JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

(宜興市荊邑測(cè)繪有限公司，江蘇 無錫 214200)

0 引言

隨著GNSS技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，基于JSCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)即江蘇省衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)已在全省范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)單基站型RTK相比全站儀的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已被我們所認(rèn)知，但它也有著先天缺陷。由于流動(dòng)站和基準(zhǔn)站是通過普通電臺(tái)或者GSM網(wǎng)進(jìn)行通信，在流動(dòng)站遠(yuǎn)離基準(zhǔn)站后，電臺(tái)信號(hào)不斷衰減，衛(wèi)星初始化的速度由此變慢，定位精度會(huì)隨之下降，這樣在測(cè)區(qū)范圍稍大的情況下不得不經(jīng)常搬換基準(zhǔn)站，累計(jì)誤差因此越來越大。顯而易見，單基站型RTK的使用約束條件太多，其已不能滿足當(dāng)今社會(huì)高精度、高效率的工程測(cè)量工作要求。為了代替單基站型RTK的美中不足之處，JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)適應(yīng)時(shí)機(jī)而產(chǎn)生，其具有無需基準(zhǔn)站、實(shí)時(shí)、全天候、信號(hào)穩(wěn)定、精度高、全省覆蓋等優(yōu)勢(shì)，大大提高了工程測(cè)量的效率。

1 JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK簡介

在介紹JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK之前，首先簡單介紹衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)(RTK)。RTK技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)發(fā)展的前身，它將現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信技術(shù)和GNSS兩種先進(jìn)技術(shù)充分集合起來，其構(gòu)成原理為：架設(shè)一臺(tái)全波長雙頻GNSS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站上的GNSS接收機(jī)對(duì)所有可見的衛(wèi)星進(jìn)行全天候的連續(xù)觀測(cè)，觀測(cè)的資料通過數(shù)據(jù)通信鏈及時(shí)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，流動(dòng)站亦接受來自基準(zhǔn)站的信息，根據(jù)衛(wèi)星相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)解算獲取到的位置，由此而得到移動(dòng)站的三維地理坐標(biāo)，同時(shí)能顯示實(shí)時(shí)定位的精度。

江蘇省衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)，以下簡稱“JSCORS”，JSCORS是在江蘇省全地域范圍內(nèi)布置多個(gè)分布均勻的、固定的而且全天候不間斷運(yùn)行的GNSS基準(zhǔn)站，充分利用計(jì)算機(jī)和互連網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信技術(shù)組成一個(gè)廣域基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)，GNSS經(jīng)過靜態(tài)的長時(shí)間相對(duì)定位方法來得到基準(zhǔn)站的站坐標(biāo)，無線傳輸設(shè)備再將觀測(cè)得到的資料實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，觀測(cè)數(shù)據(jù)先通過粗差剔除后再進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)解算，最后播發(fā)經(jīng)過檢驗(yàn)的改正信息(載波相位，偽距)給全省不同需求的用戶。JSCORS系統(tǒng)是一種高精度、快速獲取地理空間位置特征的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它的產(chǎn)生不但為我們提供了實(shí)時(shí)、全天候、全自動(dòng)的高精度時(shí)間和空間信息，同時(shí)建立和維持了一個(gè)連續(xù)的、動(dòng)態(tài)的城市測(cè)繪定位基準(zhǔn)框架，為城市的空間區(qū)域規(guī)劃、管理和領(lǐng)導(dǎo)決策產(chǎn)生了較深遠(yuǎn)的影響。

2 JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)為測(cè)繪行業(yè)的控制測(cè)量、各種比例尺地形圖測(cè)繪、水利、電力、公路、市政等工程放樣等都帶來了嶄新的測(cè)量方式，可同時(shí)向全省大量注冊(cè)用戶提供可靠性高且精度有保障的實(shí)時(shí)位置信息，實(shí)現(xiàn)了全省測(cè)量坐標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，工程測(cè)量的作業(yè)效率得到顯著提高，具體有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用。

2.1 控制測(cè)量

在控制測(cè)量中常規(guī)方法是利用全站儀、水準(zhǔn)儀采用布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)、三角網(wǎng)來施測(cè)，在選點(diǎn)時(shí)每個(gè)控制點(diǎn)之間必須兩兩通視，需要耗費(fèi)大量的人力和物力，而且精度也得不到保障，效率非常低下；GPS靜態(tài)測(cè)量由于在外業(yè)過程中不能實(shí)時(shí)顯示定位精度，內(nèi)業(yè)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)精度不夠必須返測(cè)。利用JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)控制測(cè)量，測(cè)一個(gè)控制點(diǎn)在幾秒鐘最多幾分鐘就可以完成，大大提高了作業(yè)速度與效率，而且能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度，通過與常規(guī)靜態(tài)觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，其測(cè)量精度符合規(guī)范規(guī)定。近年來，城市建設(shè)日新月異，早先布設(shè)的GPS各級(jí)控制點(diǎn)大都遭到了破壞，JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的出現(xiàn)使得重新布設(shè)GPS控制點(diǎn)更加方便快捷，大大減少了測(cè)量標(biāo)志的保護(hù)和修復(fù)費(fèi)用，目前其已在水利、公路、市政等工程控制測(cè)量、輸電線路工程測(cè)量以及城市基礎(chǔ)控制測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省了費(fèi)用。

2.2 地形測(cè)量

在常規(guī)地形測(cè)量開展前，首先需要布設(shè)圖根控制點(diǎn)，也就是在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)高一等級(jí)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上來加大布設(shè)次級(jí)控制點(diǎn)的密度，之后再根據(jù)加密的圖根控制點(diǎn)利用常規(guī)測(cè)量儀器進(jìn)行碎部點(diǎn)、地形地貌點(diǎn)的采集，這種方法一般要求2～3人才能完成，而且要求測(cè)站與地形地貌點(diǎn)之間必須兩兩通視，在后期拼圖時(shí)如果精度超出規(guī)范規(guī)定還得去返測(cè)，這種方法效率非常低下，而且費(fèi)工費(fèi)時(shí)。利用JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)不要求碎布點(diǎn)之間相互通視，在沒有建筑和樹木遮擋的開闊地帶測(cè)量僅需一人現(xiàn)場(chǎng)操作，在隨機(jī)手簿中記錄下地物點(diǎn)的編碼，就可實(shí)現(xiàn)快速、高精度地采集到所要采集點(diǎn)的坐標(biāo)，外業(yè)完成后，下載數(shù)據(jù)到電腦中再利用專業(yè)的測(cè)圖軟件比如南方測(cè)繪CASS、清華山維EPS進(jìn)行編繪，就可以獲取到各種比例尺的地形圖以及專題地圖。

2.3 放樣測(cè)量

放樣測(cè)量是工程測(cè)量的一個(gè)應(yīng)用分支。放樣測(cè)量的傳統(tǒng)方法是通過利用數(shù)學(xué)上的解析法和關(guān)系距離法來進(jìn)行放樣，如采用經(jīng)緯儀的方向交會(huì)放樣法、全站儀的邊角放樣法(角度和距離)等，它們都要求儀器和放樣點(diǎn)之間必須通視良好，通常需要2～3人協(xié)助操作才能將某個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位放樣出來，此種方法需要多次來回移動(dòng)棱鏡至目標(biāo)點(diǎn)位，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中效率非常低下。利用JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行放樣測(cè)量時(shí)，僅僅需要1個(gè)人扛著GPS，只需要放樣前在隨機(jī)的手簿中輸入點(diǎn)位坐標(biāo)，連接上JSCORS網(wǎng)絡(luò)后，手簿屏幕上有箭頭指示偏移方位和偏移量，方便迅速找到放樣點(diǎn)位，直到滿足放樣精度要求為止。此種放樣方式精度高且誤差不會(huì)累計(jì)，通過坐標(biāo)直接進(jìn)行放樣，大大提高了放樣測(cè)量的效率。

2.4 其他方面的工程測(cè)量

其他方面的工程測(cè)量比如城市地下管線測(cè)量、建構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量、航空攝影像控點(diǎn)測(cè)量等，JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)都可以利用其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。

2.5 應(yīng)用小結(jié)

通過以上應(yīng)用的介紹，總結(jié)出JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有：①省去了購買基準(zhǔn)站的費(fèi)用，用戶僅需1臺(tái)流動(dòng)站就可實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè)的模式。②相比傳統(tǒng)的電臺(tái)基站方式，JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)縮短了衛(wèi)星初始化的時(shí)間，大大擴(kuò)展了測(cè)量作業(yè)范圍。 ③用戶使用起來方便快捷，并可全天候作業(yè)，顯著提高了作業(yè)效率。④擁有完善的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，并提供遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，由此實(shí)現(xiàn)了全省用戶的數(shù)據(jù)共享。

3 結(jié)語

JSCORS網(wǎng)絡(luò)RTK具有操作簡便、高精度、高效率、24 h全天候應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，其不僅在操作方法上還是在可靠性方面都滿足工程測(cè)量的要求。在使用中，我們發(fā)現(xiàn)其在衛(wèi)星信號(hào)較弱的測(cè)區(qū)(建筑物密集區(qū)、樹林區(qū)、磁場(chǎng)區(qū)、)應(yīng)用時(shí)，由于接收衛(wèi)星數(shù)量少初始化變慢，固定解難以鎖定，因此，我們要充分利用其優(yōu)勢(shì)，采用與傳統(tǒng)測(cè)量相結(jié)合的方法，高效率、高精度地完成各種工程測(cè)量任務(wù)。