張里南 何君

摘 要：（目的）為了驗(yàn)證利用RTK技術(shù)在油田圖根控制測量作業(yè)應(yīng)用，能否滿足快速求得厘米級整周模糊度固定解的要求。（方法）用leica530在天津大港油田圖根控制測量作業(yè)中的應(yīng)用，對原有控制點(diǎn)精度檢測分析，RTK實(shí)時(shí)動態(tài)測量系統(tǒng)，它是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無線電技術(shù)和GPS測量定位技術(shù)為一體的組合系統(tǒng)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破，RTK定位精度高，全天候作業(yè)，每個(gè)點(diǎn)的誤差均為不累積的隨機(jī)偶然誤差。（結(jié)果）檢驗(yàn)得出RTK圖根點(diǎn)實(shí)測精度完全達(dá)到了預(yù)設(shè)精度指標(biāo)要求。RTK定位效率大大提高，并且能夠滿足多種地形測量的精度要求。（結(jié)論）與GPS靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)定位需要較長觀測時(shí)間和事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理相比，利用RTK實(shí)時(shí)動態(tài)測量系統(tǒng)可完成地形圖測量、圖根控制點(diǎn)加密、工程放樣、管線特征點(diǎn)采集、油氣田工程勘測中的應(yīng)用等多種工作。

關(guān)鍵詞：RTK；基準(zhǔn)站；流動站

1引言：GPS定位技術(shù)以操作簡便、無需通視、觀測時(shí)間短、定位精度高、提供三維坐標(biāo)及全天候作業(yè)等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于各級控制網(wǎng)的布設(shè)。而GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用大幅減輕了野外測量的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率和測繪成果的精度。本文介紹天津大港油田布設(shè)D級GPS控制點(diǎn)及圖根控制點(diǎn)，分析了RTK圖根控制點(diǎn)的布設(shè)及精度指標(biāo)要求。

2 RTK測量原理簡介

2.1 RTK系統(tǒng)的組成由基準(zhǔn)站、流動站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞?zhǔn)站和流動站由GPS接收機(jī)、GPS天線、電源、基準(zhǔn)站無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、流動站無線電通訊接收系統(tǒng)和控制器等。

2.2 RTK的基本原理為：基準(zhǔn)站把接收到的所有衛(wèi)星信息通過無線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動站，流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)也接收基準(zhǔn)站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在流動站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)站信息傳送到控制器內(nèi)并將基準(zhǔn)站的載波觀測信號與本身接收到的載波觀測信號進(jìn)行差分處理，并實(shí)時(shí)求得未知點(diǎn)的坐標(biāo)。RTK是通過載波相位差分算法實(shí)現(xiàn)厘米級的實(shí)時(shí)定位。

3 RTK測量的作業(yè)流程

3.1求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)：RTK作業(yè)要求實(shí)時(shí)給出測區(qū)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換非常重要。選取測區(qū)已知控制點(diǎn)成果，所選的已知控制點(diǎn)具有統(tǒng)一的靜態(tài)GPS控制網(wǎng)無約束平差的WGS84系坐標(biāo)。利用控制點(diǎn)的兩套坐標(biāo)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，流動站測量點(diǎn)的坐標(biāo)可根據(jù)該轉(zhuǎn)換參數(shù)換算得到流動站的地方坐標(biāo)。操作如下：A 執(zhí)行完點(diǎn)校正計(jì)算后的水平殘差不得大于2cm，大于2cm時(shí)應(yīng)重新選擇合適的控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正；B 點(diǎn)校正合格后，測量前應(yīng)選取至少1個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行檢核，檢核點(diǎn)的RTK測量坐標(biāo)與已知坐標(biāo)之差不得大于5cm；C 基準(zhǔn)站需設(shè)于測區(qū)內(nèi)參與校正的已知點(diǎn)上，電臺的發(fā)射與流動站的接收頻率一致；D 所有的觀測應(yīng)在RTK固定解穩(wěn)定至毫米級精度后開始，流動站必須采用腳架對中；E 天線高量測應(yīng)精確到毫米，且應(yīng)重復(fù)量測兩次，取其平均值。F 觀測時(shí)其有效采樣時(shí)間二級控制點(diǎn)不應(yīng)低于3分鐘、二級以下控制點(diǎn)不應(yīng)低于30秒。

3.2基準(zhǔn)站的選定原則：基準(zhǔn)站可設(shè)立在已知點(diǎn)上，也可設(shè)在未知點(diǎn)上；應(yīng)選擇地勢較高、無遮擋、電臺有良好覆蓋的地方，地質(zhì)勘查測量首選測區(qū)中央的制高點(diǎn)；為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失和多路徑效應(yīng)，周圍應(yīng)無GPS信號反射物，200m范圍內(nèi)無高壓電線、無線電發(fā)射臺等干擾源。

3.3 RTK施測步驟：野外作業(yè)時(shí)，基準(zhǔn)站安置在選定的控制點(diǎn)上，打開接收機(jī)輸入點(diǎn)號、天線高、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等。同時(shí)設(shè)置電臺的通道和靈敏度，檢查電臺發(fā)射指示燈是否正常，基準(zhǔn)站設(shè)置完成。流動站選擇與基準(zhǔn)站電臺相匹配的電臺頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛(wèi)星數(shù)≥4顆，流動站開始測量任務(wù)。先聯(lián)測1～2個(gè)已知控制點(diǎn)，評定測量精度，滿足設(shè)計(jì)要求則開始測量。

4 RTK測量實(shí)例

天津大港油田作業(yè)中的圖根控制測量及1：500比例尺地形圖測繪。測區(qū)內(nèi)布設(shè)新的D級GPS控制點(diǎn)14個(gè)，圖根控制點(diǎn)156個(gè)，測繪面積約為12K㎡.圖根控制測量采用leica530、1230雙頻GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)動態(tài)測量模式進(jìn)行。

4.1原有測量資料的檢驗(yàn)

測區(qū)內(nèi)原有國家三等控制點(diǎn)6個(gè)，坐標(biāo)系為1990年天津市任意直角坐標(biāo)系；高程基準(zhǔn)采用1972年天津市大沽高程系高程。采用RTK對測區(qū)原有控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果見表1。

經(jīng)過檢測計(jì)算，原有三等控制點(diǎn)點(diǎn)位中誤差mp=±1.24㎝，高程中誤差mh=±0.83㎝，精度符合要求，可作為本測區(qū)的平面和高程起算數(shù)據(jù)。

4.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取

本工程利用原有的控制點(diǎn)，在油田區(qū)范圍布設(shè)新的D級GPS控制點(diǎn)14個(gè)作為測區(qū)的控制，利用五臺leica530、1230GPS進(jìn)行觀測，通過《Trimble Geomatics Office》軟件解算，精度良好，得到14個(gè)GPS點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)、天津任意直角坐標(biāo)系坐標(biāo)及WGS-84高程、天津市大沽高程系高程。

利用14個(gè)點(diǎn)中在測區(qū)內(nèi)分布較為均勻的6個(gè)GPS點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)、天津任意直角坐標(biāo)系坐標(biāo)以及天津市大沽高程系高程，采用leica530、1230hipper接收機(jī)，將以上點(diǎn)坐標(biāo)輸入文件中，再利用“01 Determine coord system”程序，使用“MATCH”調(diào)整好匹配類型，匹配完成后精度好，即可求得精度高的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

4.3 RTK成果的實(shí)測檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)RTK圖根點(diǎn)所能達(dá)到的精度，RTK測量結(jié)束后，用全站儀、水準(zhǔn)儀對16個(gè)圖根點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)測檢查。檢查工作共設(shè)測站16站，測邊16條，測角10個(gè)，測高差15個(gè)，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)與RTK測量數(shù)據(jù)的較差和中誤差計(jì)算公式m=± ，算得圖根點(diǎn)測邊、測角、測高差的中誤差。在測站，假定測站點(diǎn)坐標(biāo)、高程為已知數(shù)據(jù)，利用檢測的角度、邊長和高差，重新推算其它相鄰點(diǎn)的坐標(biāo)和三角高程，高程值同時(shí)利用水準(zhǔn)儀按普通水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)與RTK測量數(shù)據(jù)的較差，可知最大較差值、最小較差值，還可算得圖根點(diǎn)相對于相鄰點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、高程中誤差、邊長中誤差（見表2、3、4）。因此可以算得圖根點(diǎn)點(diǎn)位中誤差±0.97㎝，三角高程中誤差±1.71㎝，水準(zhǔn)高程中誤差±0.70㎝，相鄰圖根點(diǎn)間邊長中誤差為±0.99㎝（見表4）；分別小于預(yù)設(shè)點(diǎn)位中誤差±3㎝（規(guī)范規(guī)定±5㎝）和預(yù)設(shè)高程中誤差±3㎝（規(guī)范規(guī)定±10㎝），RTK實(shí)測精度完全達(dá)到了預(yù)設(shè)精度指標(biāo)。

5 結(jié)論

RTK測量具有定位精度高、觀測時(shí)間短、自動化程度高、操作簡便作業(yè)形式靈活、全天候作業(yè)等特點(diǎn)，應(yīng)用于城市圖根控制測量及油氣田勘測工程中的地形圖測繪，可以提高作業(yè)效率，極大地減輕勞動強(qiáng)度，尤其在通視困難的老城區(qū)更具有明顯優(yōu)勢。RTK測量方式不僅能滿足圖根控制測量精度要求，而且誤差沒有積累，分布均勻，具有極大的優(yōu)越性。RTK不僅廣泛應(yīng)用于圖根控制測量，還可用于放樣測量、斷面測量及碎部測量等，而且在其他領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

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作者簡介：

張里南（1978年12月-），男（漢族），青海湟中人，工程師，本科，2003年畢業(yè)于遼寧科技學(xué)院測繪工程專業(yè)，主要從事遙感地理信息相關(guān)工作。