利用GPS(RTK)進(jìn)行工程放樣、界址點(diǎn)測(cè)量及其精度分析（二）

1、利用GPS(RTK)進(jìn)行工程放樣、界址點(diǎn)測(cè)量及其精度分析（二）        2.1.3 RTK的技術(shù)特點(diǎn)1、工作效率高：在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完4km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量儀器的設(shè)站次數(shù)，移動(dòng)站一人操作即可，勞動(dòng)強(qiáng)度低，作業(yè)速度快，提高了工作效率。2、定位精度高：只要滿足RTK的基木工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km ）RTK的平而精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。3、全天候作業(yè)：RTK測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視 ，只要求滿足“電磁波通視”，

2、因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK測(cè)量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來難于開展作業(yè)的地區(qū)，只要滿足RTK的基木工作條件，它也能進(jìn)行快速的高精度定位，使測(cè)量工作變得史容易史輕松。    4、RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)：RTK可進(jìn)行多種測(cè)量內(nèi)、外業(yè)工作。移動(dòng)站利用軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少了輔助測(cè)量工作和人為誤差，保證了作業(yè)精度。5、操作簡單，易于使用：現(xiàn)在的儀器一般都提供中文菜單，只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可方便地獲得二維坐標(biāo)。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便地與機(jī)、其他

3、測(cè)量儀器通信。2.1.4 RTK的局限性和精度保障當(dāng)然RTK也有其局限性，會(huì)影響到執(zhí)行上述測(cè)量任務(wù)的能力。了解其局限性可確保RTK測(cè)量成功。最主要的局限性其實(shí)不在于 RTK 本身，而是源于整個(gè)GPS系統(tǒng)。如前所述，GPS依靠的是接收兩萬多公里高空的衛(wèi)星發(fā)射來的無線電信號(hào)。相對(duì)而言，這些信號(hào)頻率高、信號(hào)弱，不易穿透可能阻擋衛(wèi)星和GPS接收機(jī)之間視線的障礙物。事實(shí)上，存在于GPS接收機(jī)和衛(wèi)星之間路徑上的任何物體都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的操作產(chǎn)生不良影響。有些物體如房屋，會(huì)完全屏蔽衛(wèi)星信號(hào)。因此, GPS不能在室內(nèi)使用。同樣原因, GPS也不能在隧道內(nèi)或水下使用。有些物體如樹木會(huì)部分阻擋、反射或折射信號(hào)。GPS信

4、號(hào)的接收在樹林茂密的地區(qū)會(huì)很差。樹林中有時(shí)會(huì)有足夠的信號(hào)來計(jì)算概略位置，但信號(hào)清晰度難以達(dá)到厘米水平的精確定位。因此，RTK在林區(qū)作業(yè)有一定的局限性。這并不是說，GPS RTK只適用于四周對(duì)空開闊的地區(qū)。RTK測(cè)量在部分障礙的地區(qū)也可以是有效而精確的。其奧秘是能觀測(cè)到足夠的衛(wèi)星來精確可靠地實(shí)現(xiàn)定位。在任何時(shí)間、任何地區(qū)，都可能會(huì)有7到10顆GPS衛(wèi)星可用于RTK測(cè)量。RTK系統(tǒng)的工作并不需要這么多顆衛(wèi)星。如果天空中有5顆適當(dāng)分布的衛(wèi)星，就可作精確可靠的定位。有部分障礙的地點(diǎn)只要可以觀測(cè)到至少5顆衛(wèi)星，就有可能做RTK測(cè)量。在樹林或大樓四周作測(cè)量時(shí)，只要該地留有足夠的開放空間，使RTK系統(tǒng)可觀測(cè)

5、到至少5顆衛(wèi)星，RTK 測(cè)量就有成功的條件。在論述RTK技術(shù)的原理時(shí)，我們知道,RTK測(cè)量的關(guān)鍵是確定整周未知數(shù)，能否連續(xù)地、可靠地接收基準(zhǔn)站播發(fā)的信號(hào)，是RTK能否成功的決定因素。在實(shí)際應(yīng)用中，來自各方面的干擾，降低了RTK的可靠性和精度。研究表明，為了保證地物點(diǎn)的測(cè)量精度，我們?cè)谶x點(diǎn)時(shí)要采取以下措施:1、點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收機(jī)設(shè)備、視野開闊、視場(chǎng)內(nèi)周圍障礙物高度角應(yīng)小于15°(如可以選在最高建筑物的頂樓)。2、點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺(tái)、微波站、微波通道等)，其距離不小于200 m；遠(yuǎn)離高壓電線，距離不小于50m 。3、點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積的水域或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接

6、收的物體。4、點(diǎn)位選擇要充分考慮到與其它測(cè)量手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展。 5、點(diǎn)位要選在方便的地方，以提高工作效率。 6)點(diǎn)位要選在地面地基堅(jiān)硬的地方，易于點(diǎn)的保存。除此之外，為了保證地物點(diǎn)的測(cè)量精度，我們還要對(duì)接收機(jī)天線進(jìn)行校驗(yàn)，選擇有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天線。同時(shí)，我們還要不斷利用新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以削弱各種誤差帶來的影響。2.1.5 RTK的作業(yè)過程1、啟動(dòng)基準(zhǔn)站將基準(zhǔn)站架設(shè)在上空開闊、沒有強(qiáng)電磁干擾、多路徑誤差影響小的控制點(diǎn)上，正確連接好各儀器電纜，打開各儀器。將基準(zhǔn)站設(shè)置為動(dòng)態(tài)測(cè)量模式。2、建立新工程，定義坐標(biāo)系統(tǒng) 新建一個(gè)工程，即新建一個(gè)文件夾，并在這個(gè)文件夾里設(shè)置好測(cè)量參數(shù)如橢球參數(shù)、

7、投影參數(shù)等。這個(gè)文件夾中包括許多小文件，它們分別是測(cè)量的成果文件和各種參數(shù)設(shè)置文件，如*.dat、*.cot、*.rtk、*.ini 等。3、點(diǎn)校正CPS測(cè)量的為W CS一84系坐標(biāo)，而我們通常需要的是在流動(dòng)站上實(shí)時(shí)顯示國家坐標(biāo)系或地力獨(dú)立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，這需要進(jìn)行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，即點(diǎn)校正。點(diǎn)校正可以通過兩種方式進(jìn)行。(1)在已知轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果有當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)與W CS84坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，則可以在測(cè)量控制器中直接輸入，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。如果上作是在國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行，而且知道橢球參數(shù)和投影方式以及基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，則可以直接定義坐標(biāo)系統(tǒng)，建議在RTK測(cè)量中最好加入1-2個(gè)點(diǎn)校正，避

8、免投影變形過大，提高數(shù)據(jù)可靠性。(2)在不知道轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果在局域坐標(biāo)系統(tǒng)中工作或任何坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量和放樣工作，可以直接采用點(diǎn)校正方式建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式，平面至少3個(gè)點(diǎn)，如果進(jìn)行高程擬合則至少要有4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)參與點(diǎn)校正。4、流動(dòng)站開始測(cè)量(1)單點(diǎn)測(cè)量：在主菜單上選擇“測(cè)量”圖標(biāo)打開，測(cè)量方式選擇“RTK”,再選擇“測(cè)量點(diǎn)”選項(xiàng)，即可進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量。注意要在“固定解”狀態(tài)下，才開始測(cè)量。單點(diǎn)測(cè)量觀測(cè)時(shí)間的長短與跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星圖形精度、觀測(cè)精度要求等有關(guān)。當(dāng)“存儲(chǔ)”功能鍵出現(xiàn)時(shí)，若滿足要求則按“存儲(chǔ)”鍵保存觀測(cè)值，否則按“取消”放棄觀測(cè)。(2)放樣測(cè)量：在進(jìn)行放樣之前，根據(jù)需要“鍵入”

9、放樣的點(diǎn)、直線、曲線、DTM道路等各項(xiàng)放樣數(shù)據(jù)。當(dāng)初始化完成后，在主菜單上選擇“測(cè)量”圖標(biāo)打開，測(cè)量方式選擇“RTK”,再選擇“放樣”選項(xiàng)，即可進(jìn)行放樣測(cè)量作業(yè)。 在作業(yè)時(shí)，在手薄控制器上顯示箭頭及目前位置到放樣點(diǎn)的方位和水平距離，觀測(cè)值只需根據(jù)箭頭的指示放樣。當(dāng)流動(dòng)站距離放樣點(diǎn)就距離小于設(shè)定值時(shí)，手薄上顯示同心圓和十字絲分別表示放樣點(diǎn)位置和天線中心位置。當(dāng)流動(dòng)站天線整平后，十字絲與同心圓圓心重合時(shí)，這時(shí)可以按“測(cè)量”鍵對(duì)該放樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)，并保存觀測(cè)值。2.2 本章小結(jié)    通過本章的論述我們了解了RTK的基本原理、系統(tǒng)組成及工作條件。RTK的誤差來源有很多種，

10、知道了它們的來源，對(duì)于我們采取一定的措施保證RTK的測(cè)量精度，提供了理論依據(jù)。RTK的技術(shù)特點(diǎn)是RTK優(yōu)于其他測(cè)量技術(shù)的概括。雖然RTK的系統(tǒng)是測(cè)量的最新成果，但它應(yīng)有不足之處。了解了RTK的局限性，使我們知道了對(duì)于一些測(cè)量RTK也是受到限制的。RTK的作業(yè)過程是使用RTK的基本步驟，也是今后使用RTK所必須進(jìn)行的操作，通過對(duì)作業(yè)過程的敘述，使我們初步掌握了RTK的使用方法。  第3章 利用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣和曲線放樣3.1 利用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣建筑物的形狀和大小是通過其特征點(diǎn)在實(shí)地上表示出來的。如建筑物的中心、四個(gè)角點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等。因此點(diǎn)放樣是建筑物和構(gòu)筑物放樣的基礎(chǔ)。用RT

11、K進(jìn)行點(diǎn)位放樣同傳統(tǒng)放樣一樣，需要兩個(gè)以上的控制點(diǎn)，但不同的是傳統(tǒng)的方法是通過距離或方向來放樣定點(diǎn)，或用全站儀用兩點(diǎn)定向后放樣定點(diǎn)，而RTK是用23個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正，就可在無光學(xué)通視（電磁波通視）的條件下進(jìn)行點(diǎn)位的放樣，這是傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的。3.1.1 點(diǎn)放樣工程實(shí)例1、測(cè)前準(zhǔn)備：獲取23個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)（如果沒有已知數(shù)據(jù)可用靜態(tài)GPS先進(jìn)行控制測(cè)量），解算或用相關(guān)軟件求出放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，檢查儀器是否能正常使用。2、站的架設(shè)：將基準(zhǔn)站架設(shè)在較空曠的地方（附近無高大建筑物或高壓電線等）架設(shè)完后安裝電臺(tái)，連接好儀器后開啟基準(zhǔn)站主機(jī)，打開電臺(tái)并設(shè)置頻率。3、建立新工程：開啟移動(dòng)站主機(jī)，待衛(wèi)星信號(hào)穩(wěn)定

12、并達(dá)到5顆以上衛(wèi)星時(shí)，先連接藍(lán)牙，連接成功后設(shè)置相關(guān)參數(shù)：工程名稱、橢球系名稱、投影參數(shù)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置（未啟用可以不填寫），最后確定，工程新建完畢。4、輸入放樣點(diǎn)：打開坐標(biāo)庫，在此我們可以輸入編輯放樣點(diǎn)，也可以事先編輯好放樣點(diǎn)文件，點(diǎn)擊打開放樣點(diǎn)文件，軟件會(huì)提示我們是對(duì)坐標(biāo)庫進(jìn)行覆蓋或是追加。5、測(cè)量校正：測(cè)量校正有兩種方法：控制點(diǎn)坐標(biāo)求校正參數(shù)和利用點(diǎn)校正。    第一中方法,利用控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(即計(jì)算校正參數(shù)的一個(gè)工具)的做法大致是這樣的:假設(shè)我們利用A,B這兩個(gè)已知點(diǎn)來求校正參數(shù)，那么我們必須記錄下A,B這兩個(gè)點(diǎn)的原始坐標(biāo)(即移動(dòng)站在Fixed的狀態(tài)下記錄的這

13、兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo))，先在控制點(diǎn)坐標(biāo)庫中輸入A點(diǎn)的已知坐標(biāo)之后軟件會(huì)提示你輸入A點(diǎn)的原始坐標(biāo)，然后再輸入B點(diǎn)的已知坐標(biāo)和B點(diǎn)的原始坐標(biāo)，這樣就計(jì)算出了校正參數(shù)。第二種方法，利用校正向?qū)Ｕ?，此方法又分為基?zhǔn)站在已知點(diǎn)校正和基準(zhǔn)站在未知點(diǎn)的校正。我們這里只說明一下基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)的校正方法。   （1）利用一點(diǎn)進(jìn)行校正：步驟依次為工具   校正向?qū)?#160;  基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)    輸入當(dāng)前移動(dòng)站的已知坐標(biāo)    待移動(dòng)站對(duì)中整平后并出現(xiàn)固定解   

14、60; 校正。 （2）利用兩點(diǎn)校正：步驟依次為工具   校正向?qū)?#160;  基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)    輸入當(dāng)前移動(dòng)站的已知坐標(biāo)    待移動(dòng)站對(duì)中整平后并出現(xiàn)固定解     下一步    將移動(dòng)站移到下一個(gè)已知點(diǎn)      輸入當(dāng)前移動(dòng)站的已知坐標(biāo)     待移動(dòng)站對(duì)中整平后并出現(xiàn)固定解    

15、 校正。   （3）利用三點(diǎn)校正：與利用兩點(diǎn)校正相同，只是多增加了一個(gè)已知點(diǎn)，多重復(fù)了一遍。6、 放樣點(diǎn)：選擇測(cè)量     點(diǎn)放樣，進(jìn)入放樣屏幕，點(diǎn)擊打開按鈕目，打開坐標(biāo)管理庫，在這里可以打開事先編輯好的放樣文件，選擇放樣點(diǎn)，也可以點(diǎn)擊“增加”輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)。本次工程點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值見表3.1。表3.1 點(diǎn)放樣設(shè)計(jì)坐標(biāo)點(diǎn)號(hào)XY1207855.346300511.6432207859.553300520.7153207863.760300529.7874207867.967300538.8595207872.174300547.93062

16、07876.381300557.0027207880.588300566.0748207884.796300575.1469207889.003300584.21810207893.210300593.290       3.1.2 點(diǎn)放樣的精度分析放樣完畢后，為了檢驗(yàn)用RTK放樣點(diǎn)的精度。我們制定如下方案：用萊卡TC405對(duì)放樣點(diǎn)進(jìn)行精確測(cè)量（由于測(cè)量的目的是檢驗(yàn)RTK的點(diǎn)放樣精度，所以依然使用RTK所用來校正的基準(zhǔn)點(diǎn)作為控制點(diǎn)進(jìn)行定向，這樣可以減少誤差的疊加，并將全站儀的測(cè)量誤差忽略不計(jì)，即將全站儀的測(cè)量結(jié)果看作真值，與

17、點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值進(jìn)行比較）。點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值用X，Y表示，全站儀實(shí)際測(cè)量值用X'，Y'表示，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3.2。1         表3.2 點(diǎn)放樣設(shè)計(jì)值與檢驗(yàn)值比較 點(diǎn)號(hào)X(m)Y(m)X'(m)Y'(m)     X(cm)     Y(cm)點(diǎn)位誤差(cm)1207855.346300511.643207855.332300511.6731.4-33.32207859.553300520.715207859.5613