RTK技术在山区测绘中的应用

　　司南导航www.sinognss.com:近年来, 使用全站仪进行数字化测图几乎完全取代了传统的经纬仪配合平板、经纬仪配合量角器等大比例尺地形图的测绘方法, 从而使测绘方法无论在精度上还是速度上都发生了质的飞跃, 大大降低了测绘工作者的劳动强度; 但全站仪数字测图和传统测绘方法在测量原理上并没有本质上的区别,同样是先控制后测图, 且易受通视条件的限制, 需要频繁搬站, 在山地测区进行地形测量时则更加困难。 RTK技术可以在不布设各级控制网的情况下, 仅根据一定数量的基准点便可以快速地解算出厘米级的地形、地物点的坐标, 且不受通视条件的限制, 不需要频繁搬站, 减少了工作程序, 提高了工作效率。加之GPS系统进一步发展和完善, 以及计算机技术和其他相应学科的发展, 使RTK技术在工程实践中日益显现出巨大的应用潜力。

　　一、RTK测量原理

　　RTK (Real Time Kinematic) 测量技术是以载波相位观测量为根据的, 具有快速高精度定位功能的载波相位差分测量技术 , 是GPS 测量技术中的一个新突破, 它能够实时获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果, 且具有厘米级的定位精度。RTK 测量的基本原理是:在基准站上设置一台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续观测, 并将其观测数据及基准站的信息通过无线电传输设备实时地发送给流动站。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, 接收基准站传输的数据, 然后根据相对定位原理, 实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。 使用RTK测量技术, 测量人员只需在完成初始化后, 1～2s内就能获取待定点的三维坐标。

　　RTK测量系统一般由三部分组成: 即GPS 接收设备、数据传输系统和实施动态测量的软件系统。 GPS接收设备至少包含1台基准站GPS接收机和1台流动站GPS 接收机; 数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成, 这是实现实时动态测量的关键设备; 软件系统具有能够实时解算出流动站三维坐标的功能, 并对保障实时动态测量结果的精确性与可靠性具有决定性意义。

　　二、RTK山区测量作业的设计与实施

　　注：技术依据和主要技术指标

　　1 作业技术依据

　　(1) 《全球定位系统( GPS) 测量规范》(CH 2001O92)

　　(2) 《大比例尺地形机助制图规范》( GB 14912O94)

　　(3) 《工程测量规范》( GB 50026O93)

　　2 设备的主要技术指标

　　作业以所用仪器为日本拓普康公司生产的LegacyOE双频双星型号的GPS 接收机为例说明，1台基准站,3 台流动站, 其主要技术指标如下:

　　平面: ± (10 mm + 1. 5 ×10 - 6 × D ) ,

　　高程: ± (15 mm + 1. 5 ×10 - 6 × D ) , D 为流动站到基准站的距离。

　　初始化时间小于15s ,基准站电台功率为8W和32W可选择。

　　具体计划实施步骤：

　　1、准备工作

　　收集测区的控制点资料, 对GPS 静态和RTK测量进行技术设计。 首先对仪器进行了常规检验, 包括电池电量、主机内存等, 使用Pccdu 软件设置截止高度角和采样率; 然后使用4 台GPS 接收机对测区内的全站仪1级导线点进行一个时段(40 min) 静态测量, 并将其中的两个点作为已知点, 使用Pinnacle 软件解算出它们在WGSO84 坐标系中的经度、纬度和大地高程及另外几个点的平面坐标。

　　2、RTK作业时的人员安排

　　基准站1 人, 3 台流动站每站2 人, 1 人操作仪器, 1 人画草图

　　3、基准站上的工作

　　基准站应选在视野开阔、便于上点、远离大功率无线电发射源及高压电线的地方。为了增加电台的辐射半径, 基准站应选在较高的位置。在基准站上安置好仪器、开机, 然后用手簿进行基准站设置, 设定截止高度角为10°,采样率为1 s , 调整好基准站电台频段,并输入该点的大地坐标。

　　4、流动站上的工作

　　流动站按要求连好线, 用手簿进行流动站的设置工作. 首先新建一个工作项目, 将流动站电台频段和基准站设置相同, 设置好截止高度角和采样率(同基准站) 后, 输入几个点的大地坐标和平面坐标, 求解出4 个坐标转换参数: 2 个坐标平移a 和b , 1 个旋转参数θ , 1 个尺度比参数m 。

　　5、对RTK图根控制测量的可行性检验

　　流动站设置完毕后, 在碎步测量工作前, 选择测区内的所有已知点坐标和高程进行检核, 即首先用RTK 测量测区内几个点的坐标, 然后将实测坐标与对

　　应各点的2s 1级导线测量坐标和4 等水准测量高程进行比较。如果通过对比发现 RTK测量成果与已知成果相差较小,图根点的点位精度等各项指标符合《工程测量规范》要求,说明在山区进行大比例尺测量的图根控制可以采用RTK 技术。 由于用RTK测量无测站之间因搬站而引起的误差传递, 控制测量和碎部测量的精度是相同的, 故碎部点的精度也完全满足要求。

　　6、碎部测量的实施

　　已知点的检核工作完成后, 即可进行碎步测量工作。 其中一个点上的基准站保持正常工作, 另3台流动站分别按指定的线路开始RTK碎部点数据采集. 在流动站进行数据采集时, 始终有一人跟随绘制草图, 把所测地物地貌的特征点、属性等内容记录下来, 亦可在电子手簿上随时标记, 以作室内成图之用。

　　7、数据传输和内业成图

　　将测量数据从GPS传到计算机中，然后在CASS软件的工作环境中, 辅以外业绘制的草图完成测区内地形图的编辑。

　　8、对成图的内外业检验和完善

　　首先, 将编辑好的实验测区地形图与已有的数字化图叠置, 进行比较, 发现二者有较好的重合度。 然后, 使用绘图仪打出样图, 带到测区进行实地抽查检验. 分别在几个测点的位置上安置全站仪,检查用RTK测得的图面上明显地物点的平面坐标和高程, 将其与图上对应点的位置比较, 点位有很高的符合度。 最后, 对地形点和地物进行检查, 查漏补缺, 绘制补测草图。 内业处理时把补测的坐标数据展绘到原图上, 利用补测草图进行地形图的修改和补充。

　　三、结论和建议

　　从当今测绘的发展来看, 具有高精度定位功能的RTK测量技术相对于常规测量及静态GPS 测量来说, 能够较好地完成山区地形测量工作, 尤其是在通视条件差、常规测量仪器完成难度较大的区域进行野外作业时, 能够使测绘的精度、作业效率和实时性达到最佳融合。随着RTK测量技术愈加成熟, 该技术在山区大比例尺地形测绘中会日益显现出巨大的应用潜力, 个人认为，在条件允许的情况下, 应大力提倡RTK测绘模式。

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