单机站RTK林区作业测量成果的精度评测

2015-12-17王俊文

西部探矿工程 2015年10期

关键词：全站仪林区基站

王俊文

（黑龙江省有色金属地质勘查七○七队，黑龙江绥化152000）

单机站RTK林区作业测量成果的精度评测

王俊文*

（黑龙江省有色金属地质勘查七○七队，黑龙江绥化152000）

RTK（Real-timekinematic）实时动态差分法，就是一项基于载波相位观测值的实时动态定位测量技术。在林区作业环境下，由于GPS系统的局限性和RTK数据链传输本身的问题。对于单基站RTK而言，容易造成仪器初始化时间较长，有时甚至会出现卫星失锁、不能定位的现象。以南方测绘S86T型RTK仪器在黑龙江省萝北县一矿区大比例尺数字测图中应用为例，对单基站RTK测量成果的精度进行讨论分析。

单基站RTK；林区作业；测量成果；精度评测

RTK（Real-timekinematic）实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了测量外业的作业效率。但其初始化（整周模糊值）的置信度最高为95%左右，加之作业中欠缺必要的检核条件，可能会不可避免地产生假值或粗差。尤其在林区作业时，由于工作环境恶劣复杂，干扰作业的因素多，使得测量人员对某一些RTK测量成果精度产生怀疑。本文以南方测绘S86T型RTK仪器为例，在黑龙江省萝北县某一矿区1∶2000比例尺数字测图中，通过对单基站RTK实测成果的可靠性进行检测和精度分析，以确保工区测量工作的有效实施。

1 影响RTK作业可靠性的因素及检测方法

单基站RTK测量前接收机虽然可以自主初始化，但在林区作业环境下，造成RTK初始化时间较长，有时出现失锁现象。其主要原因有整个GPS系统的局限性和RTK传输数据链本身可靠性2个方面。GPS测量依靠的是接收地面以上20000km的卫星发射来的无线电信号。这些信号频率高，功率低，不易穿透可能阻挡卫星和GPS接收机间的障碍物。事实上，存在于接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对GPS系统的操作产生不利影响。一些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号，一些物体如树木会部分阻挡、反射或折射信号。一些山体的地形条件对接收卫星信号也有很大影响。而RTK作业的另一个不利因素来源于传输数据链本身，数据链的工作可靠性与周围的电磁环境以及作用距离都有较大的关系，尤其以在林区作业更为明显。

鉴于以上几种情况，林区作业条件下单基站RTK在作业前、作业中都应进行RTK测量成果可靠性的检测工作。在野外测量时，多采用测量重复基线边的方法进行成果的复核。RTK作业前，先在已知点上检测，其坐标较差符合要求后再进行测量。作业中采用不同起算点测定部分重合点，或在同一点上采用2次观测方法测量，在符合规定限差时方可继续测量。

2 工程实例与分析

2.1 工程概述

测区位于黑龙江省萝北县一矿区，工作区面积3.188km2，主要地貌为山地、丘陵。地势为北高南低，区内植被较发育，森林覆盖较多，通视条件较差。平均海拔335m左右，最高为442.5m，最低为187.6m，相对高差240m左右，地形类别为Ⅲ-Ⅳ级。这些复杂的自然地理条件为RTK测量带来了困难，因此，解决RTK测量的可靠性，并确保测量精度是主要问题。作业内容是测制该区1∶2000数字地形图，该图将作为某一矿山选厂建设的设计用图。采集数据仪器是单基站RTK南方测绘S86T型。初步作业方案是使用静态GPS测量技术施测测区首级控制点，在此基础上，使用RTK采集碎部点坐标，室内使用南方测绘Cass9.0成图软件编辑成图。由于林区的特殊地形地貌，要求测量前利用测区的首级控制点进行作业前复核，坐标较差应在3cm以内符合规范要求的情况下方可进行后续测量。在作业过程中，应适当进行2～3次测量成果的复检工作。

2.2 RTK测量可靠性的检测

测区首级控制点10个。在其中一个点（J001）上架设基准站，在另外9个点位上架设流动站，对RTK仪器进行初始化的检测。对流动站上实时的解算坐标与已知成果进行比较，其较差见表1。

表1 RTK测量成果的可靠性检测的坐标对照表

从表1可以看出：全部坐标较差均在3cm内，平面坐标较差最大值为2.5cm，最小值为0.9cm，平面中误差为2.25cm；高程较差最大值为2.4cm，最小值为1.5cm，高程中误差为1.84cm。成果符合检测限差要求，说明在该测区内测量时使用单基站RTK初始化时成果是可靠的。

2.3 RTK测量成果精度分析

该区测图工作完成后，使用TOPCON GTS-311S型全站仪分别在已知控制点（J001、G103、G104、G107、G109）上设站，共检查了191个地形特征点。将全站仪实测坐标与RTK采集数据进行对比，计算两种观测方法的坐标较差。若以全站仪测量坐标为真值，检查点的平面坐标较差和高程坐标较差均在0.5m以内，其精度均能满足相应规范对1∶2000比例尺地形图的要求（地形图检查点结果统计表略）。从实测成果来看，单基站RTK测量时可靠的，精度也是能符合规范要求的。另需要说明的是：由于森林覆盖及地形条件的限制，该测区利用单基站RTK完成了大约93%左右的工作量，剩余工作量使用全站仪进行了补测作业，项目实施方案中补充了全站仪测量采集碎部点的工作内容。

3 单基站RTK作业中应注意的问题

（1）控制点位置的选择：要符合RTK测量的基本要求，尽量选择对空视野开阔，避开相应的干扰源的地方。如高大树木覆盖、建筑物遮挡、大面积水域和高压线、信号发射塔等。控制点间尽可能的保留通视条件，以便利用全站仪进行检测和补测的需要。

（2）RTK作业半径的选择：林区作业条件下树林较多、树木高大，有一定程度的覆盖性。RTK作业半径一定要合理选择，基准站和移动站距离不宜过长，以保证数据链信号和卫星信号接收成功。

（3）南方测绘RTK仪器优势的选择：利用南方测绘RTK仪器基准站可以架设在未知点上的功能，基准站架设应选取在测区地势较高开阔处，使用25W大功率外挂电台，并采用对中杆使天线架设高度为5m以上，这样可以大大增加基准站差分信号的传输距离。每天应根据工作的进展程度，及时调整基准站的架设位置，使其差分信号更好地覆盖测区。

（4）RTK初始化成果、作业精度要及时进行复核、检测：为保证其可靠性，作业前、作业中都必须重视成果复核的准确性，达到规定限差后方可进行测量作业。测量中若接收到的卫星数目减少到4颗以下或当卫星数重新升至4颗或更多的时候，都需重新进行初始化。在RTK不能正常工作的区域，要利用全站仪进行必要的检测和补测工作。