郭 琳

遼寧省城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧沈陽(yáng) 100015

0 引言

RTK 又稱(chēng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(real time kinematics, RTK)測(cè)量系統(tǒng)，它是GPS 測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。它是GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破。GPS RTK 測(cè)量系統(tǒng)主要由三大部分組成：GPS 接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和軟件系統(tǒng)。GPS 接收設(shè)備包括一臺(tái)基準(zhǔn)站GPS 接收機(jī)和多臺(tái)流動(dòng)站GPS 接收機(jī)；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)與流動(dòng)站的接收電臺(tái)組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備；軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r(shí)解算出流動(dòng)站三維坐標(biāo)的功能。

本文通過(guò)RTK 技術(shù)在內(nèi)蒙古呼倫貝爾市至興安盟的一條鐵路——滿(mǎn)伊鐵路中1∶2000 帶狀地形圖像片控制點(diǎn)測(cè)量中的應(yīng)用，詳細(xì)地介紹RTK 像控點(diǎn)測(cè)量的作業(yè)模式、RTK 測(cè)量成果的精度檢驗(yàn)等情況，對(duì)RTK 技術(shù)應(yīng)用于像控點(diǎn)測(cè)量提出了合理的建議。

1 滿(mǎn)伊鐵路測(cè)區(qū)概況

滿(mǎn)伊鐵路南起內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟阿爾山市伊爾施鎮(zhèn)向北經(jīng)杜拉爾、罕達(dá)蓋、新巴爾虎左旗、最后到達(dá)新巴爾虎右旗的西烏胡里圖，鐵路總里程400KM。鐵路沿線南部為阿爾山山脈，地形復(fù)雜，其中途經(jīng)署秋農(nóng)場(chǎng)、罕達(dá)蓋林場(chǎng)、紅花爾基林場(chǎng)、北部為巴爾虎草原，地勢(shì)變化從海拔1000 余米降到海拔600余米。而且全線有哈拉哈河、烏爾遜河、克魯倫河等大中河流，需要架設(shè)大中型橋梁。

2 滿(mǎn)伊鐵路控制網(wǎng)的基本概況

滿(mǎn)伊鐵路主線里程為400kM，鐵路的首級(jí)控制采用GPS 技術(shù)布設(shè)E 級(jí)控制網(wǎng)。具體做法是每5kM 布設(shè)一對(duì)控制點(diǎn)，這連個(gè)點(diǎn)的間距不少于500m，在大型隧道的出入口和橋梁橋頭位置另外布設(shè)控制點(diǎn)對(duì)。這樣就能夠保證在后續(xù)的施工測(cè)量中的精度要求。在前期的測(cè)圖階段，為保證工程的進(jìn)度和使用方便，坐標(biāo)系采用西安80 坐標(biāo)系，控制網(wǎng)投影于高斯投影3度帶的第39 帶，中央子午線117°。而且先不考慮因高程變化帶來(lái)的變形影響，即忽略從參考橢球面到高斯平面的改化。但在施工階段需將國(guó)家坐標(biāo)改化成施工坐標(biāo)，以控制投影變形。滿(mǎn)伊鐵路沿線埋設(shè)控制點(diǎn)150 個(gè)。聯(lián)測(cè)國(guó)家Ⅲ等以上三角點(diǎn)18 個(gè)，聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)5 個(gè)?？刂泣c(diǎn)觀測(cè)采用GPS 靜態(tài)測(cè)量模式，所有平面點(diǎn)坐標(biāo)均由GPS 后處理軟件解算。高程系統(tǒng)采用1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)，控制點(diǎn)位高程全部聯(lián)測(cè)四等水準(zhǔn)。

3 航測(cè)資料及成圖精度分析

測(cè)區(qū)航攝資料為2012 年11 月航攝，像幅23cm×23 cm，航攝儀類(lèi)型為RC-10，焦距f=152mm，攝影比例尺為1∶10000,航測(cè)總面積700km2。航片的航向重疊率65%，旁向重疊35%，東北向飛行。地勢(shì)平坦的地區(qū)航線按每4 條基線布設(shè)一個(gè)平高控制點(diǎn)的間隔進(jìn)行航線布點(diǎn)，旁向按每?jī)蓷l航線布設(shè)一排平高控制點(diǎn)的方案進(jìn)行布點(diǎn)，以確保每條航線都有一排外業(yè)平高控制點(diǎn)。丘陵地區(qū)的外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)，是在平坦地區(qū)布點(diǎn)要求的基礎(chǔ)上，在航帶每?jī)膳牌礁呖刂泣c(diǎn)之間另增加一排高程控制點(diǎn)，以確保每條航線都有兩排高程控制點(diǎn)，從而保證丘陵地區(qū)的內(nèi)業(yè)高程精度。

滿(mǎn)伊鐵路帶狀圖成圖面積650km2。共需布設(shè)像控點(diǎn)1000余個(gè)。本次航測(cè)成圖的精度指標(biāo)如下：像控點(diǎn)平面點(diǎn)位中誤差≤實(shí)地±5cm，像控點(diǎn)高程中誤差≤實(shí)地±10cm。此次施測(cè)的像控點(diǎn)數(shù)量多，而且精度要求高，采用常規(guī)手段測(cè)量這些點(diǎn)位需要投入大量的人力物力，而鐵路工程工期緊張，為了保證工程進(jìn)度和質(zhì)量，我們采用RTK 技術(shù)測(cè)量像控點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

4 利用RTK 施測(cè)像控點(diǎn)

RTK 在定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)(如偽距或相位觀測(cè)值)及已知數(shù)據(jù)(如基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo))實(shí)時(shí)傳輸給移動(dòng)站，移動(dòng)站快速求解整周模糊度，在觀測(cè)到衛(wèi)星后，可以實(shí)時(shí)地求解出厘米級(jí)的動(dòng)態(tài)位置。這比GPS 靜態(tài)、快速靜態(tài)定位需要事后進(jìn)行處理來(lái)說(shuō)，定位效率大大提高。RTK 技術(shù)也不要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視，只要求滿(mǎn)足“電磁波通視”，因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK 技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量上看來(lái)由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿(mǎn)足RTK 基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的、高精度的定位作業(yè)，使測(cè)量工作變的更容易、更輕松。移動(dòng)站則利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)量工作大大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

RTK 測(cè)量之前首先要計(jì)算本測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)直接關(guān)系到測(cè)量成果的準(zhǔn)確性，在滿(mǎn)伊鐵路測(cè)量中我們采用的是南方S86T 雙星接收機(jī)（標(biāo)稱(chēng)精度5mm+1×10-6ppm），其自帶的EGSTAR3.0 軟件可方便的求解測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，具體做法就是將測(cè)區(qū)全部控制點(diǎn)的80 坐標(biāo)和相對(duì)應(yīng)的WGS84 坐標(biāo)分別導(dǎo)入到手簿中，利用軟件中的求轉(zhuǎn)換參數(shù)的功能進(jìn)行求解，在解算7 參數(shù)之后要看求解的參數(shù)殘差是否有超限的，對(duì)于超限殘差要予以剔除，直到求解的參數(shù)滿(mǎn)足精度要求為止。

在施測(cè)像控點(diǎn)之前要選擇好基準(zhǔn)站的架設(shè)位置，基準(zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在測(cè)區(qū)無(wú)遮擋物的已知點(diǎn)或未知點(diǎn)上，此時(shí)，即可啟動(dòng)基準(zhǔn)站、流動(dòng)站點(diǎn)校正完成后即可開(kāi)始測(cè)量。RTK 接收機(jī)接收到所設(shè)定的歷元數(shù)后，這一點(diǎn)的測(cè)量過(guò)程即完成，同時(shí)顯示該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。移動(dòng)站的作業(yè)員同時(shí)負(fù)責(zé)像片的刺點(diǎn)、整飾。整個(gè)觀測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單，易于操作是動(dòng)態(tài)RTK 測(cè)量的又一重要特點(diǎn)。移動(dòng)站作業(yè)時(shí)離開(kāi)基準(zhǔn)站的最大距離稱(chēng)為RTK 的作業(yè)半徑，作業(yè)半徑的大小取決于基準(zhǔn)站的信號(hào)傳輸距離，本測(cè)區(qū)是帶狀測(cè)量，每天的作業(yè)距離不超過(guò)15km，作業(yè)半徑完全滿(mǎn)足《RTK 測(cè)量技術(shù)規(guī)程》中的要求。

5 精度分析

RTK 測(cè)量具有實(shí)時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn)，但在作業(yè)中難免會(huì)出現(xiàn)粗差。為了保證像控點(diǎn)的精度要求，作業(yè)中我們非常注意成果的檢核。在每天的作業(yè)之前，在已知點(diǎn)上校正結(jié)束以后，再去另外一個(gè)已知點(diǎn)實(shí)測(cè)此點(diǎn)的三維坐標(biāo)，用以檢驗(yàn)校正的精度，正確無(wú)誤后才可以作業(yè)。對(duì)于測(cè)區(qū)中6%的像控點(diǎn)（60 個(gè)），我們還重測(cè)了其平面坐標(biāo)，高程采用等外水準(zhǔn)的方法予以聯(lián)測(cè)，這樣就可通過(guò)概率檢驗(yàn)的方法檢查是否含有粗差。

表1 像控點(diǎn)重合點(diǎn)精度較差 單位：mm

較差范圍/mm 個(gè)數(shù)0 ～19 36

表2 GPS RTK 高程與等外水準(zhǔn)高程較核

6 結(jié)論

通過(guò)以上的分析與研究， RTK 測(cè)量不僅能進(jìn)行圖根導(dǎo)線和像控點(diǎn)的測(cè)量，平面精度完全可以滿(mǎn)足一二級(jí)導(dǎo)線的要求，而且高程精度可以滿(mǎn)足等外水準(zhǔn)(或相同精度的光電高程)的要求，這將極大的提高作業(yè)速度和生產(chǎn)效率。隨著RTK 技術(shù)的不斷完善，相信RTK 技術(shù)必將在測(cè)量領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

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