gps-rtk测量技术在地形测量中应用探析

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GPS-RTK测量技术在地形测量中应用探析　　【摘要】GPS（GlobalPositioningSystem)全球定位系统是美国研制并在1994年投入使用的卫星导航与定位系统，其应用技术已遍及国民经济的各个领域。在测量领域，GPS系统已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。本文通过GPS-RTK测量技术在地形测量中的应用叙述，详细介绍了RTK地形测量技术系统组成，分析RTK系统的误差源并提出了在地形图测绘中的一些消除误差的方法。RTK配合电子手簿及相应的软件，可以真正实现单人独立野外测量绘图的一体化。【关键词】GPS；RTK；地形测量中图分类号：P258文献标识码：A文章编号：一、GPS-RTK技术的概述RTK(RealTime8 Kinematic)技术是GPS测量技术与数据传输相结合而形成的一种实时动态相对定位技术，其系统主要由基准站和流动站两大部分组成。基准站连续观测卫星信号并把观测到的卫星数据传输到发射电台，由发射电台发射信号传给流动站；流动站在接收卫星信号的同时，还实时接收基准站发送的数据，并进行实时差分处理基准站和流动站的载波相位观测值，最终获取流动站所在位置点的三维坐标信息和精度指标信息。应用RTK技术进行定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(如伪距或相位观测值)及已知数据(如基准站点坐标)实时传输给流动站GPS接收机,流动站快速求解整周模糊度,在观测到四颗卫星后,可以实时地求解出厘米级的流动站动态位置。GPS新技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，应用RTK新技术,甚至可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图,然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。二、RTK系统的构成根据不同的分类方法RTK系统可能有不同的分类，我觉得应该将其分为三个部分：GPS接收机系统、数据链路系统、电子手簿数据处理系统。（一）GPS接收机系统这个系统能够测量到载波相位的GPS接收机都能够进行RTK定位，但是为了能够快速、精确地求解整周模糊度，双频接收机比较理想。RTK系统至少要有两台GPS接收机（1+1），一台架设在基准站上接收卫星信号，一台作为流动站接收卫星信号。流动站也可以有多台接收机组成（1+2，1+3……N+N,网络RTK系统）多基站-多流动站式的网络RTK系统。还有就是基于CORS站与GPRS技术的GPS接收机系统。8 （二）数据链路系统基准站发射电台一般为外置独立电台，但是随着科技的发展进步逐渐被内置的集成电台或蓝牙所替代。流动站接收机电台：可以是内置在GPS接收机内部或用蓝牙，也有外置的独立电台。中继站电台：可以转发基准站接收机信号的中间转发电台，既接收基准站发送的信号又将接收机信号放大后发送出去，使基准站信号强度增强，既而扩大基准站的信号控制范围。一般是外置独立电台。还有一种是与GPRS技术结合，利用现代通信技术的中继电台。（三）电子手簿系统由于RTK作业过程中，流动站一般将GPS接收机和电台背在背包中或者集成在流动站接收机内部，为了便于建立测量项目、建立坐标系统，设置测量形式和参数、设置电台参数；方便实时阅读测量的坐标及其精度，设计放样坐标或参数、指导放样等，一般采用手持式电子手簿来操作，电子手簿集成了众多数据处理软件。三、GPSRTK技术在地籍测量中的应用（一）各种控制测量8 常规的地籍控制测量采用三角网、导线网方法来施测,这些测量方法要求相邻控制点之间必须通视,技术规范对导线的长度、图形都有相应的要求,而且,在外业测设过程中不能实时知道导线的精度,如果测设完成后,回到内业进行平差处理后,发现测量精度不符合规范要求的,还必须返工重测。GPSRTK技术解决了常规控制测量中的这些问题,这种方法在测量过程中不要求点与点之间的通视,不要求进行导线平差,对控制点之间的图形、边长也没有什么要求,而且,采用实时GPSRTK测量能实时获得定位的坐标数据及精度,在地籍测图和勘测定界工作中,如果把RTK用于控制测量,布设测图控制网,不仅可以大大减少人力强度、节省费用,而且大大提高工作效率。在应用GPSRTK测设控制点,应采用GPSRKT联测4个以上的高等级控制点。利用控制点校正功能求出测区WGS-84坐标系与其它坐标系（1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方坐标系）之间的转换参数,以避免投影变形过大,得不到更精确的控制点坐标成果。（二）地籍碎部测量传统的碎部测量一般是根据测区已有的图根控制点,利用平板仪测图或使用全站仪测图,使用全站仪时,测每个点均输入该点的地物编码,然后再利用成图软件成图,这些方法作业时要求测站点和被测的周围地物地貌等碎部点之间一定要通视,而且一台仪器至少要求2～3人同时进行作业。8 采用RTK技术进行测图时,不要求通视,架设好基准站后,仅需一人拿着仪器便可以开始测量。用RTK技术测定点位不要求点间通视,仅需一人操作,便可完成测图工作,大大提高了测图的工作效率。（三）放样放样是测量的一个应用分支,在地籍测量中和工程施工中经常使用。它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来。放样的方法很多,如经纬仪交会放样,全站仪的边角放样,距离交会等等,利用以上方法放样出点的位置时,往往需要根据测量的结果来回移动目标,直至到达点位。放样同测图一样,需要通视情况良好,需要跑尺者和观测者,工作效率低。采用RTK技术放样时,可以在室内用专用软件将要放样的点(或线)坐标编辑好,传输到GPS的手簿中,便可以在野外进行操作。以Trimble5700为例,执行放样操作后,手簿屏幕上文字界面会出现距离放样点的水平距离、垂直距离,图形界面会出现箭头和指北方向,指示该往哪个方向的放样点靠近,当仪器在距离放样点3m之内时,箭头消失,放样点用圆环表示,GPS天线的位置用十字丝显示。这种作业方法能很方便地找到放样点。（四）宜昌市远安县220kV旧县变电站1：500数字化地形图测量项目实例1.工程简介8 为满足宜昌远安县电力负荷发展的需要，缓解供区供电压力城，在远安县荷花镇建设一座220kV变电站，需对变电站范围（实测面积16公顷）进行1：500数字化地形测量。测区位于宜昌市远安县荷花镇青峰村。其西南面为山区，树林茂密，荆棘丛生，通视、通行困难，给测绘工作带来了一定的难度。东北面地势低洼，分布有鱼塘、经济作物等。植被以橘树林为主，间杂灌木林。有省道223自西向东穿过测区，交通较为便利。测区内图根控制采用GPSRTK施测。2.作业流程（1）利用1：10000地形图进行GPS点的设计与选点工作，利用11个已知点作起算点及检测用。（2）根据提供的已知成果，我们采用技术要求中的5.2.3进行点校正，求取相应的转换参数。（3）RTK测量成果的质量控制。点校正完成后，对已知点进行检核，符合要求后才进行后续工作。为了保证测量成果的精度，我们采用了以下两种方法：①已知点检核比较法———用RTK测出已知控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。②重测比较法———每次初始化成功后，先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。以下只列出用“已知点检核比较法”检测结果。（4）GPS8 点选定在空间开阔无阻挡，信号接收范围没有无线电发射装置、不干扰GPS测量信号接收的且易于保存的地方。为了保证测量有足够的精度，我们使用角架替换对中杆，观测时间为3分钟，天线高观测前后量两次仪器高，并做了记录，以便核查。（5）完成图根控制作业后，可以进行下一步作业———地形图野外数据采集，内业编制处理，最后编制成地形图。（五）结束语GPS-RTK测量技术的应用使得地籍测绘的精度、作业效率和实时性达到最佳的融合,极大地推进了数字化地形地籍测量技术的发展,使城镇地籍管理和地籍测量手段实现自动化或半自动化,有力地促进城镇地籍信息系统的建设和城镇地籍管理水平的提高。相信随着数据传输能力的增强、数据的稳健性、抗干扰性水平和软件水平的提高,RTK技术将在地籍测量和其他领域得到更广阔的应用。参考资料[1]杨冬梅,杨永.GPS在工程测量中的应用[J].科技传播.2011(16)[2]蔡韵.浅析GPS技术在土地测绘中的应用[J].价值工程.2011，06.[3]巫向荣.动态GPS技术在工程测量中的应用研究[J].科技资讯.2009(15)[4]8 周群友.在电力测量中如何应用GPSRTK技术[J].广东科技2010，(8):73.[5]孙泳坚，基于南宁某项目实例的RTK地形测量思路研究[J]科技资讯，2010.09[6]邹昆，深度探讨基于项目实例的RTK地形测量思路[J]科技创新导报，2010.08[7]王霞.浅谈GPS实时动态技术在土地测量中的应用[J].价值工程.2011，07.[8]刘玉芳.GPS、RTK在土地调查中的应用[J].黄金科学技术.2009(02)8