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        GPS RTK技術在地籍測量中的應用

        2010-08-15 00:52:53張杰屠艮
        科技傳播 2010年12期
        關鍵詞:流動站接收機基準

        張杰,屠艮

        中國地質大學江城學院,湖北 武漢 430200

        1 GPS技術在我國地籍測量中的應用前景

        在國外,應用GPS技術來進行地籍測量的實例已屢見不鮮,尤其是歐美等發(fā)達國家,已將GPS技術應用于較大的工程項目,并且在不斷地開發(fā)研究更適于地籍測量特點的GPS技術。

        在我國,對GPS技術的應用和開發(fā)雖然還是一個較新的課題,但近兩年來發(fā)展非常迅速。GPS技術具有速度快、精度高這一特點已在許多不同領域里得到廣泛證實。

        可以預料,在測繪領域里,應用GPS技術將會成為一種不可替代的趨勢,其比重會越來越大,在測量工作中具有代替全站儀的趨勢,是地籍測量的一項革命性的技術創(chuàng)新,它必將對傳統(tǒng)的作業(yè)理念予以更新。

        2 GPS RTK測量的基本原理

        在已知坐標的參考點上安置一臺基準站接收機,通過對所有可視GPS衛(wèi)星信號的接收,將測站坐標、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)通過基準站電臺發(fā)射出去,流動站在對GPS衛(wèi)星信號進行觀測的同時,也接收來自基準站的數(shù)據。通過OTF(運動中求解整周模糊度)算法求出載波相位整周模糊度,再通過相對定位模型,最后求出厘米級精度的流動站位置。這種測量方法的核心是求解整周模糊度,并且在觀測過程中不能失鎖。因此GPS RTK測量不僅要求有足夠數(shù)量的衛(wèi)星(一般至少5顆才能達到地籍測量精度)和較好的衛(wèi)星幾何分布(PDOP值應小于6),而且還要求基準站與流動站之間的數(shù)據通訊必須良好,即“微波通視”。

        使用實時動態(tài)GPS測量,在完成初始化后,就能快速測定地物點或界址點的坐標。

        3 GPS RTK在地籍測量中的技術要求

        為了保證GPS RTK測量工作的正常進行,同時也為提高GPS RTK測量的精度,GPS RTK應滿足以下測量技術要求。

        1)GPS RTK測量用于圖根控制測量時,一般應以GPS D級或以上等級點為基準站。由一基準站遷到另一基準站后,應對一個以上的已知點進行檢核。

        2)流動站初始化成功后,應對部分已知點進行觀測,確認無誤后才進行RTK測量,同時在流動站工作結束之前,也應檢測已知點,確保整個測量工作的數(shù)據可靠性。

        3) GPS RTK進行地籍測量時,可只對地物點、管線點測量一次,但每測完200點左右或測量長度達到250m后,就應對GPS RTK重新設定流動站,檢查觀測坐標無誤后,方可進入下一步工作。

        4)RTK測量工作開始前應按規(guī)定對儀器進行檢驗,同時,要進行嚴格的衛(wèi)星星歷預報,當預報表超過7天時,應重新進行預報。根據實際情況,合理安排野外作業(yè)時間,同時應避免雷雨大風等惡劣天氣。

        5)流動站與基準站之間的距離一般不超過10km,特殊情況可放寬至15km。流動站作業(yè)時,天線姿態(tài)要盡量保持垂直,距流動站10m之內禁止使用手機、對講機等通信設備。

        6)RTK工作期間,基準站不允許有以下操作:改變儀器高度值、關機后又重新啟動、改變測站名稱及數(shù)據鏈通信模式、改變天線的位置、關閉或刪除文件等。若基準站發(fā)生變動,應及時通知流動站,且流動站必須關機后再重新設置等操作,同時應檢測至少一個已知點坐標。

        4 GPS RTK技術在地籍測量中遇到的問題及對策

        實踐表明,GPS RTK技術在地籍測量中能取得不錯的效果,獲得很高的經濟效益,扮演著越來越重要的角色。但在某些方面也會遇到一定的困難,仍然需要進一步的改進和完善。下面就RTK實際使用中出現(xiàn)的部分問題進行探討,以期對RTK技術在地籍測量中的應用提供一些有益的建議與啟示。

        1)GPS RTK測量的結果是在WGS-84坐標系下的坐標,而地籍測量是在當?shù)刈鴺嘶蛘弑本?4坐標上進行的,這就需要我們將觀測的結果轉換成當?shù)刈鴺?,因此,坐標轉換工作顯得非常重要,一般使用平面轉換和高程擬合的方法。

        轉換模型有三參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)、Bursa-Wolf轉換法等,為了提高精度,最好選擇均勻分布于測區(qū)內的幾個點,利用最小二乘法來求解轉換參數(shù)。為了校驗轉換參數(shù)的準確性,還可以選擇測區(qū)內的某幾個已知點不參與計算,然后代入公式起檢驗作用。如果測區(qū)的范圍不大,可以不考慮7個參數(shù)中的尺度比和旋轉參數(shù),通過現(xiàn)場求定3個平移參數(shù),快速得到滿足一定精度要求的轉換參數(shù)。

        2)GPS RTK在地籍測量中,要求基準站實時向流動站發(fā)送信息,數(shù)據傳輸速率一般不能低于9600bit,數(shù)據鏈拉得越遠,可以減少基準站的設立和避免頻繁轉站。

        3)初始化問題。當能接收到6顆以上的衛(wèi)星信號時,接收機的可靠性較好,如果測區(qū)樹林茂密,環(huán)境復雜,在某一時間段內就不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋,GPS RTK接收機就有可能接收不到衛(wèi)星信號而出現(xiàn)失鎖,這時就容易產生假值,需要對流動站重新進行初始化。在實際操作中可采用快速靜態(tài)測量模式以減少初始化時間,該測量模式能滿足地籍測量的要求,在衛(wèi)星信號不理想的地區(qū),還可用全站儀來進行聯(lián)合補測。

        5 結論

        通過以上分析可以看出,隨著數(shù)據傳輸能力的增強,測量精度的提高,數(shù)據抗干擾性的加強,RTK技術將在地籍測量和其它領域得到更廣闊的應用。

        [1]徐紹銓,張華海.GPS測量原理及應用.武漢大學出版社,2008.

        [2]李長春.GPS在地籍控制測量中的應用.淮海工學院報,2005(2).

        [3]謝世杰,等.RTK特點與誤差分析.測繪工程,2002(2).

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