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GPS-RTK测量技术应用方向

发布日期:2020-03-21  浏览次数:255
 GPS-RTK打破了传统的测量模式,具有精度均匀、效率高、实时性等优点。和常规测量相比它不需要遵循分级布网、逐级控制的原则,从而简化了控制测量的繁锁工作,而且在地物障碍造成的难通视地区,只要能满足它的基本工作条件,GPS-RTK就能轻松快速的进行高精度定位作业。GPS-RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。它不但打破了内外业的界线,减少了测量工作流程,而且从首级控制到最终成图,实行一体化作业,从而大大减轻了室外作业的强度,缩短了成图周期。

  1.GPS-RTK测量的工作原理

  GPS-RTK测量系统一般由GPS接收设备、数据传输设备、软件系统等三部分组成。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,其基本思想是: 在基准站上设置1台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果,便可监测基站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况,实时地判定解算结果是否成功,从而减少冗余观测量,缩短观测时间。

  2.GPS-RTK的作业流程

  2.1收集资料

  首先收集测区的控制点资料,包括坐标系及控制点;外业踏勘,视其控制点是否能作为基准点。

  2.2求定测区转换参数

  计算测区的转换参数,需已知点至少3个以上,且分别是WGS-84地心坐标、西安80坐标或地方坐标。该点最好选在测区四周及中心,均匀分布,能有效地控制测区。为了检验转换参数的精度和可靠性,最好利用最小二乘法选三个以上的点求解转换参数。GPS-RTK的三种常规校正方法(单点校正、多点校正、参数校正)。参数校正的坐标和高程精度相对较高且其精度较均匀,多点校正的精度及其均匀性次之,单点校正的精度及其均匀性均较差。

  2.3基准站的安置和测定

  基准点的安置是顺利实施GPS-RTK的关键程序之一。它的安置应满足下列条件:有正确的已知坐标;为了提高GPS测量数据的可靠性,选点时最好选在电磁波干扰比较少的地方,以保证数据传输的可靠性;周围不产生多路径效应的影响及没有其它干扰源,以防数据链丢失。

  2.4野外作业

  首先将测区坐标系间的转换参数输人到基准站GPS接收机实时动态差分的软件系统中,然后将GPS接收机安置在基准点上,打开接收机,输人基准点地方坐标(或西安80坐标)和天线高,GPS接收机通过转换参数将基准点的地方坐标(或西安80坐标)转换成WGS-84坐标,基准站同时连续接收可视卫星信息,并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。流动站GPS接收机在跟踪卫星信号的同时,接收来自基准站的数据,进行处理后获该点的WGS-84坐标,再通过测区转换参数将WGS-84转换为地方坐标(或西安80坐标),并实时显示。

  3.GPS-RTK技术在地籍测量中的应用及作业精度分析

  地籍测量的目的是为了规范城镇地籍工作,建立健全地籍管理制度,加强土地管理,建立动态监管体制,为城镇建设、规划提供科学依据。由于GPS-RTK技术具有布点灵活、全天候观测、观测及计算速度快、精度高,并且不受外界条件的影响。使GPS-RTK技术在城镇地籍控制测量中得到了广泛的应用。

  3.1GPS-RTK技术在地籍测量中的应用

  3.1.1各种控制测量

  常规的地籍控制测量采用三角网、导线网方法来施测,这些测量方法要求相邻控制点之间必须通视,技术规范对导线的长度、图形都有相应的要求。而且,在外业测设过程中不能实时知道导线的精度,如果测设完成后,回到内业进行平差处理后,发现测量精度不符合规范要求的,还必须返工重测。GPS-RTK技术解决了常规控制测量中的这些问题,这种方法在测量过程中不要求点与点之间的通视,不要求进行导线平差,对控制点之间的图形、边长也没有什么要求。这样可以大大提高作业效率。在地籍测图和勘测定界工作中,如果把RTK用于控制测量,布设测图控制网,不仅可以大大减少人力强度、节省费用,而且大大提高工作效率。在应用GPS-RTK布设控制网前。应采用GPS-RTK的点校正功能求出测区WGS-84坐标与80或54坐标的转换参数,以避免投影变形过大,得不到更精确的控制点坐标成果。

  3.1.2地籍碎部测量

  传统的碎部测量一般是根据测区已有的图根控制点,利用平板仪测图或使用全站仪测图,这些方法作业时要求测站点和被测的周围地物地貌等碎部点之间一定要通视,而且一台仪器至少要求2-3人同时进行作业。采用RTK技术进行测图时,不要求通视,架设好基准站后,仅需一人拿着仪器便可以开始测量。用RTK技术测定点位不要求点间通视,仅需一人操作,便可完成测图工作,大大提高了测图的工作效率。

  3.1.3放样

  放样是测量的一个应用分支,在地籍测量中和工程施工中经常使用。它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来。放样的方法很多,如经纬仪交会放样,全站仪的边角放样,距离交会等等,利用以上方法放样出点的位置时,往往需要根据测量的结果来回移动目标,直至到达点位。放样同测图一样,需要通视情况良好,需要跑尺者和观测者,工作效率低。采用RTK技术放样时,可以在室内用专用软件将要放样的点(或线)坐标编辑好。传输到GPS的手簿中,便可以在野外进行操作。操作时,按提示选择放样点后,GPS-RTK会实时解算出天线所在位置的坐标,同时与待放样的坐标进行比较,得出两者之间的坐标差,再通过手簿的界面文字和图形导航到点。

  3.2提高GPS-RTK技术的精度分析

  3.2.1基准站精度的高低直接影响到测量点的精度。所以,在工作中要选择高等级又经过水准联测的已知控制点作为基准站。基站应选择在地域开阔、远离无线电干扰源、大面积水域的制高点上,并不要远离测区。

  3.2.2严格规范操作,减少人为因素对测量精度的影响。进行测量时流动站应采用三脚架基座对中整平。

  3.2.3坐标参数的选择对所测成果的精度影响很大。GPS采用WGS-84坐标系,必须转换到西安80平面坐标系或地方坐标,然后再投影到高斯平面上。因此,坐标转换精度是个非常重要的问题,在选择公共点求参数时应对测区范围内的已知点进行筛选。

  3.2.4要采用RTK高程就必须做到:求转换参数时测区外围要有一定数量的高等级并有经过水准联测的控制点,所选公共点不要远离测区并均匀分布在测区周围。要在不同时段分别观测检查其测量粗差,并进行一定数量的已知点检验。

  结论

  GPS-RTK技术的应用,使地籍测绘的精度、作业效率和实时性达到最佳融合。用GPS-RTK测图省时省工省力,大大提高了工作效率,GPS-RTK技术具有定位精度高、观测时间短并可实时提供三维坐标、不累计传点误差、操作简便、减轻劳动强度等优点。其测量精度完全满足地籍测量的要求,可在测量领域广泛应用。

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