地形图测量中RTK定位技术的运用

2010-08-15郑州市市政工程勘测设计研究院韩遂宁

河南科技 2010年16期

关键词：伪距流动站外业

郑州市市政工程勘测设计研究院韩遂宁

河南测联科技有限公司张军

地形图测量中RTK定位技术的运用

郑州市市政工程勘测设计研究院韩遂宁

河南测联科技有限公司张军

本文阐述了关于RTK定位技术的相关原理，说明在地形图测量中，利用RTK定位技术可实时得到准确的坐标，并达到厘米级精度，在外业测量中大大缩短了时间，提高了生产效率，节约了费用。

地形图测量 RTK测图 RTK原理基准站流动站

一、RTK原理

RTK定位技术即实时载波相位差分技术，是实时处理两个测点载波相位观测量得差分方法。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。载波相位差分方法有两类：第一类是修正法，即将基准站的载波相位修正值直接发给流动站，改变流动站接受到的载波相位，然后求解流动站的实时坐标，该方法初始化速度慢，定位精度稍差，称为准RTK技术。第二类是差分法，即求解起始相位整周模糊度，又称RTK初始化，然后再进行实时差分，是真正的RTK技术。差分法要求基准站GPS接收机实时的把观测数据及一直数据传输给流动站GPS接收机，流动站快速求解整周模糊度，在观测到4颗或以上卫星后，可实时求解除厘米级的流动站位置。

二、RTK测图

本文以在郑州市北环与中州大道1∶500地形图实践为例，结合实际情况介绍了RTK技术在地形图测绘中的应用。

1. 测区概况。该测量工程位于107国道(中州景观大道)——北三环路与郑东新区交界处，东西长2.3公里，南北长1.7公里，沿立交桥规划红线外100米为测量范围，面积为1.47平方公里。

该区域属东西、南北交通交汇处，车辆多、噪音大、车速高，给测量工作带来了较大困难。整个测区地势平坦，属黄河冲积平原，自然坡度在1—2%，地面标高在84—99米之间，现状107国道、北三环路两侧为城市绿化地；区域东部有军事管理区，进入困难；区域东部森林公园内树木密集、枝繁叶茂、覆盖率占90%以上；农贸市场大货车乱停乱放，通视条件极差；小型仓库、工厂、维修场所建筑物极不规矩、随意搭建；地下管线交错复杂、调查难度大。综上所述地形困难程度定为II类。

2. 已知测绘资料。该区域已收集到甲方提供的L1—2、L2—2、L3—2控制点，这些点均系1954年北京坐标系，3度带测量成果，带号为38度带。点位保存良好，可作为本测区平面控制测量起算数据使用。

3. 作业依据。结合本工程的实际要求和特点，以《全球定位系统GPS测量规范》、《国家三，四等水准测量规范》、《城市测量规范》、《市政工程堪测规范》、《1∶5001∶1001∶200地形图图式》、《测绘产品检查验收规定》等规范的要求和项目合同书中的有关特殊要求，作为工程项目具体实时的依据。

4. 仪器设备及人员安排。拓普康Hiper-GD型GPS接收机3台，测图软件CASS7.0两套。组织两组，每组2人，1人操作仪器，1人绘草图。

5. 外业数据采集。利用已知资料进行了测区内的平面及高程控制网的布设、观测和平差解算工作。在以上控制成果的基础上，对测区内部分区域利用RTK进行地形图测绘。

（1）基准站的架设。基准站的正确安置是顺利实施RTK的关键之一，在架设时应注意以下几点：

1）视野开阔，周围无高度角超过10°的障碍物；2）须远离大功率天线发射源，并远离高压输电线路；3）附近不得有强烈干扰卫星信号的物体；4）周围无GPS信号反射物，以减少多路径误差；5）能方便的发播或传送差分改正信号；6）便于安置接收机和人员操作；同时，基准站与流动站的间距应考虑GPS发射电台的功率和覆盖能力，应尽量架设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯半径。

（2）基准站设置。在已知点上架设好GPS接收机和天线，输入基准站的WGS-84坐标和BJ54坐标、天线高，待基准站电台指示灯显示发出通讯信号后，流动站即可开展工作。基准站接收机接收到卫星信号后，由卫星星历和测站已知坐标计算出测站至卫星的距离ρ真距，用观测量ρ伪距与计算值比较，得到伪距差分改正数△ρ=ρ真距-ρ伪距.伪距差分改正数和载波相位测量数据经传输发射电台发送给流动站，一个基准站提供的差分改正数可供接收到基准站信号的数个流动站使用。

（3）流动站工作。通过手簿建在输入其他至少两个已知控制点的WGS-84坐标和BJ54坐标，并求解坐标转换参数，用其中一个点进行校正。流动站接到GPS卫星信号的同时，也接收到由数据通讯电台发送来的伪距差分改正数和载波相位测量数据，这个过程所需时间不到1min，只要接收到四颗及以上卫星和基准站的信息，测量人员即可在短时间内获知所测点的三维坐标。

6. 碎部点数据采集。采用RTK技术进行测图时，选择“测量/点测量”，进入点测量功能。进行单点测量，并显示测量过程。架设好基准站后，在点位精度合乎要求的情况下，仅需一人携带流动站在待测的碎部点上呆一两秒钟，并同时输入特征编码，通过电子手簿或便携式电脑记录，在地形较复杂的情况下，最好是现场画出草图，以便内业时编图。

7. 内业数据处理。当天外业采集数据应及时进行内业的数据处理并编辑成图，以免遗忘影响成图的准确性或返工重测。

（1）RTK数据下载：①利用Topcon的FC-1000手簿将外业观测数据导出到手簿的硬盘上。利用MicrosoftActivesync软件将手簿与计算机连接，将导出的数据复制到计算机上，得到*.txt数据文件。②利用MicrosoftOfficeWord2003将*.txt数据文件转换为CASS7.0的默认格式的*.dat数据文件。③在CASS7.0将*.dat数据文件导入，进行成图编辑。

（2）绘制地形图：打开CASS7.0，新建文件并输入图形比例尺1∶500，启动展点命令，将*.dat数据文件输入，然后根据外业所绘草图，人机交互编辑，利用CASS7.0提供的图式符号库进行相应外业点的绘制和连线。对于一些与地形图规范要求有差别的地方需要作编辑处理。

8. 精度分析。根据测图规范要求，图根点对于最近控制点的平面位置中误差不得超过图上±0.1mm，换算成实地点位中误差为5cm。RTK测点点位中误差为±1.5cm~±2cm,完全满足精度要求。