在不同的流動用戶站上.基準站應架設在觀測條件較好的位置上.作業(yè)期間，基準站的接收機應連續(xù)跟蹤全部可見GPS衛(wèi)星，并將觀測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實時地發(fā)送給用戶站.GPS接收機可以是單頻或雙頻，當系統(tǒng)中包含多個用戶接收機時，基準站上的接收機宜采用雙頻接收機. 1.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 基準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)傳輸設備是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設備之一，由調(diào)制解調(diào)器和無線電臺組成.在基準站上，調(diào)制解調(diào)器將有關(guān)的數(shù)

3、據(jù)進行編碼和調(diào)制，然后由無線電發(fā)射電臺發(fā)射出去.用戶站上的無線電接收臺將其接收下來，并由解調(diào)器將數(shù)據(jù)解壓還原，送入用戶站上的GPS接收機中。 1.3軟件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)的質(zhì)量與功能，對于保障實時動態(tài)測量的可行性、測量結(jié)果的精確性與可靠性，具有決定意義.實時動態(tài)測量的軟件系統(tǒng)應具有如下主要功能：（1）整周未知數(shù)的動態(tài)快速解算；（2）實時解算用戶站在WGS-84地心坐標系下的三維坐標；（3）求解坐標系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；（4）根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，進行坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。2.GPS-RTK原理GPS-RTK作業(yè)系統(tǒng)由一套基準站和若干流動站組成，基準站設置時對架站點設置一個三維坐標，在作業(yè)過程中，基準站所采集的數(shù)據(jù)都

4、與基準站設置數(shù)據(jù)比較，求出差值，發(fā)送到流動站，流動站用同一時間采集的數(shù)據(jù)減去這一差值，就獲得了相對基準站較高的相對精度。我們還可以這樣理解，基準站和流動站在同一時間獲得的三維坐標所的誤差是一樣的，流動站和基準站各自的絕對坐標是不準的，但它們之間的相對關(guān)系是精確的。3.GPS-RTK單基站測量方式工作原理它是由基準站接收機，數(shù)據(jù)鏈，流動站接收機三部分組成。在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要自身采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理,得出流動站的定位結(jié)果。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀

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.所用儀器簡介此次觀測使用5臺南方S80RTK型雙頻接收機，采用1個基準站，4個移動站，一拖四的方法，S80RTK型雙頻GPS有24通道，具有定位準確，界面友好，數(shù)據(jù)處理能力強的特點。通常情況下，實時作業(yè)半徑能達到15km，使用有效的通訊手段2min左右即可定位，同時調(diào)整未知數(shù)的解算和檢驗。（1）實時定位平面精度：10+1.5mD（2）實時定位高程精度：20+1.5mD（3）動態(tài)初始化時間：一般為20s左右（4）測程：15km5.GPS-RTK在地形圖測量中的具體應用5.1控制測量某測區(qū)附近有三個已知高級平面控制點，精密度高可以在本次測繪工

6、作中利用。依據(jù)這3個高等點再測圖范圍內(nèi)布設首級控制網(wǎng)，設置E級GPS控制點9個，采用GPS靜態(tài)觀測模式，每個時段測量45min，數(shù)據(jù)采樣間隔15s。本次觀測使用南方靈銳$82型雙頻GPS接收機（標稱靜態(tài)平面精度3mm+1mm/km，RTK平面精度1cm+1ppm，RTK高度精度2cm+1ppm）3臺套，從測區(qū)附近已知三等水準點引入高程，采用四等水準精度施測9個GPS控制點的高程值。 測區(qū)首級平面和高程控制網(wǎng)布完后，就可以進行圖根控制和碎步測量。將靈銳$82型GPS接收機設為動態(tài)觀測模式，1臺作為基準站，其他2臺作為流動站。在視線開闊地架設基準站和發(fā)射電臺，2臺流動站開機與基準站鏈接，輸入首級控

7、制點的平面坐標和高程，進行參數(shù)轉(zhuǎn)換，用一個已知控制點來校正參數(shù)，然后就可以進行動態(tài)模式的觀測了。圖根控制和碎步測量可同步進行。在視野開闊、衛(wèi)星信號強的地方，可直接進行碎步測量，獲得地物地貌點的三維坐標；在大范圍居民區(qū)、樹林繁茂等衛(wèi)星信號弱的地方，可在這些地方找相對開闊、衛(wèi)星信號強的地方進行圖根控制測量，然后依據(jù)這些圖根點用全站儀觀測碎部點。RTK手薄和全站儀數(shù)據(jù)傳人計算機后，用南方CASS7.1成圖系統(tǒng)軟件進行內(nèi)業(yè)地形圖編輯。 5.2線路放樣 RTK測量技術(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)如線路起終點坐標、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，即能按樁號也可按坐標放樣，并可以隨時互換。放樣時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，直到誤差小于設定的為止. 5.3規(guī)劃放線 建筑物規(guī)劃放線，放線點既要滿足城市規(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進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足.在放樣的同時，需要注意的是測量點位的精度，點位精度不高的情況下，有可能帶來較大的點位誤差.在點位精度高的情況下，用RTK進行規(guī)劃放線一般能滿足要求. 5.4用地測量 在各類用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實時地測定界址點坐標，確定土地使用界限范圍，計算用地面

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

10、區(qū)內(nèi)已有的控制資料，如WGS84坐標、北京54坐標或地方獨立坐標，以求得精度較高的轉(zhuǎn)換參數(shù)，而且應盡量使用分區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 6.2由于GPS-RTK測量不同于GPS靜態(tài)測量，所以其測量結(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)前必須對已知點進行檢校，在確保準確無誤的情況下方可繼續(xù)測量，否則應重新檢查設置程序，再進行檢核。在條件允許的情況下可利用雙基準站方法進行檢核。 6.3在GPS-RTK使用過程中發(fā)現(xiàn)，在上午11時至下午14時時間段內(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)此情況時應重置RTK

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