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    RTK测量技术在城乡测量工程中的应用

    2013-07-08 21:02:16 来源: 测绘论坛 作者:
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    1 引 言

    随着GPS RTK测量技术的日益成熟,它在测量领域中已得到了广泛的应用。它不仅省时、省力,不受时间、气候条件和两点间通视状况的限制,而且具备测量精度高、经济效益好等优点,特别是对城乡一体化国土资源管理、规划建设管理的城乡测量工程项目提供了理想的测量手段。本文结合实际测量工作,就RTK测量的工作原理、作业方式、城乡测量工程的应用实例、在测量中应注意的问题作简要的探讨。

    2 RTK测量的工作原理

    RTK(Real Time Kinematic)测量技术是载波相位实时差分的GPS测量技术。RTK测量系统主要由一个基准站、加一个或多个流动站、数据通讯系统三大部分组成。RTK测量时,基准站将接收到的所有卫星信息及其基准站信息一起由通讯传送给各流动站,流动站用动态作业模式在接收卫星数据的同时还接收基准站传送的信息,在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在观测到四颗以上的初始化卫星后,就达到固定解的要求,RTK测量手簿就实时显示出流动站的点位坐标,就可以采集到测量点位坐标。

    RTK测量是基于 WGS—84地心坐标系统,其全部观测值及解算结果属于WGS—84系统。我们江阴地区目前一般采用的是1980西安坐标系、1954年北京坐标系统或江阴地方坐标系统,因此要将RTK测量所得到的WGS—84坐标系成果转换为1980西安坐标系、1954年北京坐标系或江阴地方坐标系成果,要实现这种转换就必须准确知道它们与WGS—84坐标间的转换参数(平移因子、旋转因子、尺度比例)。根据不同测量工程项目的要求,进行控制点的坐标数据匹配、转换得到不同测量工程项目的转换参数,有了合格的转换参数,各流动站才能测出准确的点位坐标。

    3 RTK测量的作业方式

    应用RTK测量非常灵活和方便,根据不同的测绘项目和要求可采用不同的作业方式,常用的有下列几种不同的作业方式。

    3.1 地形图测量工程的作业方式

    在进行RTK测量中,对于一般的各类地形图测量、竣工测量项目,不需要实时提交测量成果,可直接在WGS—84坐标系下进行RTK测量,顺便联测已知点,到内业再进行控制点数据匹配解算,经过编绘成图,再提交所需成果成图。
    3.2 定点、放样测量工程的作业方式

    一般已知点没有对应的WGS—84坐标时,定点、放样测量工程必须先测定已知点对应的WGS—84坐标,先求解坐标转换参数。流动站一般先联测到三个已知点的WGS—84坐标,求出准确的转换参数后方可进行定点、放样测量。

    3.3 在已知点有对应的WGS—84坐标情况下的作业方式

    如果有的控制点成果同时具有WGS—84坐标,或测区已有GPS点作为静态控制网资料,可选择条件好的已知GPS点安置基准站,直接输入已有的WGS—84坐标系统的转换参数,即可开始RTK作业,实时提供1980西安坐标系、1954年北京坐标系的坐标成果或江阴地方坐标系坐标成果,流动站可以直接到待求点上流动观测,完成测量项目。

    3.4 不同时间利用同一个文件的作业方式

    一个工程上午未完成,流动站可先关机,基准站可不关机(或先关掉下午测量时再开机),在下午可直接打开流动站继续进行测量。一个项目一天未完成,第二天继续作业或过一段时间后再测量,只需将基准站架在原来的点位上,利用上次的测量文件,调用WGS—84成果,输入新的仪器高,设置基准站,就可以打开流动站进行测量。

    3.5 RTK 1+n的作业方式

    RTK 的1+n是指一个基准站,用n个流动站同时进行测量。n个流动站可以同时测量同一个项目,还可以同时测量n个不同的项目,也可以同时测量不同坐标系的项目,只需流动站能有效地接收到足够的卫星数据和基准站的电台信息。
    3.6 控制点测量的作业方式

    用RTK仪器进行控制点的加密测量非常方便,它可以实时地提供控制点的成果。先择点安置基准站,在RTK工作范围内联测具有水准高程的已知点,求出转换参数,精度达到要求后方可进行控制点的测量。在控制点加密测量时,流动站用三角架安置,仪器严格置平和对中,准确量取仪器高,采集一定的历元数,以保证控制点的测量精度。

    3.7 已知点达不到RTK测量要求时的作业方式

    在控制点稀少的地区,由于在基准站的工作范围内,已知点达不到RTK所需要的数量和精度时,就要先将接收机改用静态测量模式,用静态测量方式加密控制点。然后,再用RTK的动态作业模式进行RTK的测量工作。

    4 RTK在城乡测量工程中的应用实例


    4.1 项目概况

    在江阴市某镇有两个测量项目,项目A是某房产公司在该镇建设占地面积100亩的拆迁安居小区,原状地形、杂草树木繁多,通视情况较差。该项目要求:(1)根据江阴市国土局提供的控制点和界址点坐标成果(江阴地方坐标系),在实地放出了6个用地界址点,确定用地范围。(2)根据建筑总平面设计图资料和控制点成果(1954年北京坐标系),在实地放出12个建筑工程勘察点位。项目B是位于凤凰山的250亩矿山复垦竣工测量工程,需提供江阴地方坐标系的测量成果。这两个工程项目在同一个乡镇,根据项目位置与各控制点位的分布情况,国土局在该镇已布有江阴地方坐标系的GPS控制网,选择镇政府大楼顶上具有GPS控制网成果的控制点G315设置基准站,项目A、项目B均在RTK有效工作半径覆盖范围内,也可以联测到滨江大道、镇澄公路上的1954年北京坐标系的已知点C111、C116、C210、C215(如右图所示)。

    4.2 测量方法

    我们使用了RTK为Topcon— Hiper Pro型1+2接收机,另配Topcon GPT-3002LN型全站仪1台,测量技术人员4名,工具车1台。我们首先送2人为甲组,到镇政府大楼顶上安置基准站。同时,用车辆送乙组的2人到B项目矿山复垦竣工测量工地,利用RTK和全站仪相结合的办法进行测量,乙组共用3小时完成矿山复垦竣工测量项目。甲组基准站设置好以后,汽车接上甲组,先到镇澄公路和滨江大道联测1954年北京坐标系的已知点,先用1954年北京坐标系的已知点成果进行数据匹配,放出12个勘察点位。然后,再用江阴地方坐标系的已知点成果进行数据匹配,放出了6个用地界址点位。共用3小时完成了测量工作。

    4.3 实例分析

    项目A用RTK联测已知点、用于放点、放线测量,不受测量点间通视条件和控制点远离测量工地的限制,定点放样测量方便快捷。项目B,矿山复垦竣工测量,高差较大、地形复杂、树木较多,我们选用RTK和可免棱镜测量的全站仪进行施测,在测量中,用RTK测量与全站仪测量相互结合,两台仪器起到了取长补短的效果。RTK在测量工程中方便灵活,可以同时有多个测量小组使用多个流动站完成多个不同的测量项目,可以测量控制点,也可以测量碎部点。

    AB两个测量项目与控制点的距离都很远,利用RTK测量这两个项目,都省略了繁重复杂的控制测量工作,4个人仅用半天的时间就完成了AB两个测量工程;单一传统的全站仪通过导线测量、碎部点测量,完成两个测量项目需要4人3天以上才能完成,与之相比,利用RTK测量极大地减少了测量工作量。AB两个测量项目是典型的城乡一体化测量项目,由于乡镇和农村的控制点很少,更显出RTK测量技术在控制测量方面的优越性,与传统的测量方法相比,在精度上、效率上有了质的飞跃,为企业提高了经济效益、为社会提供了更便捷的服务。

    5  RTK测量中应注意的问题

    虽然RTK测量技术在完成城乡测量工程中具有诸多的优点,但还存在着一定的局限性,在测量中还应注意以下几个问题。
    (1)要根据RTK接收机的特性和测量项目要求的情况下,有利于卫星信号的接收、有利于作业范围的覆盖,选择好安置基准站的点位。
    (2)控制点求解转换参数时,一定要查看转换后的比例因子应在1附近。如果相差太大,表明已知点成果有错误,要重新联测控制点。
    (3)为确保测量精度,RTK高度角设置在10度以上,限定RTK的测量精度,选择固定解数据采集模式。测量时保持RTK对中杆汽泡准确居中,选择恰当的历元数。
    (4)遇到在高压输电线下测量时,由于磁场的影响不能及时获得固定解,一般先要在线外达到固定解后再进入输电线下进行测量。
    (5)在建筑物高大密集的城镇、厂区测量,RTK因建筑物的遮挡,卫星信号的接收将受到很大的局限,只能选择空旷地带先测量控制点,配用全站仪完成测量项目。
    (6)在RTK测量中,有时会受到卫星的空间分布状态的影响,不能及时达到固定解的状态,为了保证测量精度,需要等候测量时段。

    6 结束语

    RTK测量技术在国土、规划、房产、交通、水利、电力等行业的城乡测量工程中已得到充分应用。利用RTK完成城乡测量工程,方便、快捷、测量精度高、经济效益好,但还要通过灵活应用来扬长避短,充分发挥RTK测量技术在城乡测量中的作用。

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