QC小組--GPS-RTK應(yīng)用于控制測量的質(zhì)量控制

1、qc成果資料gps-rtk應(yīng)用于控制測量的質(zhì)量控制湖北省鄂東南基礎(chǔ)工程公司測繪隊qc小組 二00五年五月gps-rtk應(yīng)用于控制測量的質(zhì)量控制1概述傳統(tǒng)的gps靜態(tài)定位技術(shù)是用至少兩臺套gps接受機在兩個或更多 的測站上通過足夠的觀測時間（約1小時）同步跟蹤相同的一組衛(wèi)星信 號，然后經(jīng)軟件處理，得出未知點的三維坐標。近年發(fā)展起來并逐步 推廣的gps載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)（rtk）是gps定位技術(shù)發(fā)展的一 次重大突破，它的基本工作原理是將接gps收機設(shè)置為參考站和流動 站，參考站和流動站同時觀測相同的衛(wèi)星信號，參考站的衛(wèi)星觀測數(shù) 據(jù)和已知信息通過數(shù)據(jù)鏈實是發(fā)送到流動站，流動站利用兩臺接收機 的

2、同步觀測值和參考站已知信息，快速求解整周模糊度并在機處理， 實時解算出流動站的厘米級三維坐標。其核心技術(shù)就是流動站能夠快 速地利用有效的rtk算法通過數(shù)理統(tǒng)計正確地求解整周模糊度，目前市 場上主流的rtk設(shè)備其標稱可靠性一般在99%以上。（在理想的外部條 件下的實驗數(shù)據(jù)）。2選題理由我隊自2003年7月以來共引進rtk型gps接收機3臺套，應(yīng)用于城 市或工程控制網(wǎng)中以其精度好、工效高、布網(wǎng)靈活、即測即得、易學(xué) 易會等諸優(yōu)點受到作業(yè)人員的歡迎。目前已有相當(dāng)多的測繪單位陸續(xù) 購置了不同型號的gps rtk高精度設(shè)備，但該作業(yè)方法目前還未有固 定的規(guī)程或規(guī)范可循。如前所述，由于rtk技術(shù)存在一定缺

3、陷，如果不采用有效的作業(yè)方法，加之實際作業(yè)中如果坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 網(wǎng)形設(shè)計欠佳，參考站位置設(shè)置不合理、流動站作業(yè)隨意等，那么rtk 作業(yè)就不一定能達到100%的可靠和理想的精度指標。我隊2003年9月 首次用rtk按單次觀測方法施測的尹家湖測區(qū)圖根控制點104點，后 經(jīng)重復(fù)觀測檢驗，有4點存在粗差，占總點數(shù)的3. 8%,情況見表1。表1:尹家湖測區(qū)圖根控制點粗差統(tǒng)計點名rtk成果檢測成果 s (m) h (m)xi (m)y1 (m)hl (m)x2 (m)y2 (m)h2 (m)e213333012. 669499217. 75731.9093333012.663499217.73731.985

4、0. 021-0. 077e523332576.598499384. 36223. 1453332576.439499384. 35523. 1710. 159-0. 026e643333160. 120498854. 26225.1433333160. 192498854.16925.1090. 1180. 035e933332590.757499409. 31923. 3653332590. 783499409. 31523. 4780. 026-0. 113表1表明用rtk采用單次測量的方法無法保證觀測成果的精度和可靠 性。3課題組成員情況及目標本qc小組成立于2004年3月，小組名稱：

5、gps-rtk應(yīng)用于控制測 量的質(zhì)量控制qc小組；小組類型：實用型?，F(xiàn)有4人，均受過tqc理 論知識培訓(xùn)。課題組成員見表2表2：課題組成員情況姓名性別年齡職務(wù)職稱小組職務(wù)組內(nèi)分工李杰男38隊長、技術(shù)負責(zé)測繪工程師組長全面負責(zé)陳東林男33副隊長測繪工程師副組長設(shè)計方案組織實施周超波男26項目負責(zé)測繪助工成員生產(chǎn)操作胡衛(wèi)橋男33測量員高級工成員生產(chǎn)操作本課題組的目標旨在運用tqc方法，通過理論學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實踐，分析 和總結(jié)影響gps-rtk應(yīng)用于控制測量的可靠性、精度的各項因素，摸 索出一套可靠、實用gps-rtk作業(yè)方法。4影響gps-rtk可靠性、精度的各項因素(1) 理論缺陷rrk的流動站無法

6、保證解算整周模糊度百分之 百正確；(2) 衛(wèi)星圖形強度因子pdop的影響rtk作業(yè)過程中，某些流動站處在有遮擋或附近有水面、建筑物的多路徑干擾或有 高壓線的影響，這一誤差源勢必給gps-rtk的觀測成果帶 來不同程度的影響；(3) 數(shù)據(jù)鏈的影響 如果參考站布設(shè)的位置不佳或者流動站離 開參考站較遠，則流動站往往不能連續(xù)收到參考站的數(shù)據(jù) 鏈；(4) 坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的精確性gps得到的觀測成果是wgs-84坐 標系坐標，而城市或工程測量一般采用地方坐標系，由于 兩個系統(tǒng)參考的橢球參數(shù)不同，它們所對應(yīng)的空間直角坐 標是不同的，在兩個坐標系之間轉(zhuǎn)換時，由于地方坐標系 下控制點的誤差、控制點分布狀況不甚理想

7、、或者采用了 不恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換方法，往往造成坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換存在較大的殘 差。(5) 參考站、流動站的對中及高度量測誤差 此項誤差與常規(guī) 的測量儀器對中誤差相同，特別是若參考站存在較大的對 中誤差，則對所有流動站均存在系統(tǒng)影響。影響gps-rtk可靠性、精度的因素分析圖:流動站整 周模糊度 求解無法 100%正確理論缺陷有遮擋物水面、建筑物多路徑干擾1高壓線、無線電發(fā)射源干擾w不嚴格人對中不嚴寤 為因量高不精確 素影 響 rt參考站架設(shè)太低流動站距參考站太遠數(shù)據(jù)鏈電臺電源不穩(wěn)定地方控制點精度不高地方控制點分布不理想坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法不當(dāng)f坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換k精度及可靠性因素5對策在分析原因的基礎(chǔ)上，我們針對主

8、次原因討論制定了對策，見表3表3:提高gps-rtk應(yīng)用與控制測量的可靠性及精度對策表序號原因項目要素現(xiàn)狀確認達到目標采取措施1次 要 原 因理論缺陷我隊購進的gps 儀器（leica sr530 ）是市場上 的高端產(chǎn)品，各 項性能優(yōu)良，可 靠性和穩(wěn)定性均 較好測量成果可靠性達到100%1）采用按不同參考站、不同 時段等精度雙觀測的方法，根 據(jù)不同的控制等級設(shè)置限差， 若兩次獨立觀測值小于限差， 則取其中數(shù)為最終成果，否則 應(yīng)重新獨立觀測，直至滿足上 述條件；23主要 原 因衛(wèi)星圖形強度因子pdop受時間、地點影響有效的的時間 段內(nèi)觀測，控制 點選點時充分 考慮該項因素 的影響2）控制選點時考

9、慮到點位高 度角10。以上應(yīng)盡可能少有 障礙物，避開高壓輸電線和無 線電發(fā)射源，盡可能避開大片 水域；3）參考星歷預(yù)報，在pdop最 佳的時間段內(nèi)去觀測無法滿 足上述條件的那些困難點；采取措施1 ）數(shù)據(jù)鏈受地點、距離影響參考站和流動站實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)傳輸4）參考站盡量架設(shè)在測區(qū)中 央，盡量選在地勢較高的山上 或房頂；5 ）保證電臺電源的穩(wěn)定；6）流動站點位除滿足條件2） 外應(yīng)盡可能靠近參考站，兩者 距離一般應(yīng)小于10公里；采取措施1 ）續(xù)表3:提高gps-rtk應(yīng)用與控制測量的可靠性及精度對策表序號原因項目要素現(xiàn)狀確認達到目標采取措施45主要 原 因坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換受地方控制點的 精度及分布狀況 影響

10、采用最合理的 轉(zhuǎn)換方法建立 最佳的轉(zhuǎn)換模 型7）加強理論學(xué)習(xí)，熟悉常用 的轉(zhuǎn)換方法的步驟、優(yōu)缺點并 靈活運用；8）系統(tǒng)間平面重合點的個數(shù) 一般不少于3個并足以控制 整個測區(qū)，高程重合點應(yīng)盡可 能多并盡量均勻分布于測區(qū)； 采取措施1 ）參考站、流動 站的對中誤差通過認真細致的 作業(yè)，該項誤差 一般能得到有效 控制參考站對中誤 差小于1mm,流 動站對中誤差 小于5 mm,參考 站、流動站高度 量測誤差小于2 mm9）通過經(jīng)常性的學(xué)習(xí)，提高 職工的質(zhì)量意識，增強責(zé)任 感，使每一個作業(yè)員認真細致 地作業(yè)。采取措施1 ）由上表可以看出，在盡量滿足基本條件2） 9）的情況下，采用按不同參考站、不同時段等

11、精度雙觀測的方法是保證gps-rtk可靠性 和精度的關(guān)鍵。6生產(chǎn)實例我隊2005年4月承攬的黃石山南圣明路測區(qū)第1標段的1： 1000 地形測量任務(wù)，采用按不同參考站、不同時段等精度雙觀測的方法布 測圖根點132點，圖根選點時充分考慮上述不利因素，用以建立坐標 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的地方控制點亦采用gps-rtk及四等水準方法確定，平面控 制點及高程控制點均勻分布于測區(qū)，采用經(jīng)典三維法作坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換效果較好，其殘差分布情況見表4。在132對雙觀測值中，僅有3 對觀測值的高程較差超限，該3點均在村莊內(nèi)，障礙較為嚴重，在選擇恰當(dāng)?shù)挠^測時段重新觀測后，取得了正確的成果。利用雙觀測值的較差算得的本次圖根點

12、的平面點位中誤差為土 0. 008m，高程中誤差為± 0.012m,說明本次rtk作業(yè)成果不但可靠、而且數(shù)學(xué)精度極高，完全滿足城市測量規(guī)范規(guī)對圖根控制點精度要求。表4：黃石山南圣明路測區(qū)坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換殘差分布情況wgs-84坐標系黃石坐標系b點類型dy mdx mdh mgpse01gpse01平面+高程-0. 0010 m0. 0074 m0. 0029 mgpse04gpse04平面+高程0. 0041 m0. 0017 m-0. 0025 mgpse07gpse07平面+高程0. 0017 m-0. 0021 m0. 0052 mgpse13gpse13平面+高程-0. 0047

13、 m-0. 0008 m_0. 0020 mgpse14gpse14平面+高程-0. 0016 m0. 0016 m-0. 0050 mgpse15gpse15平面+高程0. 0059 m-0. 0025 m-0. 0028 mgpse17gpse17平面+高程0. 0021 m-0. 0002 m-0. 0012 mgpse19gpse19平面+高程-0. 0048 m-0. 0002 m-0. 0054 mgpse22gpse22平面+高程-0. 0030 m-0. 0015 m0. 0050 mgpse24gpse24平面+高程0. 0013 m-0. 0023 m0. 0026 mgp

14、se26gpse26平面+高程-0. 0001 m-0. 0012 m0. 0032 m7.小結(jié)(1 ) gps-rtk測量系統(tǒng)是gps衛(wèi)星定位與數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合而構(gòu)成 的組合系統(tǒng)，該技術(shù)完全可用于城市或工程控制測量，它的應(yīng)用可以 不需按傳統(tǒng)逐級布網(wǎng)進行控制測量。一個測區(qū)只需先布設(shè)基準站點， 其作用距離一般在10km以內(nèi);基準點最好選在地勢較高或建筑物頂上, 周圍沒有無線電干擾源，對天空通視良好。然后根據(jù)工程的需要可直 接施測控制點，乃至圖根點或放樣點；它不受圖形條件的限制，只要 對天空通視良好，能順利接收基站發(fā)來的差分信號，基本上可做到任 意設(shè)站，測量的點位誤差相互不傳遞，不積累，點位誤差均勻

15、，不存 在最弱點的問題。(2) 實踐證明快速gps- rtk實測的點位精度可以達到土 2 cm,優(yōu) 于常規(guī)的測距導(dǎo)線精度；其成果是實時的，不需后處理，適合實時放 樣工程的需要；rtk定位以其其觀測時間短，不需數(shù)據(jù)后處理給工作帶 來高效益，初步統(tǒng)計可提高工效4倍。另外，rtk技術(shù)易學(xué)、易懂、隨 機軟件的功能也十分強大，對缺乏常規(guī)測繪知識的人員工作十分方便。(3) 單點快速rtk定位由于受衛(wèi)星信號、接收機狀態(tài)、各種周干擾源及操作的偶然影響會出現(xiàn)失真，使其成果不可能100%的可 靠。選擇不同基站、不同時段的二次獨立觀測值作為檢核條件是保證 成果可靠性和提高精度的有效方法，今后也可采用其它的校核方法, 但必須檢核。(4) 流動站的rtk天線采用腳架置放，也可用手扶或竹桿支撐， 但其定位精度有明顯差別?？梢愿鶕?jù)要求的精度，采取相應(yīng)技術(shù)措施。(5)