應用網絡RTK技術的東營某項目控制測量實施探討

摘 要:GPS網絡RTK技術的優勢就是克服了普通RTK測量中測站間距的限制，它的有效距離可以達到幾十甚至上百公里，覆蓋面廣闊，但定位精度仍然可以達到厘米級，可靠性強。這也是CPS網絡RTK技術能夠很快發展的原因之一。本文基于筆者多年從事控制測量的相關工作經驗，以筆者參與的東營某工程測量為案例，研究探討了GPS網絡RTK用于圖根控制測量及精度分析的方法，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:GPS RTK 圖根控制測量 精度分析 靜態GPS

中圖分類號:TB22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)01(a)-0085-02

1 網絡RTK技術

GPS網絡RTK技術的基本原理就是:在一個較為廣闊的區域均勻、稀疏的布設若干個(一般至少3個)固定觀測站(稱為基準站)，構成一個基準站網，并以這些基準站中的一個或多個為基準，計算和播發改正信息，對該地區內的衛星定位用戶進行實時改正。其原理借鑒了廣域差分GPS(Wide Area DGPS，即WADGPS)和具有多個基準站的局域差分GPS(Local Area DGPS，即LADGPS)的基本原理和方法。廣域差分GPS采用誤差分離技術，將GPS定位中的主要誤差源分別加以“模型化”，把偽距誤差分離為衛星星歷誤差、衛星鐘差和電離層誤差，并產生相應的改正數。用戶利用廣域差分改正數改正GPS偽距誤差，以提高導航定位的精度。局域差分GPS(LADGPS)定位系統則向用戶提供綜合的DGPS改正信息—觀測值改正，而不是提供單個誤差源的改正。與廣域差分GPS和局域差分GPS不同的是，GPS網絡RTK技術通過內插法或線性組合法求得改正數，對載波相位進行改正，而非對偽距或位置進行改正。因為這三種類型的差分定位中，利用載波相位進行的差分定位精度最高。

GPS網絡RTK技術的優勢就是克服了普通RTK測量中測站間距的限制，它的有效距離可以達到幾十甚至上百公里，覆蓋面廣闊，但定位精度仍然可以達到厘米級，可靠性強。這也是CPS網絡RTK技術能夠很快發展的原因之一。GPS網絡RTK工作過程如下:

首先要在一定的區域(如一個國家、一個城市或者一個地區)建立永久性的連續運行GPS參考站，通過網絡技術(Internet)把它們連接到控制中心，控制中心接收和處理所有參考站的原始觀測值，整體平差，消除和減弱軌道誤差、電離層和對流層影響以及周跳，建立改正數動態數據庫。用戶在作業過程中，不需要建立基準站，通過無線網絡或移動網絡等方式訪問控制中心，并把自己的初始位置信息發給控制中心。控制中心根據用戶的位置，計算出流動站處的觀測值改正數，并通過控制中心播發給流動站用戶。用戶根據控制中心播發的改正數信息，就可以求得流動站處的精確坐標信息。

根據上述的GPS網絡RTK的工作過程，很明顯，一個完整的GPS網絡RTK系統至少包括了四個部分:基準站網，數據處理中心(或控制中心)，數據通信線路以及用戶部分。每個組成部分都有它不可替代的作用，也與其它部分相互聯系，相互依存。

2 GPS網絡RTK技術圖根控制測量

2.1 圖根控制的技術要求

圖根控制點即是直接供測圖使用的控制點，簡稱圖根點。測定圖根點位置的工作，稱為圖根控制測量。中等城市一般以四等網作為首級控制網。在測圖中，要求首級圖根點相對于起算三角點的點位誤差，在圖上應不超過±lmm，相對于地面點的點位誤差則不超過±0.1Nmm(N為測圖比例尺分母)。而圖根點對于國家三角點的相對誤差，又受圖根點誤差和國家三角點誤差的共同影響，為使國家三角點的誤差影響可以忽略不計，應使相鄰國家三角點的點位誤差小于(1/3)×0.1Nmm。據此可得出不同比例尺測圖對相鄰三角點點位的精度要求。

根據《城市測量規范》，圖根控制網中圖根點高程中誤差不得大于測圖基本等高距的1/10，1/500的等高距為0.5m，1/1000的等高距為0.5m或lm，隨著比例尺的減少，等高距可相應的加大。

我們此次測量的基準點選的是靜態GPS點，其點位精度是遠高于國家四等控制網的精度的，所以采用上面的技術要求是可以對我們的測量點作控制的。

2.2 控制測量實施

下面以東營地籍圖根控制測量實施為研究背景，分析圖根控制測量的實施步驟。

2.2.1 控制網布設及精度測試

如圖1，以已知點G3為基準站:

(1)分別在已知點G2，G4，G5上進行連續10min的RTK觀測，計算各點的點位精度;(2)將G2，G4，G5連成三角形，形成一三角網，對測量數據進行角度，邊長以及坐標的比較，最后參照圖根控制的技術要求評定成果;(3)在GX、GY、GA、GZ四個未知點上各進行5min的測量，與已知點形成一導線，并與全站儀三聯腳架法測得的成果進行比較，檢驗其精確度，看RTK可否代替導線測量。通過(1)，(2)，(3)判斷RTK可否代替常規測量方法進行圖根控制測量;(4)在信號差的地方選一點CESHI點，進行5min的連續觀測，計算點位精度，評定測量結果，看其精度是否滿足圖根控制要求;(5)將觀測時間分成3min，5min，8min，10min四個時間段，分別計算其點位精度，并比較找出實用的觀測時間;(6)分別采樣，采樣率分別是3s和5s的觀測數據，比較其精度，找出實用的采樣歷元。

2.2.2 測量實施

(1)儀器:此次采用的RTK測量系統由一套基準站和兩套流動站組成。基準站主要包括:Trimble 5700基準站一套。每套流動站主要包括:Trimble 5700接收機及手簿。

(2)過程:

①啟動基準站，確認基準站工作正常，測試網絡通信是否正常;②連接好流動站儀器，用手薄設置好流動站信息。準備就緒后開始測量;③啟動連續測量模式，設置記錄間隔為5S，測最直至任務完成;④重新設置記錄間隔為3S，進行若干點的測量;⑤RTK測量完成后，用全站儀在其中幾點上進行一附合導線的觀測;⑥數據處理。

RTK圖根控制測量簡單的作業流程圖2:

3 精度分析

表1中mx，my，mh為各方向的點位中誤差，mo為總的平面點位中誤差，△X， △Y， △H為測量值與已知坐標的偏差(下同)。（如表1)

通過表1，我們可以看出，絕大多數的方向測量中誤差都在lcm 以內，X方向最大誤差為0.0120，只有一個超出1cm;Y方向最大誤差為0.0112，有兩個超過lcm。總的平面點位中誤差在2cm以內，最大為0.0164. CESHI點是我們特意選取的測量環境比較差的測試點，其觀測誤差與其他相比大了許多，但根據圖根控制測量的技術要求，其仍然滿足1/50。圖幅圖根控制的精度要求。

G2，G4，G5為已知點，RTK的測量較差中X和Y方向符合的比較好，滿足1/500控制的要求，而高程的測量有一些稍稍的偏出，允許值是5cm，這也是與RTK自身的作業模式有關的。它要求大地高到海拔高的轉換必須精確，但我國的高程異常圖在有些地區存在較大誤差，這就使得將GPS大地高程轉換至海拔高程的精度也不均勻，這是所測高程出現大偏差的一個原因。其次我們的測量環境也是出現偏差的一個因素。如果提供一個好的測量條件，加上適當的高程修正，在高程方面應該也可達到要求。

參考文獻

[1] 董平，吳成云.GPS RTK技術在大比例尺地形測圖圖根控制測量中的應用與探討[J].科技資訊，2008(2).

[2] 楊慶文，姚排，梁作平.RTK技術在地形測量中的應用[J].吉林地質，2005(4).