鄭乃發(fā)

摘要:RTK技術(shù),是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合,是GPS測量技術(shù)中的一個新突破。文章闡述了RTK的含義、系統(tǒng)的組成以及其在測量領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,并結(jié)合實際舉例其在城市測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:RTK;GPS;城市測量

引言

隨著全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的快速發(fā)展,RTK(RealTimeKinematic)測量技術(shù)也日益成熟,RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用。RTK測量技術(shù)因其精度高、實時性和高效性,使得其在城市測繪中的應(yīng)用越來越廣。

1 RTK技術(shù)概述

實時動態(tài)(RTK)測量系統(tǒng),是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合,是GPS測量技術(shù)中的一個新突破。RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù),其基本思想是:在基準站上設(shè)置1臺GPS接收機,對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測,并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備,實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上,GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時,通過無線電接收設(shè)備,接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù),然后根據(jù)相對定位原理,實時地解算整周模糊度未知數(shù)并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結(jié)果,便可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況,實時地判定解算結(jié)果是否成功,從而減少冗余觀測量,縮短觀測時間。

RTK測量系統(tǒng)一般由以下三部分組成:GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準站的發(fā)射電臺與流動站的接收電臺組成,它是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。

軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r解算出流動站的三維坐標的功能。

RTK測量技術(shù)除具有GPS測量的優(yōu)點外,同時具有觀測時間短,能實現(xiàn)坐標實時解算的優(yōu)點,因此可以提高生產(chǎn)效率。

實時動態(tài)定位如采用快速靜態(tài)測量模式,在15km范圍內(nèi),其定位精度可達1～2cm,可用于城市的控制測量。

RTK測量系統(tǒng)的開發(fā)成功,為GPS測量工作的可靠性和高效率提供了保障,這對GPS測量技術(shù)的發(fā)展和普及,具有重要的現(xiàn)實意義。

2 RTK技術(shù)的應(yīng)用

2.1 控制測量為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪的需要,城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點,城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面,隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展,這些點常被破壞,影響了工程測量的進度,如何快速精確地提供控制點,直接影響工作的效率。常規(guī)控制測量如導線測量,要求點間通視,費工費時,且精度不均勻。GPS靜態(tài)測量,點間不需通視且精度高,但需事后進行數(shù)據(jù)處理,不能實時知道定位結(jié)果,如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度,還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

2.2 像控點測量像控點測量是航空攝影測量外業(yè)主要工作之一,傳統(tǒng)的方法要布設(shè)大量的導線來測量部分平高點,內(nèi)業(yè)再空三加密。采用RTK技術(shù)測量,只需在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近的高等級控制點架設(shè)基準站,(若測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近無高等級控制點,可先加密),流動站直接測量各像控點的平面坐標和高程,對不易設(shè)站的像控點,可采用手簿提供的交會法等間接的方法測量。像控點的精度要求對于RTK測量來說是不難達到的。與傳統(tǒng)作業(yè)相比較,它不需要逐級布設(shè)控制點;與靜態(tài)GPS測量相比,縮短了作業(yè)時間,因而大大提高了作業(yè)效率,功效至少提高3～5倍。

2.3 線路中線定線RTK測量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣,放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器,即可放樣。放樣方法靈活,即能按樁號也可按坐標放樣,并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移動,直到誤差小于設(shè)定的為止。

2.4 建筑物規(guī)劃放線建筑物規(guī)劃放線,放線點既要滿足城市規(guī)劃條件的要求,又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系,放樣精度要求較高。使用RTK進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系,對于短邊,其相對關(guān)系較難滿足。在放樣的同時,需要注意的是測量點位的收斂精度,如果點位收斂精度不高的情況下,強制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下,用RTK進行規(guī)劃放線一般能滿足要求。

2.5 用地測量在建設(shè)用地勘測定界測量中,RTK技術(shù)可實時地測定界址點坐標,確定土地使用界限范圍,計算用地面積,在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時,應(yīng)用RTK技術(shù)可實時測量權(quán)屬界限、土地分類修測,提高了測量速度和精度。

2.6 其他方面測量RTK技術(shù)還可用于地形測量、水域測量、管線測量、房產(chǎn)測量等方面。用RTK測圖,可不用布設(shè)圖根控制,僅依據(jù)少量的基準點,即可直接測定地形地物點坐標,如果用專業(yè)測圖軟件,通過電子手簿記錄即可實現(xiàn)數(shù)字化測圖。在水下地形測量是,RTK能自動導航和按距離或時間間隔自動采點,只要將天線高量至水面,加水深改正后,即可高精度的實時測定水下地形點的三維坐標,由專業(yè)軟件成圖。

3 GPSRTK在城市測量中的應(yīng)用實例分析

下面以某城區(qū)地籍測量工程中GPSRTK測量技術(shù)的應(yīng)用為例,闡述該技術(shù)的應(yīng)用情況。該城區(qū)為工業(yè)區(qū)和居民生活區(qū),城市建構(gòu)筑物密集,交通繁忙,無線電信號復雜,街道兩旁樹木密集。本次需測量的宗地地塊遍布整個城區(qū),總測量面積約20km2,分布區(qū)域近45km2,權(quán)屬關(guān)系復雜,用地種類較多,宗地數(shù)目多,權(quán)屬界址點數(shù)量大,采用常規(guī)測量手段施測十分困難,很難在短時間內(nèi)完成所有宗地的權(quán)屬界址點測量工作,以滿足宗地權(quán)屬單位對地籍測量工作的要求。采用GPSRTK測量技術(shù)作為本測區(qū)宗地權(quán)屬界址點坐標的實測技術(shù)手段,在充分調(diào)研論證并通過試驗檢測認證的基礎(chǔ)上全面實施,取得了比較好的效果。

其作業(yè)過程如下:選取精度高、可靠性好的城市基本控制網(wǎng)點作為RTK測量的工作基準在試用試驗階段,針對所選用的GPS儀器,得出了該城區(qū)流動站在作用距離為4km范圍內(nèi),能高質(zhì)量、清晰地接收基準站發(fā)出的數(shù)據(jù)。以此為參考數(shù)據(jù),選定了分布于該城區(qū)的城市D級GPS三維控制網(wǎng)點7點,組成本次地籍測量工作的基準框架網(wǎng),并利用7個控制點的WGS-84坐標系和1954年北京坐標系成果計算出用于GPSRTK測量的7個坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。

GPSRTK定位精度試驗:選取1個GPSRTK測量基準網(wǎng)點,架設(shè)RTK基準站,流動站在離基準站4km范圍內(nèi),有目的地施測了城市5級控制點、E級GPS控制點和宗地權(quán)屬界址點共計19個點,并采用靜態(tài)GPS測量技術(shù)、全站儀測量技術(shù)測量宗地權(quán)屬界址點坐標,將這些測量結(jié)果、已知成果與RTK測量結(jié)果相比較。

RTK定位精度評價:RTK測量結(jié)果與其他測量技術(shù)獲取的測量結(jié)果互差均在厘米級,其中互差最大為1.8cm,最小為0.3cm,平均為1.12cm.可以認為GPSRTK測量結(jié)果的點位精度達到厘米級,而且各點位之間不存在誤差累積,克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的弊病,完全能滿足城鎮(zhèn)地籍測量對權(quán)屬界址點的測量精度要求。

采用GPSRTK測量技術(shù)施測界址點坐標在檢測試驗取得成功的基礎(chǔ)上,以RTK基準框架網(wǎng)點為基礎(chǔ),分別架設(shè)GPS基準站,使用1+2工作模式,用兩套GPSRTK接收機作為流動站進行測量。

由于所用GPSRTK系統(tǒng)的發(fā)射電臺只有4W,十分省電,電,中途不需更換電池,就可使用1天,十分方便;流動站在第1次測量時,在一已知點上作RTK測量,其測量結(jié)果與已知點進行比較,從而檢查RTK系統(tǒng)是否工作正常及基準站坐標輸入是否正確;最后,將GPS獲得的數(shù)據(jù)處理后直接錄入計算機,可及時地精確地獲得界址點圖形信息,準確地制作宗地圖、地籍圖,計算宗地面積等。

4 總結(jié)

RTK在控制測量以及施工放樣中有著廣泛的運用,比傳統(tǒng)的測量儀器的測量,它有著省時省工且精度高等特點,但其在碎部測量中的應(yīng)用還是有一定的限制。在進行測量時,主要注意事項是基準站選擇要在比較中心、位置空曠開闊的至高點上,且周圍無磁場的影響,這樣流動站接收的信號好。并把觀測成果與首級控制成果進行整體平差,這樣動態(tài)觀測經(jīng)平差后的精度就較高。