校園大比例尺地形圖更新測繪技術研究

陳榮

摘? 要：與傳統的導線測量比較，RTK圖根控制測量自動化程度高，實時提供經過檢驗的成果資料，無需數據后處理。擁有彼此不通視條件下遠距離傳遞三維坐標的優勢，并且不像導線測量那樣會產生誤差累積，定位精度高，數據安全可靠。該文基于GPS-RTK和全站儀相結合的方法，探討了校園大比例尺地形圖更新測繪技術。

關鍵詞：GPS-RTK? 控制測量? 精度

中圖分類號：P217 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0056-02

隨著衛星定位技術的快速發展，人們對快速高精度位置信息的需求也日益強烈。而目前使用最為廣泛的快速高精度定位技術就是RTK（實時動態定位：Real Time Kinematic），RTK技術的關鍵在于使用了GPS的載波相位觀測量，并利用了參考站和移動站之間觀測誤差的空間相關性，通過差分的方式除去移動站觀測數據中的大部分誤差，從而實現高精度（分米甚至厘米級）的定位。它的出現為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。

1? RTK概論

1.1 RTK的工作原理

RTK是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的厘米級精度的三維定位結果。RTK定位測量通常是由一個基準站和一個或多個流動站組成，接收機之間建立實時數據通信。開始作業時，流動站首先依次在兩個或兩個以上已知點上進行測量，通過實時數據傳輸，和基準站觀測數據進行差分處理，得到流動站與基準站之間的高精度GPS基線向量。同時，利用已知點之間GPS基線向量（間接基線）及已知坐標數據，求得GPS三維基線向量轉換到當地坐標系統三維基線向量的轉換參數，及基準點的當地坐標，這個過程稱為初始化。初始化完成后即可開始測量。流動站到待測點上，通過與基準站觀測數據的實時差分處理，求得基準站到流動站的高精度的當地坐標系統三維坐標差。

1.2 RTK測量系統的組成

RTK測量系統一般由以下3部分組成：GPS接收設備、數據傳輸設備、軟件系統。數據傳輸系統由基準站的發射電臺與流動站的接收電臺組成，它是實現實時動態測量的關鍵設備。其基本組成至少需要一個基準站和一個流動站。

2? RTK測量實例

2.1 測區范圍概況

測區位于廈門市思明區廈門城市職業學院校園內，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，溫和多雨，年平均氣溫在21℃左右，冬無嚴寒，夏無酷暑。年平均降雨量在1200mm左右，每年5～8月份雨量最多，風力一般3～4級，常向主導風力為東北風。校區的規劃、智慧校園的開展及土方平衡的計算必須有大比例尺地形圖的數據支持。在進行測量工作前，收集了測區相應的資料。收集到測區范圍內及其周邊41個I級導線點成果（高程為三等水準成果）。

采用的主要儀器設備主要有UnistrongG970高精度GNSS測量系統、蘇一光RTS332R6全站儀3臺、筆記本電腦3臺等。

2.2 RTK測量的具體步驟

技術路線如圖1所示。

（1）架設基準站。

在進行RTK圖根測量中，首先進行基準站假設，基準站架設點必須滿足以下要求。

①基準站周圍要視野開闊，衛星截止高度角應超過15°，周圍無信號發射物（大面積的水域、大型建筑物等），以減少多路徑效應干擾，并且要盡量避開交通要道、過往行人的干擾。

②基準站應盡量架設于測區內相對制高點上，以方便傳播差分改正信號。

③基準站要遠離微波塔、通信塔等大型電磁發射源200m外，要遠離高壓輸電線、配電線、通信線50m外。

④RTK在作業期間，基準站不能移動或者關機重新啟動，如果重新啟動必須進行重新校正。

⑤基準站連接必須正確，注意蓄電池的正負極。

（2）流動站設置。

1個流動站只需1名測量員通過手簿進行測量操作。連接好流動站接收機、天線、測桿后，先進行測量類型、電臺的配置，使其與基站無線電連接，輸入流動站的天線高，輸入觀測時間、次數，設置機內精度，機內精度指標預設為點位中誤差±1.5cm，高程中誤差±2.0cm，PDOP<6。

（3）校正測量。

由于基準站設置于未知點上，因此必須對已知點進行校正測量，才能在手簿上求解出WGS-84坐標與當地坐標系之間的轉換參數。校正點的數量視測區的大小而定，一般取3～6點為宜。在手簿中輸入校正點的當地坐標，流動站置于校正點上測量出該點的WGS-84坐標，將所選的校正點逐一測量后，通過手簿上的點校正計算即可求解出轉換參數。點校正測量結束后，先在已知點上測量，檢查轉換參數無誤時才能進行新的測量。

（4）圖根點控制測量。

測量作業前在測區一定距離范圍內找2個已知點，用三腳架對中整平儀器，觀測得到92廈門坐標，并與已知點坐標比較，X、Y的分量較差應在3cm內，垂直分量較差應在4cm內。當作業結束時，應再對這2個已知點采用上述方法進行檢核。測量手簿設置控制點的單次觀測的平面收斂精度（H）應≤±2cm;高程控制點測量設置高程收斂精度（V）應≤±3cm。每測回的時間間隔大于60s。

自動觀測數20次，采樣間隔1s，取各次測量的中數作為每測回的成果;各測回的平面坐標較差不大于4cm，高程較差不大于4cm。以6個測回的數據求平均數作為最后的成果。

（5）細部測量。

采用RTK技術進行測圖時，僅需一人背著儀器在要測的細部點上工作1～2s并同時輸入特征編碼，通過電子手簿記錄，由專業測圖軟件就可以輸出所要求的地形圖，大大提高了測圖的工作效率。

對測區內衛星信號較好的地區，可利用RTK直接采集細部點;對個別隱蔽信號不好的細部點，可利用事先布設的城市三級點，用全站儀進行采集。

3? 精度分析

（1）控制點成果應進行100%的內、外業檢測，平面控制點外業檢測采用相應等級的全站儀測量邊長和角度等方法進行，高程控制點高差外業檢測采用相應等級的三角高程方法進行。

經檢查，邊長相對中誤差分別為1/42637和1/65561，CORS所做控制點精度完全滿足精度要求，結果如表1所示。

（2）由于細部點數量較龐大，不可能對每個點都做檢查，只能抽一定數量的點進行檢查。檢查的方法有兩種：一是用全站儀對細部點測量，進行坐標比對;二是采用RTK重新對該點進行采集，進行坐標比對。

經檢驗，細部點坐標ΔX大較差1.9cm，最小較差0.4cm;ΔY最大較差2.8cm，最小較差0.6cm，完全滿足細部測量的精度要求。

4? 結語

（1）RTK圖根控制測量與傳統的導線測量比較，RTK圖根控制測量自動化程度高，實時提供經過檢驗的成果資料，無需數據后處理。

（2）擁有在彼此不通視條件下遠距離傳遞三維坐標的優勢，定位精度高，數據安全可靠。

（3）精度達到圖根點等級要求，而且誤差分布均勻，不存在誤差積累問題。

（4）GPS-RTK操作簡單，作業速度快，勞動強度低，節省了外業費用，提高了勞動效率。

綜上所述，GPS-RTK測量的精度完全能滿足圖根控制測量的要求，與傳統控制測量比較，GPSRTK測量作業效率高，定位精度高，數據安全可靠，作業不受通視條件影響、單站測量控制范圍廣、操作簡單，能有效減少因地形復雜帶來的繁重工作量，顯現出RTK的作業優勢。

參考文獻

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