RTK测量技术在基础控制测量的应用与体会

黄良 饶烨

1 概述

随着测绘技术的发展,GPS测量技术的应用更加广泛,从常规的静态(快速静态)测量在高等级控制网到采用RTK技术应用于工程测量领域。但如何代替常规导线施测一级导线点,一直是一个有争议的问题。本文结合某测区采用静态GPS和RTK测量技术施测一级导线点的结果对比,认为通过采取一定的观测措施,采用RTK测量技术施测一级导线点,其结果完全可以满足城市测量规范中一级导线的精度要求,与传统导线测量相比能够极大提高工作效率。

2 RTK测量原理

RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的,基准站通过数据链实时将采集的载波相位观测量及测站坐标信息一同发送给流动站,流动站在接收GPS卫星载波相位的同时,接收来自基准站的载波位置信息,并组成相位差分观测值进行实时处理,实时给出厘米级的定位结果。

3 RTK测量技术施测一级导线点

在已知点设置GPS接收机作为基准站,输入基准站坐标和转换参数等信息,启动基准站,其他GPS接收机作为流动站架设在若干待测点上,输入和基准站一样的转换参数等数据,开始RTK测量。流动站接收到来自基准站一样的转换参数等数据,开始RTK测量。流动站接收到来自基准站和GPS卫星的信息后,流动站自动求解整周模糊度进行初始化,初始化成功后可实时求解出流动站的厘米级坐标。

4 坐标转换参数的解算

GPS卫星观测采用的坐标系统为世界大地坐标系(WGS-84),而城市测量一般采用地方平面直角坐标系,需要求解两套坐标系统的转换参数。解算坐标转换参数的方法有两种:第一种是若测区已进行过静态GPS测量,可以直接将控制点的WGS-84坐标和地方坐标直接输入RTK手簿求解转换参数。第二种方法是流动站逐一到各个已知点上先采集WGS-84坐标,再输入对应的地方坐标,通过点校正拟合出转换参数。本测区我院刚布设过静态GPS测量,故此采用第一种办法直接求解转换参数。

本测区共布设了20个静态GPS点,从中选择分布均匀的12个点作为求解参数使用,其余8个点作为检校点位精度使用。

5 RTK测量技术要求

为保证RTK作业精度,提高成果可靠性,在作业过程中注意了以下几个方面:

1)基准站位置选择。用电台进行数据传输时,基准站应选在测区相对较高的位置,用移动通信进行数据传输时,基准站必须选择在测区移动通信信号接收良好的位置。

2)流动站技术要求。RTK流动站观测时应采用三角架或强制对中杆,确保定位瞬间处于水平静止状态,每次观测历元数不小于15个,采样间隔为1 s,有效观测卫星数不少于5个,PDOP值不大于6。

3)数据采集技术要求。每个流动站要求初始化二次观测,水平残差和垂直残差小于2 cm,取两次中数作为最终结果。

6 RTK测量精度分析

1)检查测区内参与坐标参数转换的控制点残差。水平残差值在 0.004～0.015之间,垂直残差值在 0.01～0.021之间,表明坐标转换参数拟合精度较高。8个未参与求参的已知点坐标与RTK测量坐标相比,最大误差Δx=0.017 m,Δy=0.012 m,精度良好。

2)采用不同测量手段取得的坐标比较。为分析RTK测量点的真实精度,本测区随机抽取了24个RTK点采用静态GPS观测组成静态GPS网,坐标平差结果和RTK成果比较,最大误差Δx=0.019 m,Δy=0.016 m,大部分点位误差在1 cm 内。

3)RTK高程与四等水准高程比较。为分析RTK测量点的高程精度,本测区随机布设了四条四等水准附合线路,共联测RTK测量点52个,其高程互差呈现偶然性,最大偏差0.024 m,最小为0.007 m。

4)分析结果。从以上数据可以看出,RTK测量点的平面坐标精度完全可以满足一级导线点的精度要求,高程精度只要高程点分布均匀,密度适中,可以达到四等水准的精度要求。

7 结语

RTK技术施测一级导线与传统导线方式、GPS静态测量方式相比,作业效率高,精度符合要求。只要在作业过程中采取有效措施,严格按操作规程作业,加强成果复检,完全可以替代常规导线或静态GPS方式施测一级导线点。

[1]周忠漠.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社,2000.

[2]陈建兵,王 俊.浅谈GPS RTK在地形测量中的应用[J].山西建筑,2008,34(14):359-360.