黎煒

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)測(cè)繪產(chǎn)品提供的圖文資料、文字資料無(wú)論從精度或信息量的要求越來(lái)越高；另一方面，與測(cè)繪相關(guān)的儀器設(shè)備，應(yīng)用軟件，也在不斷地更新，科技含量較高的儀器設(shè)備被越來(lái)越多地應(yīng)用到了測(cè)繪領(lǐng)域。現(xiàn)如今，我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite Sys

tem，BDS）的發(fā)展越來(lái)越成熟，它的建立給導(dǎo)航系統(tǒng)和定位技術(shù)帶來(lái)了巨大的變化，很在程度上解決了地球上人類導(dǎo)航和定位問(wèn)題，為工程測(cè)量提供了很好的方法。該系統(tǒng)中的RTK技術(shù)可以很好地應(yīng)用在地形測(cè)量中，但具體的方法和程序還不成熟，仍在不斷的完善，需要我們進(jìn)行深入的探索，分析出具體的方法步驟。

一、BDS的組成

（一）BDS組成部分。BDS由三大部分組成 ，分別為空間部分——北斗衛(wèi)星星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分——BDS信號(hào)接收機(jī)?？稍谌蚍秶鷥?nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，定位精度10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。

（二）BDS定位原理。BDS由空間段計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成，包括5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。5顆靜止軌道衛(wèi)星定點(diǎn)位置為東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°、160°，中地球軌道衛(wèi)星運(yùn)行在3個(gè)軌道面上，軌道面之間為相隔120°均勻分布。2012年BDS亞太區(qū)域?qū)Ш秸介_(kāi)通時(shí)，已為正式系統(tǒng)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了16顆衛(wèi)星，其中14顆組網(wǎng)并提供服務(wù)，分別為5顆靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（均在傾角55°的軌道面上），4顆中地球軌道衛(wèi)星（均在傾角55°的軌道面上）。

BDS衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位的基本原理是延時(shí)測(cè)距，通過(guò)測(cè)量四個(gè)已知位置上信號(hào)傳播的延時(shí)時(shí)間，確定四個(gè)已知位置至用戶的距離，根據(jù)這四個(gè)測(cè)量解算出用戶的三維位置和用戶與已知位置的時(shí)間同步偏差。BDS定位方式大體有兩類：BDS定位和差分BDS定位。目前，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，已在約20KM的范圍內(nèi)，得到了成功的應(yīng)用。相信，隨著數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備性能和可靠性的不斷完善和提高，數(shù)據(jù)處理軟件功能的增強(qiáng)，它的應(yīng)用范圍將不會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大。

二、RTK的概述及其原理

（一）概述。RTK（Real Time Kinematic）稱實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位養(yǎng)分。其設(shè)備是在兩臺(tái)靜態(tài)型測(cè)量?jī)x器間加上一套無(wú)線電數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（也稱數(shù)據(jù)鏈），將相對(duì)獨(dú)立的BDS信號(hào)接收系統(tǒng)連成一個(gè)有機(jī)整體。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK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)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)，數(shù)據(jù)量較大，一般都要求9600的波特率，這在無(wú)線電上不難實(shí)現(xiàn)。

（二）原理?；鶞?zhǔn)站把接收的所有衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站的一些信息都通過(guò)系統(tǒng)傳送到流動(dòng)站，流動(dòng)站本身在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)，也接收基準(zhǔn)站傳送的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在流動(dòng)站完成初始化后，把接收到的其站信息傳到控制器內(nèi)，并將基準(zhǔn)站的載波觀測(cè)信號(hào)與本身接收到的載波觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分處理。因此，要求

BDS接收機(jī)要具備很強(qiáng)的運(yùn)算能力。

（三）RTK系統(tǒng)的組成。BDS-RTK系統(tǒng)由一個(gè)基準(zhǔn)站，若干個(gè)流動(dòng)站及通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞?zhǔn)站包括BDS接收機(jī)、BDS天線、無(wú)線電通訊發(fā)射設(shè)備使用的電源及基準(zhǔn)站控制器等部分。

三、RTK系統(tǒng)工作流程

RTK定位時(shí)，基準(zhǔn)站將觀測(cè)值及其已知坐標(biāo)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站一僅采集BDS觀測(cè)數(shù)據(jù)還要接受通過(guò)數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)送來(lái)的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，并在流動(dòng)站上形成差分觀測(cè)之后實(shí)時(shí)求出流動(dòng)站坐標(biāo)，其精度可達(dá)到厘米級(jí)。在BDS-RTK測(cè)量中，要求有三點(diǎn)：一是能接收5顆以上的BDS衛(wèi)星；二是遷站過(guò)程中不能關(guān)機(jī)、不能失鎖；三是必須能同時(shí)接收到BDS衛(wèi)星的信號(hào)和基準(zhǔn)站播發(fā)的差分信號(hào)。

四、RTK系統(tǒng)在地形測(cè)量中的具體應(yīng)用

（一）地形介紹。為了很好地掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)RTK在山區(qū)大比例尺地形圖測(cè)圖中的應(yīng)用，需要選擇武漢黃陂的甘露山為測(cè)量地點(diǎn)，進(jìn)行1：500的地形測(cè)量。

（二）測(cè)量前的準(zhǔn)備。BDS-RTK內(nèi)存數(shù)據(jù)容量認(rèn)真了解各BDS點(diǎn)所處的環(huán)境運(yùn)用BDS軟件預(yù)測(cè)點(diǎn)的最佳觀測(cè)時(shí)間檢查BDS-RTK的各項(xiàng)設(shè)置靜態(tài)或動(dòng)態(tài)高度截止角數(shù)據(jù)采樣率天線類型天線量測(cè)方式。

（三）準(zhǔn)備相關(guān)資料。進(jìn)入測(cè)區(qū)之前要收集測(cè)區(qū)控制點(diǎn)資

料，包括控制點(diǎn)的坐標(biāo)、等次、中央子線、坐標(biāo)系統(tǒng)、是常用控制網(wǎng)還是BDS控制網(wǎng)、控制點(diǎn)的點(diǎn)之記、控制點(diǎn)的地形和周圍環(huán)境是否可作為RTK基準(zhǔn)參考站。

（四）使用進(jìn)行RTK基準(zhǔn)站的設(shè)定。基準(zhǔn)站選擇和安置應(yīng)滿足下列條件：（1）基準(zhǔn)站應(yīng)有正確的已知坐標(biāo)；（2）基準(zhǔn)站應(yīng)選在點(diǎn)位穩(wěn)固、方便架設(shè)儀器的地方；（3）基準(zhǔn)站應(yīng)選在地勢(shì)較高，較為開(kāi)闊周圍無(wú)高度超過(guò)10米的障礙物；（4）為了防止數(shù)據(jù)丟失，以及出現(xiàn)多路徑應(yīng)的影響，基準(zhǔn)站周圍應(yīng)無(wú)BDS信號(hào)反射物、高壓線、電視塔、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)、微波站等干擾源。

（五）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。（1）首先是對(duì)測(cè)量工具的準(zhǔn)備。在基準(zhǔn)站對(duì)中整平安置好BDS接收機(jī)，連接發(fā)射臺(tái)、電臺(tái)天線和電線，量取BDS天線高。（2）其次是對(duì)基準(zhǔn)站測(cè)量。這一步非常重要，也是測(cè)量能否成功的關(guān)鍵一步。到達(dá)測(cè)區(qū)后分別把

BDS架設(shè)在三個(gè)已知點(diǎn)，為一個(gè)預(yù)設(shè)點(diǎn)，并使用4臺(tái)BDS接收機(jī)采用星型布網(wǎng)方法，快捷靜態(tài)模式，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)30分鐘，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理來(lái)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)并驗(yàn)證已知點(diǎn)的精度。（3）RTK測(cè)量。在已知點(diǎn)上設(shè)置BDS接收機(jī)一臺(tái)，并對(duì)一些具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行提前準(zhǔn)備。一臺(tái)至多臺(tái)BDS接收機(jī)在若干待定點(diǎn)上設(shè)置?；鶞?zhǔn)站與移動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，基準(zhǔn)站將接收到的衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)自備電臺(tái)發(fā)送給移動(dòng)站，移動(dòng)站將接收到的衛(wèi)星信號(hào)及基準(zhǔn)站發(fā)送來(lái)的信號(hào)傳輸?shù)娇刂朴涗洷具M(jìn)行實(shí)時(shí)差分及平差處理，實(shí)時(shí)得出本站的坐標(biāo)和高程及其實(shí)測(cè)精度，并隨時(shí)將實(shí)測(cè)精度與預(yù)設(shè)精度進(jìn)行比較，一旦實(shí)測(cè)精度達(dá)到預(yù)設(shè)精度指標(biāo)，記錄本將提示測(cè)量人員進(jìn)行記錄，實(shí)測(cè)記錄后，記錄本將測(cè)得的坐標(biāo)、高程和精度同時(shí)記錄，并終止本站的測(cè)量。同時(shí)每組應(yīng)有一人負(fù)責(zé)根據(jù)地形圖，并且注記每個(gè)點(diǎn)的屬性。（4）BDS數(shù)據(jù)處理?；€向量解算時(shí)可根據(jù)不同情況設(shè)置好是解算部分基線還是解算全部基線軟件自動(dòng)解算；基線向量解算后可初步檢查一下評(píng)判各基線的置信參數(shù)檢查同步異步環(huán)等閉合差檢查不同時(shí)段同一條邊的較差查出超限原因剔除有粗差的基線。（5）平差計(jì)算。BDS定位使用的坐標(biāo)屬于WGS84大地坐標(biāo)系，而實(shí)用的測(cè)量坐標(biāo)是屬于國(guó)家坐標(biāo)系。因此，必須解決兩者坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。BDS基線向量網(wǎng)的平差分為二種類型，一是無(wú)約束平差，二是聯(lián)合平差。目前，對(duì)于絕大多數(shù)的地區(qū)聯(lián)合平差是解決BDS坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的絕對(duì)手段，甚至是目前唯一行之有效的手段。因此，BDS網(wǎng)一般要聯(lián)測(cè)4-6個(gè)已知點(diǎn)。BDS坐標(biāo)系統(tǒng)的內(nèi)精度分析根據(jù)無(wú)約束平差成果，主要考察基線向量觀測(cè)值改正各點(diǎn)坐標(biāo)中誤差點(diǎn)位中誤差BDS基線向量邊的方位和邊長(zhǎng)相對(duì)精度若發(fā)現(xiàn)有明顯粗差則要在聯(lián)合平差前去掉。聯(lián)合平差或約束平差成果的精度分析主要考察各類觀測(cè)值的改正的分布是否明顯粗差平差坐標(biāo)點(diǎn)，誤差轉(zhuǎn)換參數(shù)單位權(quán)中誤差是否通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)邊長(zhǎng)相對(duì)精度是否滿足設(shè)計(jì)的精度要求。

五、總結(jié)與展望

地形測(cè)量是工程測(cè)量中的一項(xiàng)重要組成部分，是工程測(cè)量的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，目前的基于BDS測(cè)量技術(shù)為地形測(cè)量提供了一種很好的方法，改變著當(dāng)前工程測(cè)量的技術(shù)手段，為下步的工程測(cè)量提供著很好的引導(dǎo)，是從事工程測(cè)量人員必學(xué)的技能之一。本文對(duì)詳細(xì)介紹了BDS-RTK的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)如何使用BDS進(jìn)行地形測(cè)量進(jìn)行了分析，提出了基本的使用流程和方法，為工程測(cè)量人員提供了指導(dǎo)。但應(yīng)用BDS進(jìn)行地形測(cè)量作為一種新的測(cè)量方法，在具體的使用過(guò)程中，還有很多地方需要我們進(jìn)行研究，需要我們進(jìn)行更加深入的研究各探索。