李 鑫，景 浩

(沈陽(yáng)地球物理勘察院，遼寧沈陽(yáng)110121)

一、引 言

GPS-RTK系統(tǒng)是由用戶部分、地面控制部分和空間部分組成。它是通過(guò)公共通訊網(wǎng)絡(luò)或者電臺(tái)，把基準(zhǔn)站觀測(cè)的數(shù)據(jù)和載波信號(hào)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，然后再經(jīng)流動(dòng)站把自身接收的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及投影參數(shù)等和基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行差分處理得到精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)。但是GPS-RTK的測(cè)量模式必須是建立在測(cè)區(qū)內(nèi)有高等級(jí)的控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)頻繁假設(shè)基準(zhǔn)站逐步發(fā)展下一級(jí)控制點(diǎn)，從而完成整個(gè)測(cè)區(qū)的測(cè)量工作。

CORS是一種新的RTK技術(shù)，單個(gè)CORS基準(zhǔn)站的測(cè)量覆蓋半徑就可達(dá)到50 km。其系統(tǒng)包括用戶應(yīng)用系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)處理中心、用戶通訊、系統(tǒng)控制以及參考站構(gòu)成。通過(guò)移動(dòng)通訊系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分定位。應(yīng)用單臺(tái)GPS接收機(jī)就可以進(jìn)行測(cè)繪工作，并且無(wú)誤差來(lái)的累積。相比原始的測(cè)量方法，CORS(連續(xù)運(yùn)行參考站)系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢(shì):①改進(jìn)了初始化時(shí)間，擴(kuò)大了工作半徑;②使用方便，提高了工作效率;③完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，消除了周跳和系統(tǒng)誤差，增加了作業(yè)的可靠度;④無(wú)需假設(shè)基準(zhǔn)站，節(jié)約時(shí)間，減少儀器設(shè)備投入;⑤提供遠(yuǎn)程服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享;⑥擴(kuò)大了應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域;⑦方便了城市規(guī)劃和城市建設(shè)。

二、技術(shù)要求

按城市地下管線測(cè)量技術(shù)要求，城市地下管線探測(cè)的精度應(yīng)符合下列規(guī)定:地下管線點(diǎn)的測(cè)量精度平面位置中誤差mS不得大于±5 cm(相對(duì)于鄰近控制點(diǎn))高程測(cè)量中誤差mh不得大±3 cm，(相對(duì)于鄰近控制點(diǎn))。

地下管線圖測(cè)繪精度:地下管線與鄰近的建筑物、相鄰管線以及規(guī)劃道路中心線的間距中誤差mc不得大于圖上±0.5 mm。

三、施測(cè)方法

按照《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》和《全球定位系統(tǒng)GPS測(cè)量規(guī)范》的要求進(jìn)行。

應(yīng)用天寶GPS-SPS881進(jìn)行施測(cè)，儀器經(jīng)遼寧省測(cè)繪儀器計(jì)量站監(jiān)測(cè)，符合精度要求。

1.收集原有測(cè)繪資料

本次測(cè)繪原始資料即控制點(diǎn)資料完全有大慶市城鄉(xiāng)規(guī)劃局提供，共計(jì)10個(gè)不同等級(jí)控制點(diǎn)，經(jīng)調(diào)查有6個(gè)控制點(diǎn)保存完好。

2.選點(diǎn)、布點(diǎn)

選點(diǎn)人員應(yīng)充分了解和研究測(cè)區(qū)情況，特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點(diǎn)等情況。

點(diǎn)位基本要求:

1)周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不宜超過(guò)15°;

2)遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源(如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等)，其距離不小于200 m，遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送通道，其距離不得小于50 m;

3)附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件(如大型建筑物等);

4)交通方便，并有利于其他測(cè)量手段擴(kuò)展和聯(lián)測(cè);

5)地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存;

6)充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn);

7)選站時(shí)應(yīng)盡可能使測(cè)站附近的小環(huán)境(地形、地貌、植被等)與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。

點(diǎn)位布設(shè)采用定制的長(zhǎng)度7.5 cm，帶有直徑1.5 cm釘帽的鋼釘，釘帽上刻有十字，應(yīng)用電轉(zhuǎn)、錘子釘在易于保存的地點(diǎn)，點(diǎn)位用噴漆注記，并在附近醒目地點(diǎn)書寫點(diǎn)號(hào)，并作好點(diǎn)之記。

四、儀器準(zhǔn)備及外業(yè)觀測(cè)

1.RTK測(cè)量準(zhǔn)備

1)全面檢查，GPS接收機(jī)全面檢驗(yàn)包括:一般檢視、通電檢驗(yàn)、試測(cè)檢驗(yàn)。

2)RTK測(cè)量時(shí)應(yīng)視測(cè)量目的、要求精度、衛(wèi)星狀況、接收機(jī)類型、測(cè)區(qū)已有控制點(diǎn)情況及作業(yè)效率等因素綜合考慮，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行作業(yè)。

3)為了檢驗(yàn)當(dāng)前站RTK作業(yè)的正確性，必須檢查一點(diǎn)以上的已知控制點(diǎn)，或已知任意地物點(diǎn)、地形點(diǎn)，當(dāng)檢核在設(shè)計(jì)限差要求范圍內(nèi)時(shí)，方可開始RTK測(cè)量。

2.作業(yè)要求

RTK作業(yè)應(yīng)盡量在天氣良好的狀況下作業(yè)，要盡量避免雷雨天氣。夜間作業(yè)精度一般優(yōu)于白天。

表1 RTK觀測(cè)的基本條件要求

1)架設(shè)腳架作業(yè)，當(dāng)高度不同時(shí)，應(yīng)修高度值。2)開機(jī)后經(jīng)檢驗(yàn)有關(guān)指示燈與儀表顯示正常后，方可進(jìn)行自測(cè)試并輸入測(cè)站號(hào)(測(cè)點(diǎn)號(hào))、儀器高等信息。

3)接收機(jī)啟動(dòng)后，觀測(cè)員可使用專用功能鍵盤和選擇菜單，查看測(cè)站信息接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星健康狀況、各衛(wèi)星信噪比、相位測(cè)量殘差實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及收斂值、存儲(chǔ)介質(zhì)記錄和電源情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預(yù)料情況，并及時(shí)作出相應(yīng)處理。

4)不得在天線附近50 m內(nèi)使用電臺(tái)，10 m內(nèi)使用對(duì)講機(jī)。

5)天氣太冷時(shí)，接收機(jī)應(yīng)適當(dāng)保暖;天氣太熱時(shí)，接收機(jī)應(yīng)避免陽(yáng)光直接照曬，確保接收機(jī)正常工作。

6)在流動(dòng)站作業(yè)時(shí)，接收機(jī)天線姿態(tài)要盡量保持垂直(流動(dòng)桿放穩(wěn)、放直)。一定的斜傾度，將會(huì)產(chǎn)生很大的點(diǎn)位偏移誤差。如當(dāng)天線高2 m，傾斜10°時(shí)，定位精度可影響 3.47cm。

ΔS=20sin 10=3.47cm

7)RTK觀測(cè)時(shí)要保持坐標(biāo)收斂值小于5 cm。

8)RTK測(cè)量主要有儀器誤差、軟件解算誤差、對(duì)中(對(duì)點(diǎn))誤差、基站坐標(biāo)傳算誤差、不同時(shí)刻衛(wèi)星狀態(tài)和觀測(cè)條件引起的誤差等。在觀測(cè)過(guò)程中要注意采取一定的措施克服上述誤差。

經(jīng)過(guò)布點(diǎn)和測(cè)量，一共測(cè)設(shè)551個(gè)圖根點(diǎn)。

五、控制測(cè)量檢查

對(duì)探測(cè)圖根控制測(cè)量的檢查我們采用拓普康全站儀進(jìn)行的。在一個(gè)圖根點(diǎn)上架設(shè)儀器，觀測(cè)另一個(gè)圖根點(diǎn)，直接觀測(cè)距離及高差，與兩個(gè)圖根點(diǎn)的反算距離和高差進(jìn)行比較。觀測(cè)中對(duì)全站儀嚴(yán)格按照儀器的要求進(jìn)行對(duì)中及正平，用鋼尺量測(cè)儀器高，讀數(shù)至毫米;觀測(cè)的棱鏡架設(shè)在三角架上，并對(duì)棱鏡進(jìn)行對(duì)中正平，用鋼尺量棱鏡高，讀數(shù)至毫米。經(jīng)檢查如表2(由于涉及數(shù)據(jù)較多，本文中僅用試驗(yàn)區(qū)檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明)。

表2 大慶市地下管網(wǎng)普查探測(cè)及監(jiān)理工程質(zhì)量檢查-控制檢查表

續(xù)表2

表中邊長(zhǎng)相對(duì)誤差最大值為1/7990，高程相對(duì)誤差最大值為15 mm。

最后，對(duì)551個(gè)圖根點(diǎn)中的180對(duì)兩兩通視的圖根點(diǎn)進(jìn)行了距離和高差檢查，檢查情況:檢查結(jié)束后，對(duì)距離和高差進(jìn)行了中誤差的計(jì)算;邊長(zhǎng)最大相對(duì)誤差1/6783;點(diǎn)位中誤差為±0.85 cm;高差中誤差為±0.58 cm。根據(jù)以上檢查結(jié)果，說(shuō)明本測(cè)區(qū)圖根控制質(zhì)量合格。

六、小 結(jié)

GPS-RTK技術(shù)測(cè)量精度高，可以達(dá)到厘米級(jí)精度，并且不累計(jì)傳遞誤差，觀測(cè)時(shí)間短并可實(shí)時(shí)提供三維坐標(biāo)，完全可以滿足地下管線點(diǎn)測(cè)量精度，同時(shí)，操作簡(jiǎn)單方便，可以極大提高工作效率，從而節(jié)約了時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效率。近年來(lái)，各種用途的連續(xù)運(yùn)行和參考站系統(tǒng)(CORS)的相繼建成，在國(guó)內(nèi)個(gè)城市發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了由多基站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)RTK，解決了常規(guī)RTK的局限性問(wèn)題;另外，區(qū)域大地水準(zhǔn)面的精化，較好的解決GPS高程轉(zhuǎn)換問(wèn)題。同時(shí)一些中小城市也越來(lái)越重視基礎(chǔ)測(cè)繪工作，隨著測(cè)繪科技的發(fā)展，GPS-CORS將得到更廣泛的應(yīng)用。

［1］中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì).GB_T 18314—2001全球定位系統(tǒng) GPS測(cè)量規(guī)范［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［2］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ 61—2003城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003

［3］盧輝.CORS系統(tǒng)的構(gòu)建研究及其在江蘇油田管線探測(cè)中的應(yīng)用［D］.西安:西安科技大學(xué)，2010.