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        GPS+RTK技術在地籍測量中的應用探索

        2014-04-26 23:55:52劉心源
        科技創(chuàng)新與應用 2014年13期
        關鍵詞:測量

        劉心源

        摘 要:現(xiàn)代化的測量手段RTK技術被廣泛的應用,其中在地籍測量中應用較為常見,文章通過對該技術的分析,闡述其在應用環(huán)節(jié)中常見問題,并對其進行說明研究,最后提出合理化建議。

        關鍵詞:GPS-RTK;地籍測量;應用

        在測繪工作進行中,地籍測量工作相對較復雜,并且是難度較大的工作,而且其精度要求相比其它的測繪工作都要高的多。在傳統(tǒng)的測量中,通常采用經(jīng)緯儀、全站儀和測距儀等測量器材,這些儀器的共同缺點是必須要求每個測點之間相互可視,因此對實行大面積測量工作帶來局限性,而且在測量時至少需要三名工作人員同時配合進行測量工作,人力浪費嚴重,效率低。在近幾年,隨著科技的不斷進步和發(fā)展,GPS技術不斷改進和完善,其精度逐漸達到較高水平,而且與之相配合使用的各個系統(tǒng)發(fā)展良好,因此GPS-RTK技術的應用逐漸增多。GPS-RTK技術的最大特點是簡單高效,因此廣泛使用于大比例尺地形圖的繪制,地區(qū)控制測量以及線路導航等部分,工作效率相比傳統(tǒng)方法有了很大提升。文章將針對GPS-RTK技術在地籍測量工作中的應用,通過對其各方面常見問題的分析研究,提出合理化建議。

        1 GPS-RTK技術的問題與解決方案

        通過長時間的實踐測量工作證明,RTK技術確實為工程測繪工作提高了效率,同時也提高了經(jīng)濟效益,節(jié)省了人力資源。但是在實際使用過程中RTK技術也存在很多的問題。

        1.1 坐標轉換。GPS-RTK技術一般情況下測量得出的結果是在WGS-84坐標系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)。但是測量工作隨時隨地都可能發(fā)生變化,而且一般極少數(shù)情況使用該坐標系統(tǒng),都是將坐標進行轉換之后得到所需要的數(shù)據(jù)。轉換模型分為多個參數(shù)值,通常使用Bursa-Wolf轉換法、三參數(shù)、四參數(shù)和七參數(shù)。在各個模型進行轉化時,其誤差就在所難免,而且對誤差控制不好時,其誤差級數(shù)可能會達到厘米級,該級數(shù)等級與地籍測量使用級數(shù)相同。在測量時坐標系原點平移對測量結果的影響不大,而與三參數(shù)和四參數(shù)的設定值相比,七參數(shù)轉換的精度最高,而四參數(shù)由于其誤差太大,因此不常用于RTK技術測量工作中。并且經(jīng)過多年的實踐經(jīng)驗證明,坐標軸的指向誤差與尺度不一致時,定點的誤差與測量基線的長度正相關。因此提高定點精度的關鍵是提高坐標軸指向誤差和尺度不一致參數(shù)誤差。在實踐中為了提高精確度會選擇3個以上的測點均勻分布預測區(qū)內(nèi)部,使用Bursa-Wolf模型進行轉換。若測區(qū)面積不大時可采用三參數(shù)轉換模型進行。

        1.2 相位中心不同。測量天線的機械中心一般不與電子中心重合,并且電子相位中心是隨時間變化而變化的,它的影響因素包括接受信號時的角度值和頻率值。經(jīng)過實踐分析表明,天線的相位誤差可達到3至5cm。因此想要使RTK技術測量達到誤差范圍內(nèi),就必須對相位圖形進行準確修正。在實際操作時,假如使用同一型號接收天線,同時測量距離較近的觀測站的同一個衛(wèi)星,通過對觀測值求差值,這樣來削弱相位不同對測量的誤差影響。此時各個觀測站的天線應當按照其本來的方位進行定向,利用手持羅盤將天線定位到磁北極,誤差在3度范圍內(nèi);另外在使用之前還應當對接收機天線進行全面的檢驗。檢驗方法有兩種:一種是實驗室內(nèi)對其決定測量值檢驗,將其精度確定在誤差1至3mm之間;第二種方法是在工作場地進行檢驗,通常使用ROTHACHER法對其進行校正,但是這種方法對基準站的位置精度要求高,因此一般選用絕對檢驗法。

        1.3 多路徑效應的誤差影響。在實際測量工作中,RTK技術會存在多路徑效應,其原因是由于天線周圍環(huán)境變化所致,并且其誤差極大,在高反射環(huán)境時誤差級數(shù)在米級,比載波相位影響更大。通過研究人員的試驗檢查證明,多路徑效應對測量工作的最大影響值可達10米,在距離地面最近的地方效應的影響越明顯,且存在周期性。為了減少該誤差,可采取如下措施:第一,認真對站址進行選擇,多路徑不僅與反射物距離測站距離有關,而且也與衛(wèi)星方向有關,由此可以篩選距平靜湖面較遠的地方,而且要避開山坡、盆地和山谷,盡量在地形平坦開闊,建筑物稀少的地方進行。第二,使用減弱多路徑效應的天線。在所使用的天線中加設抑徑板,可以大幅度減少其影響效果。第三,由于在影響效果在地面附近時急劇加強,因此可以考慮將接收機天線的架設高度增加,減少影響。

        1.4 RTK測量范圍。RTK技術采用的實時傳輸技術,因此對距離的大小有一定的要求。通過對觀測站相距基準站距離的大小對點位位移量進行試驗。結果表明,觀測站相距基準站的距離越大誤差就越大,數(shù)據(jù)可靠性越高;觀測站相距基準站的距離越小誤差就越小,數(shù)據(jù)可靠性越低。其范圍大小控制在10km以內(nèi)時都在誤差允許之內(nèi)。在進行邊長大于15km的長距離測量時,由于誤差等各方面因素影響只能采用靜態(tài)測量法;邊長10至15km之間時,若此時條件允許時,例如衛(wèi)星數(shù)量足夠,觀測條件良好等,可采取快速靜態(tài)測量;如果測量地區(qū)處于開闊的平原地區(qū),可使用RTK技術。對于邊長小于5km的一、二級地籍控制網(wǎng)基線內(nèi),可優(yōu)先選擇RTK技術;如果設備不能足夠的滿足要求,那么可以選擇使用快速靜態(tài)定位法來進行;對于邊長在5至10km的基本控制網(wǎng)進行時,盡量使用快速靜態(tài)GPS測量法;在設備和環(huán)境都允許時,可使用RTK測量,但是若設備和環(huán)境有一項不滿足,就不可以進行。在地籍控制測量時,由于測量精度極高,因此在設計基線時不可設置太大,一般在5km以下,碎步測量時可適當放寬要求,但是也不可過多,最大值在15km以下。在只有RTK測量設備時,對大區(qū)域完成測量工作時,必須在區(qū)域內(nèi)部設置多個參考點,而不是設置基準站,其原因是基準站的整體費用消耗較大。在RTK技術只有單個站點進行參考時,往往數(shù)據(jù)存在較大誤差,而技術人員想要擴大其適用范圍可以使用網(wǎng)絡RTK技術,這項技術可以大幅度的縮減距離的影響,而且降低了成本,增加了數(shù)據(jù)可靠性,不過該方面技術應用方面研究還不夠透徹,因此技術尚不成熟。

        1.5 測量初始化操作。實踐過程中證明,在接收設備搜索并鎖定6顆級以上數(shù)量衛(wèi)星時,其數(shù)據(jù)可靠性有了很大提升。但由于環(huán)境條件限制,當需要對山區(qū)、樹林等環(huán)境條件不允許的情況時,這時在實行該方法時,很有可能出現(xiàn)間歇性搜索不到衛(wèi)星信號的可能,這時在采用RTK技術進行作業(yè)時就需要重新初始化進行,造成時間浪費,因此在實際操作中應該盡可能的減少這部分時間的長度。通過理論分析來提高初始化的方式可以使用雙頻OTF的方法,或者使用單歷元來將整周的模糊度固定下來進行計算,但是由于該算法的數(shù)據(jù)可靠程度不夠,是當今科研項目研究的重點。在實際野外測量時,工作人員可以換用快速靜態(tài)測量模式來縮短初始化環(huán)節(jié)的用時。

        2 結束語

        文章通過分析GPS-RTK技術在地籍測量實踐中出現(xiàn)的常見問題,并且做出簡要建議指導。在地籍測量碎部測量部分,數(shù)量較大,而且對精確度的要求更高,測量要求在作業(yè)區(qū)內(nèi)部的整體精確程度應當差異不大,使用GPS-RTK技術能很大程度的提高測繪效率,減少人員的使用量,并且對精度要求有一定的保證,因此GPS-RTK技術在測繪行業(yè)會有更廣泛的應用。

        參考文獻

        [1]汪勝國.地籍測量中的RTK技術和其它技術[J].巖土工程技術,2004,18(4).

        [2]嚴小平.GPSRTK在城鎮(zhèn)地籍測量中的應用分析[J].城市勘測,2003,(3).

        [3]張述清.GPSRTK技術在地籍測量中的應用研究[J].昆明理工大學學報(理工版),2011,(5).

        [4]喻華.GPSRTK技術在地籍測量中的應用[J].測繪通報,2007,(4).

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