基于城市測量實例的GPS RTK導線測量技術探討

摘要:本文基于筆者多年從事GPS控制測量的相關工作經(jīng)驗，以GPS RTK技術在城市導線測量中的應用為研究對象，論文首先分析了城市導線測量的過程與方法，進而探討了城市導線測量的精度分析策略，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:城市導線測量精度

中圖分類號:P2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0131-02

GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))自80年代中葉投入民用后，已在導航、定位等領域廣泛應用，尤其在測量界的控制測量中起了劃時代的作用。正因為它在靜態(tài)相對定位中的高精度、高效益、全天候、不需通視等優(yōu)點，普遍采用其來代替(逐漸地)常規(guī)的三角、三邊、邊角等方法，并在理論、實踐中取得了可喜的成果。但是GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對定位測量需要進行數(shù)據(jù)后處理，不能進行實時定位并知道定位精度，若內(nèi)業(yè)后處理中發(fā)現(xiàn)精度不合要求則必須進行返工。而用RTK技術進行城市導線測量既能實時知道定位結果，又能實時知道定位精度，可大大提高作業(yè)效率。因此對如何利用動態(tài)RTK技術進一步提高工作效率和拓寬GPS的應用領域進行研究，就顯得十分必要。

1 測量過程與方法研究

為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪的需要，城市控制網(wǎng)控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導線大多位于地面，隨著城市建設的飛速發(fā)展，控制點常被破壞，影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規(guī)城市導線測量，就是利用全站儀按照《城市測量規(guī)范》的要求，測定角度和邊長，附(閉)合到高一級的已知點上，利用軟件進行導線測量平差，得到各導線點的平面坐標，絕對誤差、相對誤差和誤差橢圓，并且要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但需事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。RTK技術無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

采用徠卡SR530(精度指標為2cm+2ppm)進行城市導線測量。現(xiàn)將作業(yè)流程和實際問題解決方法進行分析和總結。

1.1 收集測區(qū)控制點資料

進行作業(yè)前，首先收集測區(qū)的控制點資料，包括控制點坐標、等級，中央子午線，采用的坐標系，以及點之記等。

1.2 求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

RTK測量在WGS84坐標系下進行，城市導線測量中在北京54坐標上進行，在進行RTK控制測量前，利用高等級控制點，作為RTK控制測量的聯(lián)測點，求定測區(qū)的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。

在36個高等級的控制點上架設流動站，這3～6個高等級的控制點分別具有WGS84地心坐標和北京54坐標，按一步法或經(jīng)典法進行坐標轉(zhuǎn)換。為了保證轉(zhuǎn)換參數(shù)的可靠性和精度，對實際測量進程中要注意問題及處理方法總結出以下幾點。

(1)流動站架設的高等級控制點盡量均勻的分布在整個測區(qū)范圍，且這些高等級控制點應精度可靠，點位保存完好;(2)為了檢驗轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度和可靠性，選用另外幾個點不參與計算，起校驗作用;(3)求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)時，采取多種點的匹配方案，用不同方法計算，比較后，選取殘差較小、精度較高的一組參數(shù)。

1.3 參考站的架設

參考站的選擇對于整個RTK城市導線測量過程來說都十分重要。根據(jù)實際測量作業(yè)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)在選擇參考站時應著重注意以下幾點。

(1)參考站架設在具有坐標的高等級控制點上;(2)參考站要選取在地勢高，交通便利，視野開闊，遠離大功率無線電發(fā)射源(如微波塔、變電所等，距離不小于40m)，遠離高壓輸電線(距離不小于200m)，周圍無障礙物和大面積水面，有利衛(wèi)星信號接收和數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈恢?(3)為減弱多路徑效應的影響，參考站周圍不應有對電磁波反射(或吸收)強烈的物體。

2 城市導線測量精度分析

遼寧省某市建城區(qū)約35km2，城區(qū)導線點多是1999年左右采用全站儀按照常規(guī)方法進行施測的，并且大多隨著城市建設破壞十分嚴重，所以先利用靜態(tài)GPS進行首級控制測量，以保證整個測區(qū)坐標的統(tǒng)一性，然后利用RTK技術進行導線測量。為了確保測量的精度，首先進行了5個點的試驗，并將RTK技術測量成果和全站儀測量成果進行分析比較閣。精度分析結果見表1。

在RTK測量中，重復施測了一定數(shù)量的測點，坐標較差見表2。

從表1、表2可以看出:RTK測量的點位精度可達到cm級，各點位之間不存在誤差累積，與全站儀測定結果符合的也較好，能夠滿足城市導線測量的精度要求。

現(xiàn)今，筆者已參與采用RTK替代全站儀完成了都市區(qū)60km2、中華文化標志城100km2等工程的城市導線加密控制測量，取代常規(guī)測量方法完成了成渝快車道35 km長線路控制測量，大大提高了工作效率，節(jié)省了人力物力。

3 結語

根據(jù)工程實例可以看出，RTK技術較之常規(guī)測量有明顯優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在觀測精度高且誤差均勻，實時知道觀測結果和觀測精度，測量誤差相互獨立，不積累，不傳遞.RTK作業(yè)以其高效率還可廣泛應用于航測外控，鐵路、公路、電力的勘測設計和施工放樣以及石油勘探、水文地質(zhì)調(diào)查等領域。

實踐證明，RTK控制測量能夠達到導線測量的精度要求，可以代替導線測量，而且還具有以下優(yōu)點:(1)布點方便，測點間只需一個方向通視;(2)點的坐標可以現(xiàn)場提供，作業(yè)效率高;(3)點位精度均勻，而且相互間不傳遞;(4)觀測不受天氣條件限制，可以夜間作業(yè);(5)與靜態(tài)GPS測量相比實時性較強，比偽距差分測量具有較高的精度。

但較之GPS靜態(tài)測量，RTK測量更容易出錯，必須進行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制的方法主要有:(1)已知點檢核比較法，即在布測控制網(wǎng)時用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點，然后用RTK測出這些控制點的坐標進行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正;(2)重測比較法，即每次初始化成功后，先重測1～2個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤后才進行RTK測量;(3)電臺變頻實時檢測法，即在測區(qū)內(nèi)建立兩個以上基準站，每個基準站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動站用變頻開關選擇性地分別接收每個基準站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個以上解算結果，比較這些結果就可判斷其質(zhì)量高低。

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