GPS—RTK技術(shù)在像片控制測量中的應(yīng)用

張傳忠 楊淑靈 陳雪梅

摘 要：隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，GPS開始被廣泛地應(yīng)用在各個測繪領(lǐng)域，而RTK技術(shù)是一種定位更加精準(zhǔn)的測量方法，因此它的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的又一大突破，為各種控制測量提供了新的思路。其不僅能達(dá)到像控點的精度要求，還能減少測量用時，與常規(guī)方法相比具有很大的優(yōu)越性，展示了RTK在航測中的廣泛應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；像控點測量；基準(zhǔn)站；轉(zhuǎn)換參數(shù)

1 像控點測量方法

①導(dǎo)線法。較長路線采用復(fù)合導(dǎo)線；短距離通常采用支導(dǎo)線法。②線形鎖。③交會法。當(dāng)已知點為三個時，采用前方交會或側(cè)方交會；已知點為四個時，可以采用后方交會。④引點法。如果在測量時通視不佳則可以選擇引點法。

高程控制點根據(jù)地形條件可以采用：①高程導(dǎo)線；②測圖水準(zhǔn)和經(jīng)緯儀水準(zhǔn)；③三角高程路線；④獨立交會高程點。

上面的幾種像片控制點的測量方法，是傳統(tǒng)的測量方法，因此在實際應(yīng)用中難免會受到一些限制，具體體現(xiàn)在：①由于高等級的控制點成果比較少，所以在測量時，測量工作非常困難。②由于大部分像控點一般都是處在通視條件不好的位置，因此在測量之前必須做相應(yīng)的輔助性工作，使測量周期延長，同時增加了測量成本。③在通視條件不好的地區(qū)，在一天之內(nèi)可以完成測量的點非常少，因此前面的幾種測量方法由于測量時間長，過程繁瑣，無法滿足工程測量的用時要求。

2 RTK技術(shù)原理

RTK技術(shù)的原理是：首先在確定點上布置一臺GPS接收機(jī)，其目的之一是作為基準(zhǔn)站，同時將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)存入GPS控制手簿中。還要另外設(shè)置幾臺GPS接收機(jī)，其目的是作為流動站?；鶞?zhǔn)站和流動站同時接收衛(wèi)星信號，基準(zhǔn)站接收的信號會傳輸?shù)搅鲃诱荆鲃诱緦⒔邮盏男盘栆约盎鶞?zhǔn)站傳過來的信號一起再傳輸?shù)娇刂剖植局?，然后對這些信號進(jìn)行實時差分及平差處理。通過比較實時得到的坐標(biāo)、高程、實測精度與預(yù)想中的指標(biāo)相比較，如果達(dá)到了測量精度的要求，控制手簿將會對測量成果作出評價，并提示測量人員是否接受此次測量成果，測量人員接受成果之后，繼而將所測的坐標(biāo)、高程、精度都記錄下來。

GPS-RTK技術(shù)測量示意圖

3 技術(shù)要點

3.1 基準(zhǔn)站的選擇

在利用RTK技術(shù)進(jìn)行定位測量時，在選擇基準(zhǔn)站時，應(yīng)確保流動站與基準(zhǔn)站相隔的距離不能過大，理論范圍是5～10km。為了使流動站更好地接收來自基準(zhǔn)站的信號，兩者之間的天線應(yīng)該滿足“準(zhǔn)光學(xué)通”。在平坦的地區(qū)利用RTK技術(shù)測量，往往可以成功的完成測量的工作，但是在一些地形復(fù)雜的地區(qū)，RTK技術(shù)則很難被實施。

另外為了提高各點與基準(zhǔn)站之間的距離，就要讓其能夠準(zhǔn)光學(xué)通視。在實際測量中，可以事先在測區(qū)內(nèi)布置若干個控制點，在這些控制點上再架設(shè)基準(zhǔn)站，為了避免衛(wèi)星信號受測區(qū)上空各種無線電的干擾，可以通過提高天線的架設(shè)高度來實現(xiàn)。

基準(zhǔn)站和流動站的選擇

3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解

在利用RTK技術(shù)測量時，假設(shè)選取的坐標(biāo)系是北京54坐標(biāo)系，由于流動站獲取的各種坐標(biāo)參數(shù)實際是高斯平面坐標(biāo)，因此要對轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求解。求解的方法具體有如下幾種。①把帶有控制點的WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)結(jié)合起來，建立一種關(guān)系，然后對參數(shù)進(jìn)行求解。②測量人員可以提前通過GPS的控制測量，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而實現(xiàn)對兩個不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化。③通過投影方式來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

上述三種方法是較為常見的求解方法，現(xiàn)對①方法進(jìn)行具體論述。1）在利用RTK技術(shù)進(jìn)行定位測量時，基準(zhǔn)站往往設(shè)置在已知的控制點上，于是該點的WGS-84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)都是已知的，然后把這兩個坐標(biāo)輸入到控制手簿中，就可以非常容易的獲得轉(zhuǎn)換參數(shù)。此法是在無WGS-84坐標(biāo)成果的情況下使用的一種方法?；鶞?zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)通過單點定位得到，再用流動站到控制點上去采集WGS-84坐標(biāo)，然后應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取。2）在一些地形復(fù)雜的區(qū)域，由于并沒有合適的控制點來設(shè)置基準(zhǔn)站，這個時候就可任意的設(shè)置基準(zhǔn)站的位置，即假想一個基準(zhǔn)站的北京54坐標(biāo)，其WGS-84坐標(biāo)可以直接從測量手簿里讀取出來，然后再采集各個控制點和流動站的WGS-84坐標(biāo)。由于所有的坐標(biāo)均是假想而來的，因此在對轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求解時，基準(zhǔn)站就不出現(xiàn)在參數(shù)的求解過程中。

3.3 RTK作業(yè)前的檢驗

RTK測量的可靠性取決于數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動站的觀測環(huán)境。在測量時部分?jǐn)?shù)據(jù)信息由于受到干擾被暫時的遮掩起來，還有部分?jǐn)?shù)據(jù)信息在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生傳輸錯誤造成了誤差，因此在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量時，真正可以利用的數(shù)據(jù)并不多，因此在測量之前，必須要對數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動站的觀測環(huán)境進(jìn)行檢驗。在測量工作開始之前，要對基準(zhǔn)站和流動站的各種設(shè)備的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行檢查，通過反復(fù)的檢查，觀察是否存在設(shè)置問題；觀測窗口的狀態(tài)檢驗、衛(wèi)星數(shù)量要求、衛(wèi)星高度角要求、GDOP值等都需要提前檢驗。通過這些檢查，不僅可以發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)站和流動站中是否存在一些可以避免的設(shè)置錯誤，還可以檢驗RTK技術(shù)的實際作業(yè)情況是否滿足像控點的精度要求。

4 結(jié)束語

隨著GPS-RTK技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其在測繪領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)越性，因此RTK技術(shù)是一種非常實用的測量技術(shù)。RTK技術(shù)在測量上，操作并不復(fù)雜，測量人員不需要具備非常專業(yè)的測量知識就能完成測量工作。但是必須要認(rèn)識到，在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量時，對基準(zhǔn)站的準(zhǔn)確選擇非常的關(guān)鍵。在測量的時候，要做好作業(yè)前的檢驗工作，保證數(shù)據(jù)鏈的傳輸質(zhì)量和流動站的觀測環(huán)境滿足測量要求，避免衛(wèi)星信號受測量區(qū)域上空各種無線電的干擾。

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