GPS\RTK在控制测量中的应用

摘要:GPS、RTK技术操作简便,而且其工作状态非常稳定,是一种高效率、高精度的测量方法,在城市控制测量中被广泛地应用,本文分析GPS、RTK技术的工作原理,阐述城市控制测量的流程。

关键词 :GPS、RTK技术 ； 控制测量

Abstract: the GPS, RTK technology is simple, and its working condition is stable, measuring method is a high efficiency, high precision, has been widely used in the measurement of the city control, working principle based on the analysis of GPS, RTK technology, elaborated the city control of measurement processes.

Keywords: GPS, RTK; control measure

中图分类号：[TU198+.2] 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

一、引 言

随着先进的 GPS 技术的发展以及 GPS 接收机空间定位精度的不断提高, GPS(RTK)技术已经被广泛地应用到控制测量、地形地籍测量、房产测量、工程测量等测量领域。使用 RTK 技术进行空间定位具有定位精度高、观测时间短、测站之间无需通视、操作简便和全天候作业等优点。

二、GPS(RTK)技术工作原理

1.1 工作原理

GPS实时动态测量(Real-Time Kinematic)简称 RTK,是载波相位差分技术 ,是一种实时处理两个测站载波相位观测值的差分方法。具体RTK作业原理是设置一台GPS基准站,并将收集到的重要数据,如坐标系转换参数、基准站坐标以及预设精度指标等等数据输入GPS手簿,通过多台GPS流动站在若干个待测点上设站实现数据链接;基准站以及流动站能够同时收到卫星信号,并且基准站能够通过电台将其观测数据以及设站信息一并输送到流动站;流动站实现对来自基准站的数据及GPS观测数据的接收,然后组成差分观测值实施实时处理,并得出定位结果。

细分下来,RTK技术有修正法和差分法两种:(1)前者属于准RTK技术,是把基准站的载波相位修正值发送给流动站,流动站收到改正的载波相位后再求解坐标;(2)后者属于真正的RTK技术,是把基准站采集到的载波相位直接输送至流动站,通过流动站求差解算坐标。

1.2 测量误差分析

RTK测量误差包括以下两方面。

(1)一方面是来源于GPS的定位误差,这类误差在实时测量时,利用手簿上能够看到,同时被记录于手簿内相应的LOG文件内表现形式有三种:其一为多台接收机公有的系统误差,其二为传播延迟所引起的误差;其三为接收机所固有的误差。

(2)另一方面是来源于坐标转换带来的误差,产生原因有投影误差和已知点传递的误差两个,其中已知点传递误差的影响较大。

1.3 测量优点

GPS-RTK平面实时定位技术,总体来看具有操作快捷、实时性强且直观、自动化程度和定位精度高,同时点位误差不累积等优点, 与其他测量技术相比具有以下三大优势。

(1)能够实时地掌握定位精度 ,定位精度高,操作方便、快捷。

(2)能快速实施碎部的地形与地貌的测量,同时实现数字成图。

(3)在事先能输入设计点坐标 ,实施工程放样。

2 城市控制测量流程

2.1 内业准备

RTK外业测量实施前,要完成测区的小比例尺地形图的收集,有时还需要实施野外踏勘,内业的准备工作的完成要符合城市测量的特点,具体的有以下4个方面内容。

(1)依照工程项目,完成工程名称的设定。

(2)如果已知坐标转换参数 (一般情况下未知),则直接输入手簿。

(3)在坐标转换参数未知的情况下 ,进行测区的已知控制点资料的整理,在测区周围尽可能均匀地布置控制点,确保所测点均在已知点的覆盖范围内,尽量避免从一端向另一端无限制地外推,整体布置应符合GPS作业的要求。

(4)进行工程放样施工时 ,为了野外实时、准确地放样,内业应输入每个放样点的

设计坐标。

2.2 求定测区转换参数

在地方独立坐标系上实施城市测量,必然存在WGS-84坐标与地方独立坐标系之间的坐标转换问题。实时给出当地坐标是RTK作业的要求,因此,坐标转换工作显得尤为重要。按照总体规划和工程的需要,一般情况下是这样来求定测区转换参数的:以GPS静态方式在测区布设均匀分布的高等级GPS控制点,进而获得各点的WGS-84坐标和地方坐标系下的坐标 ,借助同一点所得到的两种坐标既可以求出转换参数。在操作中,为了提高转换参数的可靠性,一般选用4个以上的点实施观测与求解,得到多种点的匹配方案,完成转换参数的正确性和精度的检验。

2.3 RTK 施测

野外实施作业,在选定的控制点上安置基准站,并打开接收机输入点号、天线高和WGS-84的已知坐标,检查接收的GPS卫星数不得少于5颗,检查电台的发射指示灯是否正常,完成基准站设置。电台频率的选择上流动站与基准站电台频率应该相匹配,检查电台接收指示灯是否正常,检查接收卫星不少于4颗,此时,流动站可以开始对任务进行测量。

首先,对1～2个已知控制点实施联测,完成测量精度的评定,确定精度满足设计要求后,开始进行测量任务。GPS—RTK技术的数据处理比较简单,只要把外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统,直接传递到计算机内,再通过整理、分类和判断,最终形成文件就可以直接打印出来。

4提高(RTK)技术的精度分析

要采用 RTK 高程就必须做到: 求转换参数时测区要有一定数量的高等级并有经水准联测的控制点, 所选公共点不要远离测区并均匀分布在测区周围。要在不同时段分别观测检查其测量粗差, 并进行一定数量的已知点检验。

RTK技术能够实时地提供点位坐标和高程,也能够实时获知测量点位的精度,工作效率高。大量的工程实践表明,在作业过程中只要加强检核、采用对中误差较小的支架、远离无线电发射电台避免干扰,另外,避免多路经效应,GPS—RTK技术完全能够满足城市建设测量的需要。

5结语

GPS—RTK技术操作简便,而且其工作状态非常稳定,实现了快速而且准确地完成对待定点的坐标和高度的测量,其精度达到厘米级的高精度。是一种高效率、高精度的测量方法。非常适合与在城市空旷地区、村镇不太密集建筑区、街道上的测量,而且可在夜间实施测量;如果是在密集城区 实 施 测 量 ,发 现 GPS没 有 信 号 ,出 现 盲区,影响碎部测量进度时,借助于RTK增补导线点,用全站仪加以配合,实现外业的迅速完成。