唐磊+張海波

摘 要：GPS測(cè)量技術(shù)成為測(cè)量工程領(lǐng)域中的一種重要的測(cè)量定位手段。文章主要闡述GPS-RTK技術(shù)在山區(qū)進(jìn)行大比例尺數(shù)字測(cè)圖的作業(yè)流程，影響GPS-RTK測(cè)量精度的主要因素和提高措施。同時(shí)借鑒本次項(xiàng)目中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)山區(qū)大比例尺數(shù)字測(cè)圖及控制測(cè)量中的方法與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：大比例尺；GPS-RTK；數(shù)字地形圖

中圖分類號(hào)：P641.71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）33-0140-02

Abstract： GPS measurement technology has become an important measurement method in the field of measurement engineering. This paper mainly describes the operation flow of GPS-RTK technique in mountainous area， and the main factors influencing GPS-RTK measurement precision and improvement measures. At the same time， the paper discusses the method and experience of large scale digital mapping and control measurement in mountainous area.

Keywords： large scale； GPS-RTK； Digital topographic map

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，測(cè)繪大比例尺地形圖的方法已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的改變，從經(jīng)緯儀配合平板、經(jīng)緯儀配合量角器等傳統(tǒng)方法，到如今利用全站儀進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖，由白紙成圖轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化測(cè)圖，無論是測(cè)繪方法的精度還是作業(yè)效率，都得到了質(zhì)的飛躍，在很大程度上降低了測(cè)繪工作者的工作強(qiáng)度。但全站儀數(shù)字測(cè)圖易受通視條件的限制，使得在山區(qū)進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)變得較為困難。近年來，GPS-RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)打破傳統(tǒng)布設(shè)各級(jí)控制網(wǎng)的方案，不受通視條件的限制，不需要頻繁搬站，從而提高工作效率。

1 RTK測(cè)量原理及在數(shù)字化測(cè)圖中的優(yōu)勢(shì)

RTK（Real Time Kinematic）是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，以載波相位[1]為基礎(chǔ)，差分GPS數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)時(shí)獲得測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果， 且定位精度為厘米級(jí)。RTK測(cè)量系統(tǒng)一般由三部分組成： 即GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)。RTK測(cè)量時(shí)需要兩臺(tái)或者是兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，用以接收衛(wèi)星信號(hào)。基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)與流動(dòng)站的接收電臺(tái)共同構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站三維坐標(biāo)， 并對(duì)保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的精確性與可靠性具有決定性意義。然而RTK技術(shù)還存在一定的局限性，例如遮擋，強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，太陽黑子以及超遠(yuǎn)距離等因素都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

RTK測(cè)量基本原理：放置一臺(tái)GPS接收機(jī)在基準(zhǔn)站，其余GPS接收機(jī)作為移動(dòng)站，對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)鏈，基準(zhǔn)站將收集到的數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站信息傳輸?shù)揭粋€(gè)或是多個(gè)移動(dòng)站中，由此可見，移動(dòng)站需要將采集到的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，將接收到的衛(wèi)星信號(hào)和收到基準(zhǔn)站信號(hào)實(shí)時(shí)聯(lián)合解算，求得基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間坐標(biāo)增量（基線向

量）。

RTK在數(shù)字化測(cè)圖中的優(yōu)勢(shì)：RTK在地形測(cè)圖中不受通視條件限制；圖根控制和碎步測(cè)量可同時(shí)進(jìn)行并且精度較高；RTK技術(shù)自動(dòng)化程度高，操作簡單方便。

2 測(cè)區(qū)概況

該測(cè)區(qū)位于湖南省某市湖庫區(qū)內(nèi)，山地崎嶇，樹木旺盛，遮擋嚴(yán)重，通視條件差，測(cè)量工作難度較大。

工程概況：沿公路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，測(cè)區(qū)為帶狀地形，采用碎步點(diǎn)測(cè)量，并且在作業(yè)過程中，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行測(cè)量復(fù)核。

3 GPS控制測(cè)量

3.1 控制測(cè)量實(shí)施步驟

（1）準(zhǔn)備工作：收集山地測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)的相關(guān)資料，對(duì)GPS靜態(tài)和RTK測(cè)量進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)。首先必須先對(duì)儀器進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，確保儀器的可使用性。

小組人員安排如下：基準(zhǔn)站設(shè)置1人，流動(dòng)站共計(jì)三臺(tái)，每臺(tái)安置兩人，畫草圖人數(shù)為1，操縱儀器人數(shù)共計(jì)2人。

其次使用Pccdu軟件設(shè)置采樣率，然后使用4臺(tái)GPS接收機(jī)對(duì)山地測(cè)區(qū)內(nèi)的全站儀1級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，時(shí)長為40分鐘，將其中兩點(diǎn)作為已知點(diǎn)，使用Pinnacle軟件解算出它們?cè)赪GSO84坐標(biāo)系中的經(jīng)度、緯度和大地高程及剩余各點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

（2）基準(zhǔn)站的選擇

我們將基準(zhǔn)站設(shè)置在一個(gè)較為開闊的山頭（未知點(diǎn)）利用后方交匯的原理，通過兩個(gè)已知點(diǎn)交匯測(cè)出基站位置，為此消除了人工建站的誤差，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

（3）將所有的連接線連接好，最后連接電瓶線，打開電源。用手薄進(jìn)行流動(dòng)站的設(shè)置工作。

（4）檢查電臺(tái)頻率，保證流動(dòng)站的通信道口和頻點(diǎn)與基站一致。然后連接電臺(tái)。

（5）檢查核對(duì)所有已知點(diǎn)坐標(biāo)和高程，確保圖跟點(diǎn)的點(diǎn)位符合《工程測(cè)量規(guī)范》的要求。

（6）碎步測(cè)量：保證基準(zhǔn)站正常工作，其余流動(dòng)站開始RTK碎步點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，設(shè)置好參數(shù)，將RTK設(shè)置為點(diǎn)模式亦或者線模式，一人繪制草圖。

3.2 數(shù)據(jù)處理

基本流程：觀測(cè)數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)傳輸-預(yù)處理-基線解算-CPS網(wǎng)平差。

將數(shù)據(jù)傳入電腦，利用CASS軟件以及草圖共同完成該山地測(cè)區(qū)地形圖的編輯。采用靜態(tài)數(shù)據(jù)的處理模式處理GPS控制網(wǎng)的基線解算與網(wǎng)平差，并去除含有粗差的數(shù)據(jù)RTK數(shù)據(jù)。

CASS數(shù)字化成圖：在本次作業(yè)中我們采用的是CSAA5.1軟件，該軟件以AutoCAD為基礎(chǔ)平臺(tái)，是一個(gè)方便易用的數(shù)字化成圖插件，工具和圖庫的集合，作業(yè)人員根據(jù)CASS軟件所附帶的說明書和操作指南，即可繪制出符合國家規(guī)范的數(shù)字化地圖。

3.3 影響GPS-RTK測(cè)量精度和可靠性的主要因素和提高措施

影響因素：（1）RTK基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)挠绊憽Ｔ谏降販y(cè)區(qū)中，由于RTK技術(shù)的局限性以及測(cè)區(qū)植物茂密，樹木旺盛導(dǎo)致通視性降低，無線電信號(hào)的傳輸在RTK中非常重要。（2）基準(zhǔn)站坐標(biāo)精確度?；鶞?zhǔn)站坐標(biāo)精度是保證RTK精度的重要因素。（3）衛(wèi)星信號(hào)的影響：RTK測(cè)量要求基準(zhǔn)站和流動(dòng)站能同時(shí)接收到至少五顆相同的衛(wèi)星信號(hào)。（4）轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響：轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解作為RTK技術(shù)的測(cè)量基礎(chǔ)，精確度的高低是影響RTK因素的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)的精度和分布對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)有著直接影響。

提高措施：（1）利用后方交匯原理算出基準(zhǔn)站坐標(biāo)，消除人工測(cè)量誤差。（2）基準(zhǔn)站選擇視野開闊，便于上點(diǎn)，大功率無線電發(fā)射源以及高壓電的地方，以此增強(qiáng)電臺(tái)的輻射半徑。

4 結(jié)論及建議

結(jié)論：RTK測(cè)量技術(shù)比常規(guī)測(cè)量及靜態(tài)GPS測(cè)量，能夠較好的滿足根控制測(cè)量和大比例尺數(shù)字測(cè)圖的精度要求，RTK技術(shù)平面精度可以達(dá)到厘米級(jí)，當(dāng)進(jìn)行通視條件較差的野外作業(yè)時(shí)，RTK技術(shù)的作業(yè)效率和實(shí)時(shí)性也能很好的結(jié)合，但與GPS控制測(cè)量相比較，RTK缺少檢核條件，因此并不適合首級(jí)控制[2]。

建議：流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間的距離越長，RTK的精準(zhǔn)度則會(huì)相應(yīng)的降低，因此，在測(cè)量過程中，應(yīng)該合理控制流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的距離。

參考文獻(xiàn)：

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[3]山鋒，張亞，劉杰.數(shù)字測(cè)圖技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（27）：59-60.endprint