GPS-RTK技术在大比例尺地形图控制测量中的应用.doc

1、GPS-RTK 技术在大比例尺地形图控制测量中的应用摘要：随着 GPS 测量技术及电子计算机的普及，地形图的测绘技术正在逐步地走向多元化和高科技化。利用 RTK 技术测绘大比例尺数字地形图能大大减轻工作量、提高工作效率。 关键词：GPS-RTK 技术；大比例尺地形图；控制测量 中图分类号：O4-34 文献标识码： A 引言 测绘大比例尺地形图的方法，多年来由传统的经纬仪配合小平板、经纬仪配合量角器 、经纬仪配合展点尺、大平板仪测图等方法发展到全站仪配合绘草图、全站仪配合测图精灵或全站仪配合笔记本电脑进行全野外数字化成图的方法，无论在技术或精度上都有很大的改进和提高。近几年，随着 GPS 定位技

2、术的发展，尤其是 G P S 实时动态定位 ( R T K )技术被广泛应用于测量上，测绘大比例尺地形图的方法随之会发生根本性的改变 。 1、GPS - RTK 技术的基本原理及测量方法 1.1RT K 的基本原理 RTK 实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分 G P S 测量技术，它主要利用两台或两台以上 GPS 接收机同时接收卫星信号。其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，其他作为移动站。在 R T K作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给移动站。移动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集 GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理

3、，快速、高精度地完成定位作业 。 1.2RT K 的测量方法 实时动态测量是一种差分 GP S 数据处理方法，这些数据实时地从基准站传输到一个或多个流动站。具体操作方法为：首先将通过静态观测求得的 W G S - 8 4 坐标和地方坐标键入接收机中进行转换，或置人静态观测平差时求取的转换参数，然后在一已知 点上架设一 台 G P S 接收机( 主机 )作为基准站，观测另外 l -2 个已知点，进行校核以防止参数或者坐标输错，最后再将基准站的坐标、高程、坐标转换参数等必要的数据输入 G P S 接收机，另设置一台或几台 G P S 接收机为流动站，同时接收卫星信号，并随时将实测精度和预设精度指标

4、进行比较。一旦精度达到预设精度指标的要求，接收机将提示测量人员是否接收该成 果。接收后，测得的坐标、高程及精度将存储到接收机中。另一种方法是：直接用接收机在基准站和流动站接收 WGS 一 8 4 坐标，再利用观测得到的 WGS 一 8 4 坐标和相应的地方坐标根据一定的数学模型进行转换，从而求得转换参数。当然，这种方法仅适用于测区范围较小的情况下。 2、R T K 误差源的分析及减小误差的措施 R T K 的测量精度包括两个部分，其一是 GPS 的测量误差，其二是坐标转换带来的误差。以下是对于各项 误差的分析以及减小这些误差的措施 ： 2.1 信号干扰引起 G P S 测量误差 此项误差源可尽

5、量避免，对于基准站而言，要避开在测站周围 100-500m 范围的 UHF、VH F、TV 和 BP 机发射台，避开高压线 以及用于航空导航的雷达装置等强电磁波辐射源。 2.2 基准站和流动站之间距离引起 GPS 测量误差 R T K 定位测量中，流动站随着与基准站距离的增大，初始化的时间将会延长，精度将会降低，所以流动站与基准站之间的距离不能太大，一般不超过 l 0 k m 范围。 2.3 坐标转换引起测量成果系统误差 空间相对位置关系不是我们要的最终值，要进一步把空间相对位置关系纳入我们所需要的坐标，就要通过坐标转换把 GPS 的观测成果投影成平面坐标，再用已知控制点计算二维相似变换的四参

6、数。高程则采用平面拟合或二次曲面拟合模型，利用已知水准点计算出该测 区的待测点的高程异常，从而求出他们的高程，在这个过程中会产生误差，该项误差主要取决于已知点的精度和已知点的分布情况。因此，在求解转换参数时，要求控制点的个数在 3 个以上。而且点精度要均等，并要均匀分布于测区周围；此外，通过实际作业发现，利用远距离作业区的控制点求解的转换参数，误差较大，所以在求解转换参数时，最好使用作业区附近的控制点来求解转换参数。 3、RTK 技术在大比例尺地形图控制测量中的应用 常规控制测量如三角测量、导线测量等，要求点位间通视，费工费时，而且精度不高，随着城市建设的迅速发展，这些控制点常被破坏，影响了工

7、程测量的进度。GPS 静态、快速静态相对定位测量无需点位间通视能够高精度地进行各种控制测量，但是需要进行数据后处理，不能实时定位并知道定位精度，内业处理不符合精度要求时，必须进行重新测量。而用 RTK 技术控制测量既能实时知道定位结果，又能实时知道定位精度，可以大大提高作业效率。RTK 技术能够实时地提供测站点厘米级的三维定位结果，因此，除了高精度的控制测量采用 GPS 静态相对定位技术之外，RTK 技术即可用于大比例尺地形图控制测量中。采用 RTK 技术进行控制测量时，首先要设置点校正，点校正至少应当有 4 个控制点的三维已知地方坐标(平面 x，y 和高程 h)，所选控制点能覆盖整个测区，求

8、解出坐标转换七参数。基准站架设完毕后，仅需一人手持流动站操作，便可完成测区的控制测量。 4、应用 GPSRTK 技术测量时需注意的几个问题 4.1 基准站的设置 RTK 基准站设置需要考虑以下几个方面的问题：首先要考虑基准站周围的环境，因为 GPS 接受的卫星信号经过 20000km 的空间传播，且有对流层、电离层、大气 折射、反射等干扰 ，到达接收机的信号已经很微弱，通常只有 50180dB 。其电台采用功率小超高频电磁波，其频率 一般 为 450 一 470M H z ，波长很短，其传输的距 离跟天线高、地球的曲率半径和大气折射有关 。同时，为了减 少多路径效应的影响，基准站周围应无明显的

9、大面积 的信号反射物 ( 如大面积水域、高山及大型建筑等) ：所以基准站设置既要选择避开高层建筑物，又要考虑让发射电台有一定的高度 。 4.2 接收机参数的设置 应用 GPS-RTK 测量技术要求基准站接收机与移动站接收机具有相同的波特率和卫截止高度角，同时，考虑到接收机内存的大小和流 动接收机观测时间的长短，需将采样间隔设置为适宜的数值。若接收机内存为16MB 以上，将采样间隔设为 1s，流动接收机观测时间可定为 0.1s(控制手簿所能设定的最小值)，此时，接收机记录约 7 h 以上的观测数据。 4.3 野外作业与常规仪器配合使用 在流动接收机接收卫星信号较差、所能观测的卫星数少于 5 颗的

10、地段，要配合常规仪器 如全站仪采集碎部点，GPS 与常规仪器联合作业，可以优势互补，大大提高测图效率 。 4.4 RTK 作业前的检验 对于每日施工前、设置新的基准 站和接收机或者控制器内的数据和参数更新后都要进行复测检核，这点很重要。通过检验，一方面可以发现在基准站 和流动站设置中的问题。另一方面可以检验 RTK 作业的精度情况是否可以满足待定点位的精度要求。RTK 作业前的检验可采用测区内高等级控制点，即在设 置好基准站和流动站，测定点的坐标前，将流动站放置到已有的未参与参数转换的控制点上进行比较，然后将测定坐标与已有的成果进行比较。此外，为了提高待 定点的可靠性，在检验时，尽量使检验点在

11、该基准站作业范围的边缘( 一般在 5 k m 左右 ) 。在控制点成果较少的情况下，也可以使用前一测定的成果与本次测量成果进行比较，以达到 检验目的。 5、结束语 通过上面的比较分析可以得出结论：RTK 技术为大比例尺地形图控制测量提供了便捷的方法，极大的提高作业效率、缩短作业周期，其精度和稳定性都可以满足作业的要求。随着测绘技术的发展，RTK 技术的日益成熟，其精度的稳定性可靠性将会不断的应用到不同的行业。 参考文献： 1许娅娅GPSRTK 的发展及其在公路测量中的应用 J 测绘通报，2007. 2潘健，纵坤，刘洪丰G PSRT K 技术在矿区 1：2 0 0 0 地形图测绘中的应用 J能源技术与管理，2011. 3吴胜强大比例尺数字化地形图测绘方法的探讨 J 山西建筑，2010. 4薛善超，牛春山，牛珂GPS-RTK 联合伞站仪在大比例尺地形图测绘中的应 J 城市建设理论研究( 电子版 ) ，2011. 5许志强，曹录GP S -R T K 技术在地形测量中的应用 J .中国科技博览，2009.