GNSS-RTK技术在地形测量应用研究

2015-03-31罗杰

地球 2015年7期

关键词：流动站外业控制点

罗杰

（新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院新疆昌吉831100）

GNSS-RTK技术在地形测量应用研究

罗杰

（新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院新疆昌吉831100）

地形测图是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划和各种经济建设的需要。应用技术进行实时定位可以达到厘米级及以上的精度，技术可用于地形测图中的碎部点的采集工作，还可以完成地籍图、界址点和宗地图的绘制工作。

地形测量碎部点界址点

1　GNSS-RTK技术进行地形测量的优点

1.1高效率作业

一般地形地势中，质量高的RTK设站仅一次即可完成4 km半径测区的测量，大大降低了传统测量的控制点数量同测量仪器的搬站次数，不仅作业速度快，节省外业费用的同时，还提高劳动效率。

1.2定位的精度高，数据可靠安全，无误差积累

只要能满足RTK基本的工作条件，则一定范围内(一般为4 km)，都能实现RTK的平面和高程精度厘米级。

1.3降低作业条件的要求

采用RTK技术两点间不必要求光学通视，能实现“电磁波通视”即可，因此，与传统测量比较而言，通视条件、气候、能见度、季节等的因素对RTK技术的限制和影响较小，对于传统测量，由地形复杂、地物障碍等造成的那些难通视的地区，只要满足了RTK技术基本的工作条件，它同样能轻松快速地进行高精度的定位作业。

2　准备仪器设备

接收设备须包括天线、天线电缆、双频接收机、数据采集器、数据链套件(调制电台、解调器或移动通信设备)等；具备发送标准差分数据功能的参考站才能接收设备；具备接收并能处理标准差分数据功能的流动站方可接受设备；接收设备须具备操作方便、故障率低、性能稳定、可靠性高的特点；接收机的标称精度公式为

Q=a+bD

式中，a为固定误差，mm；b为比例误差系数，mm／km；D为流动站与基准站之间的距离，km。

RTK测量最好选用优于下列测量精度(RMS)指标的双频接收机；

a.平面精度：10 mm+2×10-6D。

b.高程精度：20 mm+2×10-6D。

例如，华测X90测地型GNSS接收机的实时动态RTK的精度当中平面精度为10mm+1×10-6

D，高程精度为20 mm+1×10-6D

3　 GNSS-RTK碎部点测量作业要求

RTK碎部点测量时若测区面积过大，转换参数采用分区求解的方式时，相邻分区须不少于两个重合点。RTK碎部点测量平面坐标的转换残差不大于图上±0.1 mm；测量的高程拟合残差不大于1／10等高距；测量流动站观测时的中杆的对中整平可采用固定高度，观测历元数须大于5个。若连续采集的一组地形碎部点的数据超过50个时，应当重新初始化，外加检核一个重合点。如果检核点位的坐标较差不大于图上0．30 mm时，才可继续进行测量。RTK地形测量的外业采集数据须及时导出数据记录器，并备份数据，同时整理数据记录器的内存。RTK地形测量的外业观测记录采用的是仪器自带测量手簿和内存卡，录项目和成果输出包含下列内容：a.参考点的点名(号)、残差及参数的转换。b.参考站和流动站的观测时间及天线高。c.流动站平面和高程的收敛精度；流动站的平面和高程成果数据、2000国家大地坐标。导出的成果数据用计算机中相应成图。

4　作业流程

首先是架设基准站，在确保各个部件正确连接后，开机并且求取工区参数。因GNSS平面使用了WGS-84坐标系统，高程使用椭球高，但实际工作时，一般的坐标系统是1954北京坐标系或者1980西安坐标系，高程也要求水准高程，因此需求取平面和高程两部分的参数。之后流动站要去检核其他控制点，满足相应精度要求之后，作业即可开始。一般情况下是一人一组，测量员抵达所有碎部点立杆并且记录数据，一般而言取几秒来作为记录单元，记录数据的时候测量人员须立点准确，尽量使对中杆稳住。可画草图，也可运用编号法来记录点位的属性信息，从而为内业整图提供参考。数据点采集时，可根据现场的地形实地测量设定，若是特殊的地物点，可按距离设定进行采集，距离可人为设定；当均匀运动进行测量，可按时间设定采集，时间间隔同样可以人为设定。有的GNSS接收机还具备隐蔽点测量的功能，无需耗时等待固定恩解，节约时间，提升效率。外业测量时的存储文件属于专用数据库文件，不能直接用来成图软件的调用，“测点成果输出”的功能能把原数据的文件转换成用户需要的格式，转换后的同所用软件的格式一致，再结合外业草图，可快速完成内业成图数字化的工作。

5　 RTK测量精度提高的对策

5.1选择基准站

基准站应设于测区中部，地域要求开阔，无树木等的遮挡，离高压线、无线电信号发射塔距离远，避开广阔水域等易引起RTK产生不稳定或者精度降低情况的因素。

5.2转换参数

因GNSS-RTK获得的为WGS-84坐标，实际工作时一般则要求国家平面坐标或者是地方坐标，所以需要坐标转换。一般来说使用三参数或者七参数方法进行转换。所利用的求转换参数的控制点的数量应当足够，一般而言，至少三个有三个平面控制点，四个以上的高程控制点。控制点应当以能够完全覆盖测区为原则，最好能够均匀分布。此外，不仅所选点的位置和数量与转换参数的精度有关，而且所选点坐标精度同它也密切相关，因此选择控制点的时候应该筛选测区内的已知点。

5.3图根控制点采用RTK测量的要求

RTK进行图根控制的测量时，应使用三脚架来提高精度。应当选取适合全站仪测量的地方作为图根控制点，两点要通视。任何一个控制点应观测两次并取其平均值为结果，两次值的较差最好不超过3 cm。

5.4观测中的时间要求

观测时间应当选取点位PD()P值较小的时间段(小于6，查看可通过卫星预报信息)，在良好时段中进行RTK测量，速度快而且精度高。