高 革

山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限責(zé)任公司

GPS-RTK技術(shù)在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用探微

高 革

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相比于常見(jiàn)的測(cè)量?jī)x器，GPSRTK技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠準(zhǔn)確定位，測(cè)量的時(shí)間短、準(zhǔn)確性高，不需要通視，能夠?qū)Υ竺娣e進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)全天的、動(dòng)態(tài)化測(cè)量，避免人為測(cè)量的誤差。尤其是一些比較復(fù)雜的地形地區(qū)，與其他的采集數(shù)據(jù)方法相結(jié)合更具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文筆者對(duì)GPSRTK技術(shù)在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

GPSRTK技術(shù)，地形圖測(cè)量，應(yīng)用

前言：

在地形圖測(cè)量中使用GPSRTK技術(shù)，其測(cè)量的速度比較快，能夠科學(xué)的定位，對(duì)于一般的地形情況，地物點(diǎn)只需要5S就能夠獲得比較準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)，每天一個(gè)流動(dòng)站能夠收集到250-800多個(gè)數(shù)據(jù)。如果使用傳統(tǒng)的方法要想測(cè)繪完地形圖一般需要花費(fèi)幾十個(gè)小時(shí)，而使用GPSRTK技術(shù)只需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)就能夠完成。利用GPSRTK技術(shù)能夠使得測(cè)量地形圖的工作強(qiáng)度得到減小，提高工作效率，并且工作的開展不會(huì)過(guò)多受到天氣因素的影響，能夠24小時(shí)作業(yè)，利用數(shù)字化的方法，使得地形圖成圖的時(shí)間縮短，能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益。

1 、GPS-RTK技術(shù)概述

1.1 GPS-RTK系統(tǒng)組成

GPS-RTK的別名叫做實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，該系統(tǒng)能夠在野外進(jìn)行高精度的工程測(cè)量作業(yè)。該系統(tǒng)的差分主要是采用的GPS三類差分中的相位差分。系統(tǒng)的主要組成部分有：(1)基準(zhǔn)站部分。該部分的主要功能就是負(fù)責(zé)接收導(dǎo)航信號(hào)、電文信號(hào)等GPS信號(hào)，使用基準(zhǔn)站主要是為了獲取差分的坐標(biāo)以及星歷等方面的數(shù)據(jù)和信息。(2)差分傳送部分。其主要任務(wù)是將基準(zhǔn)站獲取的差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)站，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要包括有觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)以及測(cè)站坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。(3)移動(dòng)站部分。GPS信號(hào)以及基準(zhǔn)站差分信號(hào)的接收是移動(dòng)站的主要任務(wù)，其還負(fù)責(zé)通過(guò)分析和了解接收的兩種信號(hào)得到相關(guān)的實(shí)時(shí)定位結(jié)果。移動(dòng)站部分具有一個(gè)非常明顯的特點(diǎn)——測(cè)量精度高。(4)手簿終端控制器。手簿終端控制器內(nèi)部的RTK測(cè)量軟件能夠設(shè)置相關(guān)的工作參數(shù)，例如控制器軟件能夠設(shè)置移動(dòng)站以及基準(zhǔn)站的參數(shù)，并且可將其成果顯示出來(lái)，這個(gè)成果就是移動(dòng)站的實(shí)時(shí)坐標(biāo)。除去設(shè)置參數(shù)之外，控制器還能測(cè)量參數(shù)以及設(shè)計(jì)輔助路線等，其功能非常的強(qiáng)大。

1.2 GPS-RTK測(cè)量原理

在GPS-RTK測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)中，接收和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及軟件是其主要組成部分。載波相位觀測(cè)是RTK測(cè)量技術(shù)的依據(jù)，在野外進(jìn)行測(cè)量作業(yè)的過(guò)程中，測(cè)量的精度可達(dá)到厘米級(jí)，也就是說(shuō)其精度非常的高。在利用GPS-RTK測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，其主要的測(cè)量流程是首先在基準(zhǔn)臺(tái)上面設(shè)置一臺(tái)GPS-接收機(jī)，當(dāng)移動(dòng)站的接收機(jī)接收到了衛(wèi)星信號(hào)時(shí)就通過(guò)專業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)的移動(dòng)站臺(tái)當(dāng)中，移動(dòng)站臺(tái)通過(guò)無(wú)線設(shè)備接收數(shù)據(jù)之后就對(duì)其進(jìn)行快速和準(zhǔn)確的計(jì)算，之后將計(jì)算出的三維坐標(biāo)顯示出來(lái)。測(cè)量人員在測(cè)量作業(yè)中使用GPS測(cè)量技術(shù)只需要將其進(jìn)行初始化，之后就能夠得到相對(duì)精準(zhǔn)的觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。

2 、GPS-RTK技術(shù)在地形圖測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用分析

2.1 測(cè)量區(qū)域概況

本次測(cè)量主要是整個(gè)溝內(nèi)的地形圖進(jìn)行測(cè)量，測(cè)區(qū)的面積為4平方公里，比例尺為1:1000。由于規(guī)定的測(cè)量時(shí)間比較短，為了提高工程效率，需要在測(cè)量區(qū)域的首級(jí)控制之后，利用全站儀和RTK技術(shù)對(duì)地形進(jìn)行測(cè)量。

2.2 戶外測(cè)量

將全站儀與GPSRTK技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的地形圖測(cè)量，通過(guò)GPSRTK技術(shù)能夠?qū)D根點(diǎn)以及碎部點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

2.2.1 控制點(diǎn)的布設(shè)與測(cè)量。在對(duì)碎部點(diǎn)測(cè)量之前，先要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的布設(shè)與測(cè)量，一般情況下，需要先對(duì)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行控制網(wǎng)布設(shè)，結(jié)合加密控制網(wǎng)進(jìn)行圖根控制點(diǎn)的布設(shè)。本次研究使用的RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量，因而不需要布設(shè)常規(guī)的測(cè)量控制網(wǎng)，只需要布設(shè)圖根控制點(diǎn)就可以，在布設(shè)的過(guò)程中也需要注意一些問(wèn)題。首先控制點(diǎn)的位置應(yīng)選擇在地勢(shì)高、通視條件好，并且交通便利的地區(qū)，使得衛(wèi)星信號(hào)能夠接收與發(fā)射。最好是距離電磁波干擾比較遠(yuǎn)的位置，使得數(shù)據(jù)傳輸能夠更加可靠，同時(shí)與大面積水域保持一定的距離，避免出現(xiàn)強(qiáng)反射物體，造成多路徑效應(yīng)影響。其次，應(yīng)保證控制點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)合理，RTK電臺(tái)發(fā)射出的信號(hào)一般覆蓋的范圍是5-20千米，因此基站做好在測(cè)量區(qū)域的中間位置，并保證地勢(shì)比較高。如果測(cè)量地區(qū)的地形有比較大的起伏，就需要結(jié)合實(shí)際情況增加控制點(diǎn)數(shù)。在本次測(cè)量區(qū)域中，需要設(shè)置3個(gè)控制點(diǎn)。利用RTK技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量獲得控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)，高程控制測(cè)量就需要根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)四等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)對(duì)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

2.2.2 測(cè)量碎部點(diǎn)。首先是利用全站儀對(duì)碎部點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。全站儀測(cè)量小組中，需要保證人員數(shù)量，觀測(cè)員一名，繪圖員一名，跑尺員一到二名。將全站儀架設(shè)在測(cè)站點(diǎn)上，定向之后，對(duì)碎部點(diǎn)上的棱鏡進(jìn)行觀測(cè)，明確方向、距離以及天頂距的數(shù)值，并將其記錄下來(lái)。采集數(shù)據(jù)的程序有兩種，一是對(duì)碎部點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)候，需要繪制工作的草圖，從而保證成圖的質(zhì)量。草圖上需要標(biāo)明地形名稱、碎部點(diǎn)之間的連接關(guān)系，通過(guò)計(jì)算機(jī)的繪圖軟件顯示出碎部點(diǎn)，結(jié)合草圖，通過(guò)人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)碎部點(diǎn)的準(zhǔn)確連接，將圖形的信息碼輸入其中，最后生成圖形。二是通過(guò)測(cè)繪軟件，結(jié)合實(shí)際地形，繪圖員在現(xiàn)場(chǎng)成圖。其次是利用RTK技術(shù)對(duì)碎部點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于地形上部比較開闊的地區(qū)，可以利用RTK作業(yè)模式進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的速度更快，使用RTK技術(shù)對(duì)碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集時(shí)，測(cè)量、定點(diǎn)校正之后，就可以隨時(shí)獲得三維坐標(biāo)的地形點(diǎn)，并將地物點(diǎn)的特征編碼進(jìn)行輸入，對(duì)草圖進(jìn)行編制，為修圖提供依據(jù)，提高編碼輸入的準(zhǔn)確性。

2.3 開展實(shí)地檢查，提高精準(zhǔn)度

作業(yè)完畢后，需要開展實(shí)地檢查工作，檢查點(diǎn)位精度，對(duì)測(cè)量出的數(shù)據(jù)與已知點(diǎn)的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，保證誤差不超過(guò)圖上0.1mm。檢查地形以及地物，補(bǔ)測(cè)遺漏的地物，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并更改。依據(jù)地形圖測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，保證圖根點(diǎn)與最近控制點(diǎn)之間的平面位置誤差小于圖上0.1mm。碎部點(diǎn)與最近圖根點(diǎn)之間的平面位置誤差小于圖上0.6mm。

3 、結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合GPS-RTK技術(shù)能夠提高測(cè)量的精度以及效益，促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新和革命，將測(cè)量的效率大幅度的提高，改變測(cè)量的作業(yè)模式以及流程，使其朝著快捷化、簡(jiǎn)單化以及自動(dòng)化的方向發(fā)展。

[1]潘書義.GPSRTK技術(shù)在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪，2014(02)：122-125.

[2]梁家明，劉凡.GPS-RTK技術(shù)在公路地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].四川水利，2015(03)：59-61.