基于ＧＰＳ－ＲＴＫ應(yīng)用下的地籍平面控制測(cè)量技術(shù)

劉　荔

[摘要]地籍平面控制測(cè)量技術(shù)是在地籍測(cè)量區(qū)內(nèi),依據(jù)國(guó)家等級(jí)控制點(diǎn)選擇若干控制點(diǎn),逐級(jí)測(cè)算其平面位置的過(guò)程,積極推進(jìn)GPS-RTK技術(shù)在地籍平面控制測(cè)量中的應(yīng)用,可以極大地推進(jìn)城鎮(zhèn)全解析的數(shù)字化地籍測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)城鎮(zhèn)地籍信息管理的建設(shè)和水平的提高。

[關(guān)鍵詞]地籍測(cè)量GPS-RTK技術(shù)

中圖分類號(hào):TN96文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0710120-01

一、應(yīng)用GPS- RTK技術(shù)的原則

1.為保證衛(wèi)星的連續(xù)觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量,要求測(cè)站上空盡可能開(kāi)闊,在10°～15°高度角以上不能有成片的障礙物。2.為減少各種電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾,在測(cè)站周圍200m內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源,如大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。3.為減少多路徑效應(yīng)的影響,測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形、地物,如高層建筑、成片水域等。4. 為便于以后觀測(cè)作業(yè)和應(yīng)用,測(cè)站應(yīng)選在交通便利,上點(diǎn)方便的地方。5. 為研究RTK測(cè)量中隨距離而產(chǎn)生的誤差,在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)控制點(diǎn)間地籍平面距離上有一定長(zhǎng)度以保證能夠用來(lái)研究RTK的精度變化情況。

綜上,在現(xiàn)有的工程測(cè)量方法中,靜態(tài)GPS測(cè)量和精密導(dǎo)線測(cè)量是獲取較高精度點(diǎn)位坐標(biāo)和高精度基線的測(cè)量方法。而網(wǎng)形的選擇標(biāo)準(zhǔn)要求既有短邊進(jìn)行RTK校正的使用,也要有長(zhǎng)邊用以控制整個(gè)地籍平面網(wǎng)的穩(wěn)定性。

二、GPS技術(shù)應(yīng)用中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解

在GPS靜態(tài)測(cè)量中,不同坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是在數(shù)據(jù)后處理時(shí)進(jìn)行的。而對(duì)于RTK測(cè)量,要求實(shí)時(shí)得出待測(cè)點(diǎn)在實(shí)用坐標(biāo)系(1980年西安坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系等)中的坐標(biāo),因此,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題就顯得尤為重要。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法,一般是在RTK作業(yè)前首先在測(cè)區(qū)做一定數(shù)量的靜態(tài)GPS控制點(diǎn),與地方坐標(biāo)系的控制點(diǎn)聯(lián)測(cè),以同時(shí)獲取GPS點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo),然后利用后處理軟件或GPS控制器內(nèi)置的實(shí)時(shí)處理軟件求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。如果測(cè)區(qū)內(nèi)的已知控制點(diǎn)已經(jīng)有地方坐標(biāo)系坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)系坐標(biāo),則可直接利用隨機(jī)軟件求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)所使用的已知控制點(diǎn)(通常稱作基準(zhǔn)點(diǎn))的精度、密度及分布狀況對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解質(zhì)量有著直接影響。因此,所選定的基準(zhǔn)點(diǎn)要求精度要高,并且應(yīng)均勻分布在測(cè)區(qū)周圍。基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量視測(cè)區(qū)的大小一般取3～6點(diǎn)為宜。一般地,在求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí),應(yīng)采取不同基準(zhǔn)點(diǎn)的匹配方案,用不同的計(jì)算方法求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù),經(jīng)比較后選擇殘差較小、精度較高的一組參數(shù)使用。

由于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解精度與已知點(diǎn)兩套坐標(biāo)的精度和區(qū)域內(nèi)點(diǎn)位的分布有關(guān),因此坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)是有區(qū)域性的,它僅適用于已知點(diǎn)所圈定的區(qū)域和臨近地區(qū),其外推精度明顯低于內(nèi)插精度。因此,在一個(gè)測(cè)區(qū)求解的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)不能直接應(yīng)用到其它測(cè)區(qū)。

三、GPS-RTK測(cè)量中的一般要求

為了保證RTK測(cè)量的精度、速度(初始化時(shí)間)和可靠性,除了正確求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、合理設(shè)置基準(zhǔn)站和限制作業(yè)半徑外,在RTK測(cè)量中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(一)觀測(cè)衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度要高。在進(jìn)行坐標(biāo)解算時(shí),所采用的衛(wèi)星數(shù)越多,分布越均勻,則PDOP值越小,RTK的精確性和可靠性越高,且初始化的時(shí)間也越短。因此,一般情況下,在接收衛(wèi)星數(shù)保持5顆以上,且PDOP<6時(shí),才能進(jìn)行RTK測(cè)量。

(二)作業(yè)員的責(zé)任心要強(qiáng)。作業(yè)員的專業(yè)水平、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心對(duì)RTK成果的精確性和可靠性有著嚴(yán)重的影響。作業(yè)時(shí),接收機(jī)的對(duì)中、整平、天線高的量取及輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)及天線高等數(shù)據(jù)的任何誤差,都將影響RTK測(cè)量的全部坐標(biāo)。因此,要求作業(yè)員必須具有強(qiáng)烈的責(zé)任心,認(rèn)真嚴(yán)格地按規(guī)程操作,另外,對(duì)儀器基座和測(cè)桿上的水準(zhǔn)器等必須定期嚴(yán)格校正,以避免系統(tǒng)誤差的影響。

(三)觀測(cè)成果要注意復(fù)核。RTK測(cè)量具有顯著的實(shí)時(shí)、快捷等優(yōu)點(diǎn),但其初始化(整周模糊值)的置信度通常為95%～99%,且作業(yè)中缺乏檢核條件,個(gè)別點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)粗差。因此,為了保證RTK的實(shí)測(cè)精度和可靠性,作業(yè)中必須注重成果的復(fù)核。成果的復(fù)核分為作業(yè)前復(fù)核和作業(yè)中復(fù)核。作業(yè)前復(fù)核是指在RTK作業(yè)前,先在已知點(diǎn)上檢測(cè),新測(cè)坐標(biāo)與已知坐標(biāo)較差符合要求后,才能進(jìn)行RTK測(cè)量;作業(yè)中復(fù)核一般是指在作業(yè)中采用不同起算點(diǎn)測(cè)定部分重合點(diǎn),或在同一點(diǎn)上采用兩次觀測(cè)法(失鎖或關(guān)機(jī))觀測(cè)。

(四)保證測(cè)量精度。用RTK方法進(jìn)行控制測(cè)量時(shí),為了保證測(cè)量成果的精確、可靠,宜采用多歷元的觀測(cè)結(jié)果;同時(shí),觀測(cè)時(shí)應(yīng)使用三腳架固定移動(dòng)站的天線,進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)中、整平,并遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源和大面積的信號(hào)反射物。但是由于受衛(wèi)星信號(hào)、接收機(jī)狀態(tài)、測(cè)站周圍環(huán)境及儀器操作的影響,RTK定位有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真,其成果不可能100%的可靠。因此,在作業(yè)中,要根據(jù)RTK技術(shù)的特點(diǎn)及測(cè)區(qū)狀況,采取有效措施,嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè),并加強(qiáng)成果的復(fù)核,以確保RTK成果的精確性和可靠性。

四、GPS-RTK在地籍測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例分析

以臨沂市城區(qū)某地籍測(cè)量工程中GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用為例。其作業(yè)過(guò)程入下:

(一)基準(zhǔn)站的設(shè)置。選取精度高、可靠性好的城市基本控制網(wǎng)點(diǎn)作為基站。GPS基準(zhǔn)站必須遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源(如微波站、尋呼臺(tái)發(fā)射塔、變電站、高壓線、電視臺(tái)等);同時(shí),RTK的作業(yè)半徑控制在5km以內(nèi),為了減少多路徑效應(yīng)的影響,基準(zhǔn)站周圍應(yīng)無(wú)明顯的大面積的信號(hào)反射物(如大面積水域、大型建筑等);另外,要求基準(zhǔn)站電臺(tái)天線和移動(dòng)站天線之間無(wú)大的遮擋物(如高層建筑物、高山等),且天線應(yīng)盡量設(shè)置高一些,以提高數(shù)傳電臺(tái)的傳輸距離,能清晰地接受基準(zhǔn)站發(fā)出的數(shù)據(jù)。

(二)實(shí)施測(cè)量。用兩套GPS-RTK接收機(jī)作為流動(dòng)站進(jìn)行測(cè)量,流動(dòng)站在第一次測(cè)量時(shí),在一已知點(diǎn)上作RTK測(cè)量,其測(cè)量結(jié)果與已知點(diǎn)進(jìn)行比較,從而檢查RTK系統(tǒng)是否正常工作及基準(zhǔn)站坐標(biāo)輸入是否正確。最后將獲得的數(shù)據(jù)處理后錄入計(jì)算機(jī),可及時(shí)、精確地獲得界址點(diǎn)定位數(shù)據(jù)信息,準(zhǔn)確地制作宗地圖等。

五、結(jié)論

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)量具有其他儀器不能比擬的優(yōu)點(diǎn),具有全天候、精度高、無(wú)需通視等特點(diǎn)。但在影響GPS信號(hào)接收的遮蔽地帶,可以再用全站儀、測(cè)距儀等測(cè)量工具進(jìn)行細(xì)部測(cè)量以彌補(bǔ)GPS-RTK測(cè)量的不足。

隨著RTK測(cè)量精度的提高其應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步擴(kuò)大。我們可以期待未來(lái)在大區(qū)域的地面沉降測(cè)量、建筑物變形監(jiān)測(cè)、精密設(shè)備的安裝等諸多方面都將采用RTK技術(shù)。RTK的應(yīng)用與研究必將進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

參考文獻(xiàn):

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