白鋒，楊琳

(烏魯木齊市城市勘察測(cè)繪院，新疆烏魯木齊市 830000)

網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在測(cè)圖中的應(yīng)用
——基于URCORS在“中國(guó)風(fēng)谷”地形圖測(cè)繪中應(yīng)用的探討

白鋒?，楊琳

(烏魯木齊市城市勘察測(cè)繪院，新疆烏魯木齊市 830000)

闡述了CORS系統(tǒng)核心技術(shù)—網(wǎng)絡(luò)RTK，論證了技術(shù)方法，通過(guò)在“中國(guó)風(fēng)谷”達(dá)坂城地區(qū)進(jìn)行大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪的實(shí)踐應(yīng)用，探討URCORS在網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)圖中的應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)RTK；高程異常；分析；應(yīng)用

1 前 言

隨著GPS技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用的日益成熟和普及，GPS—RTK技術(shù)因?yàn)樗目旖莺透咝?，大量?yīng)用于數(shù)字測(cè)圖中，但受參考站距離限制，測(cè)量精度隨著距離的增加而遞減。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)(CORS)下的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)因不受參考站距離限制，精度高、可靠性高、基準(zhǔn)統(tǒng)一，在數(shù)字測(cè)圖中得到推廣應(yīng)用。通過(guò)利用烏魯木齊連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱為URCORS)在“中國(guó)風(fēng)谷”達(dá)坂城地區(qū)進(jìn)行大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪的實(shí)踐應(yīng)用，探討URCORS在網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)圖的應(yīng)用。

2 網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量

2.1 網(wǎng)絡(luò)RTK

網(wǎng)絡(luò)RTK也稱多基準(zhǔn)站RTK，是在某一區(qū)域內(nèi)建立多個(gè)(一般為3個(gè)或3個(gè)以上)的GNSS基準(zhǔn)站，對(duì)該地區(qū)構(gòu)成網(wǎng)狀覆蓋，并以這些基準(zhǔn)站中的一個(gè)或多個(gè)為基準(zhǔn)，計(jì)算和發(fā)播GNSS改正信息，對(duì)該地區(qū)內(nèi)的GNSS用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)改正的定位方式，稱為GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK。其解決了差分GNSS定位中，流動(dòng)站距離基準(zhǔn)站較遠(yuǎn)時(shí)，差分觀測(cè)值的某些誤差殘余大(對(duì)流層，電離層等)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確定位的問(wèn)題。

2.2 作業(yè)流程

網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)設(shè)備配置:GNSS/GPS接收機(jī)，數(shù)據(jù)通訊模塊(GPRS模塊)，SIM卡。同時(shí)用戶注冊(cè)獲得CORS數(shù)據(jù)中心授權(quán)的用戶名、密碼、IP地址、端口設(shè)置等參數(shù)，接入CORS中心。

流動(dòng)站位于工作點(diǎn)，使用網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)流程:

(1)采用GPRS(或CDMA)通訊方式連接CORS中心服務(wù)器。

(2)流動(dòng)站GNSS天線保持穩(wěn)定，進(jìn)行初始化工作，得到RTK固定解。這一時(shí)間根據(jù)衛(wèi)星狀況、觀測(cè)環(huán)境狀況等可能會(huì)持續(xù)15～120秒。如果發(fā)生初始化丟失時(shí)，需要重新穩(wěn)定進(jìn)行初始化工作，直至得到RTK固定解為止。

(3)以固定解模式觀測(cè)普通地物點(diǎn)，5個(gè)歷元，重要地物點(diǎn)，連續(xù)觀測(cè)5次，取平均值作為最終結(jié)果。

(4)如果不能順利初始化，可移動(dòng)流動(dòng)站天線位置，選擇觀測(cè)條件好的地點(diǎn)進(jìn)行初始化，然后移動(dòng)到待測(cè)點(diǎn)上，按照步驟(2)進(jìn)行觀測(cè)。

根據(jù)以上步驟，流動(dòng)站即可進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)定位測(cè)量。

3 應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用

烏魯木齊連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)在烏昌地區(qū)建立了7個(gè)連續(xù)運(yùn)行的參考站，覆蓋區(qū)域面積約11 000 km2。構(gòu)建了烏魯木齊區(qū)域2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)測(cè)繪框架基準(zhǔn)，為用戶提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的CGCS2000坐標(biāo)成果，滿足區(qū)域內(nèi)用戶的全天候空間三維定位服務(wù)，目前，系統(tǒng)已應(yīng)用于城市規(guī)劃、土地勘測(cè)、市政工程、水利電力管線等行業(yè)。

在工作中通常使用城市獨(dú)立坐標(biāo)系，在應(yīng)用時(shí)要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。通過(guò)區(qū)域坐標(biāo)聯(lián)測(cè)，可發(fā)現(xiàn)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度高，高程精度差。由于烏昌地區(qū)地處天山北坡，地形高差大，缺乏區(qū)域似大地水準(zhǔn)面資料，影響了大地坐標(biāo)系的大地高與正常高的轉(zhuǎn)換精度，因此在網(wǎng)絡(luò)RTK作業(yè)時(shí)需要分區(qū)求解轉(zhuǎn)換模型。

“中國(guó)風(fēng)谷”達(dá)坂城風(fēng)電廠規(guī)劃區(qū)域的1∶2 000比例尺航測(cè)數(shù)字化地形圖測(cè)繪中，采用URCORS網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量技術(shù)完成了像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)，野外修測(cè)等工作。由于測(cè)區(qū)地處天山東西段交界處，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成高程異常曲線走勢(shì)變化較大。針對(duì)高程異常計(jì)算，進(jìn)行分析研究。

3.2 分析

考慮測(cè)區(qū)地形及地質(zhì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，采用分區(qū)擬合模型求解。測(cè)區(qū)內(nèi)有C級(jí)GPS控制網(wǎng)44個(gè)點(diǎn)，其中23點(diǎn)為聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)點(diǎn)，主要分布在312國(guó)道及北側(cè)，測(cè)區(qū)中間較少。利用區(qū)域C級(jí)GPS控制點(diǎn)及水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)資料，得到了測(cè)區(qū)內(nèi)的高程異常值，結(jié)合地形特點(diǎn)，繪制了測(cè)區(qū)高程異常曲線圖。在測(cè)區(qū)中間地區(qū)加密測(cè)區(qū)控制點(diǎn)12個(gè)，聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)，擬合測(cè)區(qū)的似大地水準(zhǔn)面，建立描述似大地水準(zhǔn)面高程的數(shù)學(xué)模型。假設(shè)x，y為任一點(diǎn)的平面坐標(biāo)，其高程異?？梢话惚硎緸?ζ＝f(x，y)。

可計(jì)算任意擬合點(diǎn)的高程異常:

3.3 計(jì)算

利用達(dá)坂城地區(qū)已有C級(jí)GPS控制點(diǎn)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)及URCORS坐標(biāo)聯(lián)測(cè)的部分C級(jí)GPS控制點(diǎn)的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果，重新解求了原控制網(wǎng)的2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果。

在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量時(shí)，通過(guò)布爾沙模型求取2000國(guó)家大地坐標(biāo)系與1995烏魯木齊直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)(七參數(shù))。

其中[X，Y，Z]T為參心空間直角坐標(biāo)系。[X，Y，Z]S為地心空間直角坐標(biāo)系。[△X0，△Y0，△Z0]S為模型平移參數(shù)。[Wx，Wy，Wz]為模型旋轉(zhuǎn)參數(shù)。m為模型比例因子。

根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)殘差，結(jié)合高程異常分布將測(cè)區(qū)劃分為3個(gè)區(qū)(見(jiàn)圖1)，每個(gè)區(qū)相鄰區(qū)域重合一定量的控制點(diǎn)，求解出了3個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)。確定轉(zhuǎn)換參數(shù)后，與URCORS中心連接，即可開始進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量。

圖1 高程異常曲線圖

利用網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量成果與已有水準(zhǔn)成果進(jìn)行測(cè)量精度檢核，證明滿足1∶2 000比例尺地形圖航測(cè)外業(yè)及測(cè)圖要求。

3.4 質(zhì)量評(píng)價(jià)

利用URCORS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量中，準(zhǔn)確解算了轉(zhuǎn)換模型，順利完成了“中國(guó)風(fēng)谷”達(dá)坂城風(fēng)電廠規(guī)劃區(qū)域的1∶2 000比例尺航測(cè)數(shù)字化地形圖，通過(guò)地形圖散點(diǎn)檢測(cè)，地形圖數(shù)學(xué)精度指標(biāo)滿足規(guī)范要求，精度統(tǒng)計(jì)表如表2所示。

精度統(tǒng)計(jì)表 表2

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)在“中國(guó)風(fēng)谷”達(dá)坂城風(fēng)電廠規(guī)劃區(qū)域的1∶2 000比例尺航測(cè)數(shù)字化地形圖測(cè)繪項(xiàng)目中URCORS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量的應(yīng)用，高效完成了“中國(guó)風(fēng)谷”區(qū)域地形圖測(cè)繪。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，其作業(yè)方法科學(xué)合理，誤差分析全面，成果可靠實(shí)用，為區(qū)域控制性詳細(xì)規(guī)劃編制工作提供了準(zhǔn)確的資料。與常規(guī)RTK測(cè)量相比，其作業(yè)距離更長(zhǎng)，覆蓋范圍更廣，作業(yè)精度和可靠性更高，應(yīng)用范圍更廣，效率更高，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的先進(jìn)作業(yè)模式，應(yīng)用前景廣泛。

[1] 黃俊華，陳文森.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2009

[2] 龍?？?，白鋒.GPS－RTK測(cè)量中高程精度的評(píng)價(jià)[J].新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.2

[3] 施一民.現(xiàn)代大地控制測(cè)量[M].北京:測(cè)繪出版社，2003

Network RTK technology Application in the Mapping——Based on URCORS in“Chinese wind valley”in topographic diagram survey application discussion

Bai Feng，Yang Lin
(Urumqi City Geotechnical Inverstigation＆Surveying Mapping Institute，Urumqi 830000，China)

This paper expounds the core technology——CORS RTK technology，demonstrated the technology and methods，through the“China Wind Valley”Dabancheng area of large scale digital surveying and mapping of the practical application，Discussion of the network RTK URCORS Application Mapping.

network RTK；Abnormal height；Analysis；application

1672－8262(2011)02－77－03

P228

B

2010—09—03

白鋒(1975—)，男，工程師，主要從事GPS測(cè)量工作。