錢躍磊,崔磊鑫

(許昌學(xué)院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與園林學(xué)院，河南 許昌 461000)

控制測(cè)量是通過對(duì)選取的控制點(diǎn)進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)和內(nèi)業(yè)平差數(shù)據(jù)處理，獲得控制點(diǎn)的點(diǎn)位信息.隨著GNSS技術(shù)的發(fā)展，其在控制測(cè)量方面的應(yīng)用正逐步取代傳統(tǒng)控制測(cè)量的方式，特別是GNSS-RTK測(cè)量技術(shù)，因其測(cè)量速度快、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、使用便利等優(yōu)點(diǎn)，在地形測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用[1-3].利用GNSS-RTK能否進(jìn)行控制測(cè)量呢，不少專家學(xué)者通過研究表明，在采取一定措施的情況下，其可以代替圖根控制測(cè)量，甚至是一、二級(jí)導(dǎo)線[4].為簡(jiǎn)化操作程序，新型GNSS接收機(jī)內(nèi)加入了RTK控制測(cè)量模式，直接利用該模式就可進(jìn)行控制測(cè)量，但該模式進(jìn)行控制測(cè)量的精度如何目前尚未定論，本文主要對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行研究,為其在地形測(cè)圖和工程測(cè)量中的應(yīng)用提供科學(xué)參考.

1 RTK控制測(cè)量模式原理

RTK控制測(cè)量模式是基于RTK定位技術(shù)原理延伸出來的一種新型測(cè)量模式，由于RTK系統(tǒng)中接收機(jī)儀器的標(biāo)稱精度不同，導(dǎo)致進(jìn)行控制測(cè)量模式的精度不同.以“天河X1”GNSS接收機(jī)為例，其儀器標(biāo)稱實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量精度為±(5 mm+1 mm/km×d)，其中d為被測(cè)點(diǎn)間距離，單位為km，假設(shè)測(cè)站點(diǎn)與基站間直線距離為1 km，那么此測(cè)點(diǎn)的測(cè)量精度為±6 mm.進(jìn)行控制測(cè)量模式時(shí)需要輸入預(yù)設(shè)測(cè)量精度，控制測(cè)量模式就在測(cè)點(diǎn)用簡(jiǎn)易支架水平氣泡居中放置移動(dòng)站，達(dá)到固定解，進(jìn)行控制點(diǎn)測(cè)量，一般進(jìn)行采集數(shù)據(jù)約3 min，采集兩個(gè)測(cè)回，每個(gè)測(cè)回觀測(cè)采集20次.通過手簿內(nèi)置的數(shù)據(jù)篩選軟件，將測(cè)量精度不符合預(yù)設(shè)精度的數(shù)據(jù)剔除，符合預(yù)設(shè)精度的數(shù)據(jù)通過精度高低排列，采用精度高的20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量平差，得出高精度測(cè)點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)結(jié)果，最后輸出控制測(cè)量報(bào)告.如果采集數(shù)據(jù)質(zhì)量不滿足預(yù)設(shè)精度，則采集失敗，需要重新進(jìn)行采集.

2 RTK控制測(cè)量模式數(shù)據(jù)采集

本次控制測(cè)量以許昌學(xué)院為測(cè)區(qū)，進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)，然后利用GNSS接收機(jī)RTK控制測(cè)量模式進(jìn)行控制點(diǎn)數(shù)據(jù)采集.

2.1 基站設(shè)置

基站的點(diǎn)位選擇：為保證GNSS衛(wèi)星信號(hào)的接收、無線電數(shù)據(jù)鏈信號(hào)傳播的質(zhì)量，基站的選擇必需滿足以下要求：

基站所在位置必須四周視野開闊，無巨大遮擋物，使基站盡可能多的鎖定GNSS衛(wèi)星數(shù)目，并且使基站的高度截止角保持在5～15°之間.無強(qiáng)電磁波輻射，在所假設(shè)基站附近約200 m的距離范圍內(nèi)無強(qiáng)電磁干擾.基站的架設(shè)必須遠(yuǎn)離會(huì)反射電磁波的信號(hào)的建筑物，如大面積采用玻璃幕墻的高層建筑物、大面積水域附近[5].總的來說，基站的架設(shè)最好選在地勢(shì)較高開闊的地帶.經(jīng)過分析，本次測(cè)量將基站設(shè)置在許昌學(xué)院綜合實(shí)驗(yàn)樓樓頂.

基站的設(shè)置：基站的架設(shè)位置選擇之后，開始安裝基站，將三腳架務(wù)必踩實(shí)，連接儀器與外掛電臺(tái)，將儀器進(jìn)行整平，模式改為基站模式，量取儀器測(cè)片高3次，3次測(cè)得高程結(jié)果差值不得超過5 mm，并取平均值.手簿進(jìn)行藍(lán)牙連接或者NFC閃聯(lián)進(jìn)行設(shè)置基站參數(shù)，如差分格式RTCA、RTCA3.0、或者RTCM3.2，發(fā)射間隔1 s，高度截止角10°，天線高的值和PDOP限制為3等，之后啟動(dòng)基站[6].之后設(shè)置電臺(tái)通道，在外掛電臺(tái)的面板上對(duì)電臺(tái)通道進(jìn)行設(shè)置，有8個(gè)通道可供選擇，選擇其中一個(gè)即可，全部設(shè)置完畢之后斷開藍(lán)牙.

2.2 移動(dòng)站設(shè)置

基站設(shè)置完成后，即可進(jìn)行移動(dòng)站設(shè)置.將接收機(jī)固定在碳纖維對(duì)中桿上邊，安裝UHF差分天線，以同樣的方式進(jìn)行藍(lán)牙連接，手簿通過藍(lán)牙連接移動(dòng)站對(duì)接收機(jī)進(jìn)行設(shè)置.對(duì)移動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置只需要設(shè)置和基站一樣的差分格式和電臺(tái)通道即可.設(shè)置完成后，如果移動(dòng)站測(cè)量狀態(tài)為固定解，表示設(shè)置成功，否則需要重新進(jìn)行設(shè)置.

2.3 求轉(zhuǎn)換參數(shù)

由于GPS所測(cè)坐標(biāo)和實(shí)地坐標(biāo)不屬于同一坐標(biāo)系統(tǒng)，所以必須進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，可通過在手簿上測(cè)量軟件求取出WGS-84坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)[7]，通常為了得到高精度的三維坐標(biāo)至少需要三個(gè)已知點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程.在手簿中依次輸入兩個(gè)已知點(diǎn)在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的三維坐標(biāo)，移動(dòng)站依次置于這兩個(gè)已知點(diǎn)上精確測(cè)量出該點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，通過手簿內(nèi)置的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)軟件進(jìn)行參數(shù)求解得到轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后在第三個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行坐標(biāo)復(fù)測(cè)，將測(cè)量結(jié)果與已知值進(jìn)行對(duì)比，無誤后即可開始測(cè)量.

2.4 對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行RTK控制測(cè)量

將移動(dòng)站放在需要測(cè)量的待測(cè)控制點(diǎn)上，用簡(jiǎn)易支架將對(duì)中桿對(duì)中整平，點(diǎn)擊控制點(diǎn)測(cè)量模式，輸入點(diǎn)名、測(cè)桿高以及觀測(cè)測(cè)回?cái)?shù)等，開始進(jìn)行控制點(diǎn)測(cè)量觀測(cè).本測(cè)區(qū)共有20個(gè)待測(cè)點(diǎn)，一個(gè)移動(dòng)站歷時(shí)半天即可觀測(cè)完畢，外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示.

3 全站儀一級(jí)導(dǎo)線測(cè)量

為了驗(yàn)證GNSS接收機(jī)RTK控制測(cè)量模式精度，對(duì)于以上控制點(diǎn)，用全站儀按照一級(jí)導(dǎo)線技術(shù)要求再次測(cè)量，從而獲得控制點(diǎn)平面坐標(biāo)成果如表2所示.

表1 GNSS-RTK控制測(cè)量模式平面控制測(cè)量成果

表2 全站儀一級(jí)導(dǎo)線平面控制測(cè)量成果

4 RTK控制測(cè)量模式的精度分析

對(duì)于以上兩種測(cè)量方式所測(cè)數(shù)據(jù)，將全站儀一級(jí)導(dǎo)線所測(cè)數(shù)據(jù)作為真值，對(duì)GNSS接收機(jī)RTK控制測(cè)量模式所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精度驗(yàn)證.首先對(duì)兩次所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，求得其差值，如表3所示，然后利用中誤差公式求其中誤差.

由此可知，GNSS控制測(cè)量模式的點(diǎn)位中誤差為9.5 mm，可以滿足一般工程控制的精度要求.

5 結(jié)束語

隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，控制測(cè)量的方式正在發(fā)生重大的變化，傳統(tǒng)的控制測(cè)量正在被新的控制測(cè)量方法代替.本研究通過實(shí)例驗(yàn)證了GNSS接收機(jī)RTK控制測(cè)量模式進(jìn)行控制測(cè)量的精度能滿足大多一般工程的平面控制測(cè)量要求，利用這種方式操作簡(jiǎn)單，獲取數(shù)據(jù)速度快，經(jīng)濟(jì)效益高，是以后控制測(cè)量發(fā)展的方向之一.

表3 對(duì)比分析成果

參考文獻(xiàn)：

[1] 王照雯. RTK技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào),2012(14):26-27.

[2] 徐錦泉,陸來寧,方位達(dá). 湖區(qū)地形測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)通信研究[J].現(xiàn)代測(cè)繪,2016,39(3):16-18.

[3] 常立英. GPS-RTK、全站儀聯(lián)合作業(yè)在化石溝銅礦區(qū)地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].礦山測(cè)量,2016(1):61-63.

[4] 周文彬. GPS(RTK)控制測(cè)量平面及高程精度分析[J].中國(guó)科技縱橫,2012(2):236-237.

[5] 陳俊林. GPS-RTK在常規(guī)控制測(cè)量中的精度及可靠性分析[J].測(cè)繪與空間地理信息,2011,34(5):95-98.

[6] 張 賀,錢林春. GPS在圖根控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2007,30(4):59-60.

[7] 賈 彬,沈小明. GPS RTK技術(shù)替代常規(guī)控制測(cè)量的應(yīng)用分析[J].水道港口,2006,27(1):45-47.