RTK法

RTK法（共7篇）

RTK法 篇1

摘要：我国目前正在开展农村宅基地测量项目, 外业测量工作主要是界址点、界址线的测量, 测量方法多采用GPS—RTK, 但是在作业过程中经常由于遮挡物的存在造成接收卫星信号受阻, 出现浮点解或差分解, 使得点位精度不能满足农村宅基地测量规范。本文将提出一种解决此问题的方法, 即GPS—RTK交会定点法, 并对该方法的测量原理、精度和适用性进行阐述。

关键词：宅基地测量,GPS—RTK,点位精度,交会定点

0 引言

目前我省乃至全国正在开展农村宅基地测量项目, 其中外业工作主要是针对界址点与界址线的测量, 现在我国乡镇总数共9万余个, 因此外业测量的工作量非常之大, 为解决时间紧、任务量大的作业问题, 在界址点的测量中各测量队多采用GPS—RTK方法, GPS—RTK作业方法具有全天候作业、无需设站、实时快速定位等优点[1], 但是在农村宅基地的房屋角点测量中也存在着短板, 那就是在测量过程中经常由于树木、房檐等的遮挡问题造成无法接收卫星信号, 出现浮点解和差分解等情况, 从而极大地影响了点位的测量精度及作业效率[2], 本文将针对对这种问题提出一种解决方法, 即GPS—RTK交会定点测量法, 并对该方法的原理、精度及适用性加以阐述。

1 农村宅基地测量要求

农村宅基地测量工作中依据的作业规范主要包括《城镇地籍调查规程》 (TD 1001-93) 、《第二次全国土地调查技术规程》 (TD/T 1014-2007) 、《全球定位系统 (GPS) 测量规范》 (GB/T 18314-2009) 、《1:500 1:1000 1:2000外业数字测图技术规程》 (GB/T 14912-2005) 等[3]。

2 GPS—RTK方法在宅基地房角点测量中出现的问题

在农村宅基地界址点测量工作中, 我国各地普遍都采用GPS—RTK或者网络RTK方法, 全天候作业、无需设站、操作简便、效率高等这都是RTK作业的优点, 但是也存在着明显的缺点[4]。宅基地测量规范中明确要求房屋的界址点是房角点而不是房檐点, 而房角点通常在房檐点的下方, 且农村房屋的房檐宽度一般在半米以上, 严重遮挡了RTK卫星信号, 经常出现浮点解或差分解, 影响了作业效率[5]。

3 GPS—RTK交会定点法的工作原理

针对上述GPS—RTK在房角点测量过程中出现的信号遮挡问题, 笔者通过实际测量实验提出一种解决方法, 即GPS—RTK交会定点法, 如图1所示, 外围黑色方框实线为假定房檐线, 内围黑色方框实线为假定房角线。

1) 外业测量

外业测量时我们测得A、B、C、D、E五个房檐点, 测量选点时利用房角与房檐的平行及垂直关系保证五个点中AC与B2连线相交出1号房角点, B1与E3连线相交出2号点, E2与D3连线相交出3号点。

2) 内业成图

①首先利用PL线连接AC。

②以B点为起点做AC边的垂线, 交点为1。

③复制AC边, 并以E为基点粘贴, 交会出2号点。

④过D点作E2边垂线, 交会出3号点。

⑤利用1、2、3三点绘制四点房屋, 如图2所示。

4 GPS—RTK交会定点法的精度分析及适用性

针对GPS—RTK交会定点法的精度是否能够达到农村宅基地界址点测量的精度要求问题, 笔者通过实际测量实验来进行精度验证。实验方法是选取了5个带有房檐的房屋, 首先用拓普康GTS302N型全站仪准确测得了5个房屋的20个房角点坐标, 另外采用GPS—RTK交会定点法交会出这20个房角点坐标, 对这两种方法获取的坐标值进行精度比对, 对比两种方法的数据测量结果, 以全站仪测量数据作为真值, 求得GPS—RTK交会定点法坐标值相对于真值的点位误差在0.008m与0.02m之间, 考虑到全站仪测得的假定真值的精度问题, 我们再给出0.01m的误差, 即最终的点位误差在0.018m与0.03m之间, 满足小于±5cm宅基地界址点测量精度要求。

GPS—RTK交会定点法的优点是可以在出现房檐或其它树木等物体遮挡信号时仍然能够准确测得房角点坐标[6], 缺点是外业测量时测点数量增多、草图绘制需要额外标注, 内业成图步骤相对繁琐, 不过在熟练此方法后, 对内外业的工作效率影响不大, 毕竟获得房角点坐标是首要解决问题, 所以测量人员可根据自身条件灵活掌握与变通[7]。

5 结束语

我国农村宅基地调查与测量项目规模庞大, 外业界址点测量任务繁重, 虽然利用全站仪进行测量可以不受信号的影响, 但由于测点过程中需要不断反复迁站, 使得作业效率非常低下, 所以还是以GPS—RTK法为首选作业方法, 本文提出的GPS—RTK交会定点法可以在受信号遮挡的情况下完成界址点的测量工作, 希望能够对宅基地的外业测量工作提供帮助。

参考文献

[1]晏黎明, 况太君, 熊超.GPS—RTK作业几种模式探讨[J].人民长江, 2009, 40 (22) :37-39.

[2]魏二虎, 黄劲松.GPS测绘[M].武汉:武汉大学, 2002.

[3]GB/T 18314-2009全球定位系统 (GPS) 测量规范[S].

[4]刘永昶, 牛仁义.RTK图根控制测量及其精度检验[J].测绘通报, 2002 (4) :178.

RTK技术实际应用优劣简析 篇2

RTK技术的测量速度主要由初始化所需时间决定,初始化所需时间又由RTK技术差别(各种机型有不同的快速解算技术)、接收卫星的数量和质量、RTK数据链传输质量等因素决定,快速解算技术越先进,在一定的高度角下接收到的卫星数量越多、质量越好,RTK数据链传输质量越高,初始化所需时间就越短。在良好的环境条件下,RTK初始化所需时间一般为几十秒;不良环境条件下(尚满足RTK基本工作条件),技术先进的RTK也需要几分钟到十几分钟,其它机型RTK需要几十分钟甚至不能测量。如美国ASHTECH生产的Z-X双频RTK在良好的环境条件下,初始化所需时间为2-10秒,在不良环境条件下,仍能较顺利地进行RTK测量,主要是这种机型拥有先进的Z-跟踪专利技术、快速RTK(INSTANT-RTK)技术和多路径消减专利技术,试验表明,即使测区内有一部分地方环境恶劣,其观测值点位中误差仍在±2.2cm以下。南方测绘的9800RTK的初始化时间小于60秒,一般为45秒,而最新的灵锐S82的初始化为15秒左右,所以对于测量要求而言,国产和进口的仪器差别并不是很明显。

二、RTK测量成果的质量控制

研究表明,RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%,RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此,和GPS静态测量相比,RTK测量更容易出错,必须进行质量控制。

质量控制的方法主要有:(1)已知点检核比较法——即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点,然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核,发现问题即采取措施改正。(2)重测比较法——每次初始化成功后,先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点,确认无误后才进行RTK测量。(3)电台变频实时检测法——在测区内建立两个以上基准站,每个基准站采用不同的频率发送改正数据,流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果,比较这些结果就可判断其质量高低。

以上方法中,最可靠的是已知点检核比较法,但控制点的数量总是有限的,所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果,电台变频实时检测法的实时性好,但它需具备一定的仪器条件。

三、RTK技术优点

3.1作业效率高。在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了劳动效率。

3.2定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为4km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

3.3降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”,因此,和传统测量相比,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,在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区,只要满足RTK的基本工作条件,它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。

3.4RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。

四、RTK的不足及其解决办法

4.1受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳的时候,世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖,容易产生假值。另外,在高山峡谷深处及密集森林区,城市高楼密布区,卫星信号被遮挡时间较长,使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。

4.2天空环境影响。白天中午,受电离层干扰大,共用卫星数少,常接受不到5颗卫星,因而初始化时间长甚至不能初始化,也就无法进行测量。在南宁郊区,我们做过试验,在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量,上午11点之前和下午3:30分之后,RTK测量结果准而快,而中午时分,很难进行RTK测量。可见选择作业时段的重要性。

4.3数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰,在传输过程中衰减严重,严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。另外,当RTK作业半径超过一定距离(一般为几公里,每种机型在不同的环境又各不相同)时,测量结果误差超限,所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多,工程实践和专门研究都证明了这一点。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。

4.4初始化能力和所需时间问题。在山区、一般林区、城镇密楼区等地作业时,GPS卫星信号被阻挡机会较多,容易造成失锁,采用RTK作业时有时需要经常重新初始化。这样测量的精度和效率都受影响。解决这类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型。

五、RTK的优化布测方法

5.1摸清仪器特性。通过在各种条件下反复试验,摸清仪器各种特性,如能否达到标称精度,在各种条件下的测量误差和作业半径,摸清仪器的稳定性和各种条件下的初始化能力及所耗时间等等,以便应用时得心应手。

5.2布控制点。控制点主要布置在制高点上用来设置基准站,以利于接收卫星信号和数据链信号,控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。为方便对RTK测量成果进行控制检核和避免出现作业盲点,应在测区内环境不良地区增设一些控制点。控制点的选点还要避免无线电干扰和多路径效应,南方测绘的9800天王星RTK、灵锐S80有抑制多路径效应的技术,对于无线电和环境不良区域有相关的技术处理。

结束语:

综上所述,RTK在实际测量过程中有很多优秀的方面,同时也有些技术限制,只有了解了它的劣势所在,才能避其利害,把有益于实际生产的技术带到工程应用中来。

摘要：RTK测量技术时下风靡全国,主要因为其测量模式和测量速度、精度比以往的测量方式有了更大的变革,下面就其在行业应用的优劣作简要分析。

关键词：RTK技术,GPS,静态

参考文献

[1]徐绍铨.张华海.杨志强.王泽民. GPS测量原理及应用[J].武汉技大学出版社,2002

RTK测量精度检定方法初探 篇3

关键词：RTK测量,误差原因,精度检定方法

RTK测量方法是伴随着GPS技术的不断发展而诞生的一种新的测量技术, 随着这种测量方法的不断发生和成熟, 目前已经在诸多的工程测量领域得到了应用。这种测量技术具有实时动态测量的特征, 是在载波观测相位技术基础上发展起来的一种技术, 在工程放样、设计, 地形测绘和控制测量等诸多的领域得到广泛的应用, 在测量工作中这种技术已经取代了原有的机械和光学测量技术。不仅在很大程度上提高了测量的准确性, 同时也极大的降低了测量工作人员的工作量和其工作过程中的危险性。这种技术在实际测量工作中的不断应用, 发现其测量结果的准确性容易受到卫星数量、信号传输方式和路径、信号接收设备、环境和技术多种因素的影响, 而产生误差。为了对测量精度检定方法进行分析和探究, 文章首先全面的分析引起测量精度发生误差的原因, 之后结合具体的实例对精度检定方法进行初步的探究和分析, 最后提出应该采取怎样的措施不断地提高测量的精度。

1 产生测量精度偏差的原因

1.1 卫星、传播方式和路径的影响

卫星对测量精度的影响主要包括两个方面, 一方面要想保证测量的精度, 在测量过程中至少需要4个卫星, 卫星的数量越少, 测量的精度偏差将越大。另一方面卫星的布局也影响着测量的准确性, 通常采用PDOP值来表示卫星的布局, 其值越大表示卫星的布局越合理, 其值越小测量精度的误差将越大。同时信号的传播方式和路径也将对测量的精度产生极大的影响, 采用电子信号对数据进行传播, 信号在穿过大气层中的电离层和对流层的时候, 由于大气层的散射作用太强, 就会对测量的精度造成较大的影响。

1.2 接收机的类型对测量精度的影响

接收机数据链的类型对测量的精度具有十分重要的影响, 目前大部分采用的数据链为无线电或者是GSM卡, 在信号十分弱的情况下, 就会受到其他类型信号的影响, 进而对测量数据的精度带来严重的偏差。接收机在设计过程中都会存在一定的几何相位中心偏差以及接收相位中心偏差, 不同类型的接收机在这些相位之间的偏差将更大。相位偏差的存在就会使最终获得的数据资料之间存在着很大的偏差。

1.3 环境和测量方案的影响

在进行数据测量的过程中环境对侧量精度影响最大的因素有地形和障碍物等, 其中地形因素会使无线电波的覆盖范围受到很大程度的影响, 如果在进行基准点选择时没有确定在最高点, 就不能够保证同时获得来自所有观察卫星的数据资料, 同时会使无线电波的传输受到影响, 使信号中断或者是发生转折, 最终使测量数据的精度受到影响。

2 精度检定方法的探究

2.1 RTK测量精度检定的内容

测量精度检定是工程测量过程中关注的重点问题, 目前我院有关RTK精度检定的相关指标和内容还没有明确的规定和参考。根据测绘工程对于数据的要求以及对数据质量关注的重点, 文章将对测量精度拟定以下两个方面的测定内容。

(1) 对不同测程的RTK测量技术的初始化时间进行检定和分析。

(2) 对RTK测量点之间的反算边长精度进行检定和分析。在本次的研究中重点对第二项内容进行分析和探究。

2.2 精度指标检定的场地选择和构造

本次检定选用的主要检定场地为GPS接收机对精度指标进行专门检测的场地, 为了确保实验数据的真实可靠, 本次选择南宁市GPS标准检定场地最为数据采集的主要场地, 为了确保检定指标的准确性, 检定场地采用网型设计的方式进行设计, 其具体结构如图1所示。

2.3 RTK测定指标检定方法

2.3.1 对于不同测程RTK测量初始化时间的检定, 采用的方法为对GPS接收机的软件功能以及硬件性能进行检定, 对仪器进行RTK测量所求的定整周模糊度N值的快慢和准确性进行有效的分析和评价。为了保证检定指标的准确性, 将测量方范围的半径控制在5KM左右为最佳。

2.3.2 对RTK测量点之间的反算边长精度进行检定和分析。令RTK检定场任意两点间基线向量的真值为S, 基线的静态观测值为Ss, 基线的RTK观测值为Sk。两观测值的真误差可表示为:ΔSs=S-Ss, ΔSk=S-Sk;令真误差之差:ds=ΔSk-ΔSs, 即:ds=Ss-Sk。根据误差传播定律, 有:

m2ds=m2SS+m2Sk

检定场任意两点间静态测量基线的中误差可按照GPS基线向量的弦长精度公式计算:

求得RTK检定场任意两点间基线向量静态测量的中误差:

RTK检定场基线向量的先验权:

(1) 定权

按权倒数传播定律 (6-9) 可得:

由式 (2) 、 (4) 可得:

PSk=1/ (2× (10+1×S) 2)

PSs=1/ (82+ (1×S) 2)

代入 (5) 式可得:

Pds=1/ ( (82+ (1×S) 2) +2× (10+1×S) 2)

(2) 计算RTK检定场检测RTK测量点间边长真误差之差的平均中误差mds

(1) 由表1可得RTK测量点间边长真误差之差的单位权中误差:

(2) 计算RTK测量点间边长真误差之差的平均中误差:

式中:为静态测量基线的平均值;为RTK放样点间边长的平均值。

3 提高测量精度的方法

3.1 合理的进行控制点的选择

在开展测量工作之前, 首先选择至少3个控制点, 这3个最好是处在同一时期和同一坐标上的三个点。在通常的情况下相邻控制点的距离控制在3-5千米为最好, 控制点的布局应该均匀合理, 确保所有控制点能够覆盖和控制整个测量区域。如果在开展测量工作的过程中不存在一个已知的参照点, 可以选取任意一个WGS-84坐标下的点作为参照点。

3.2 做好相位中心和路径的控制

相位中心误差的存在直接影响着测量结果的精度, 在进行测量工作之前首先应该对测量基准点和移动站天线之间的相位进行精确的设计, 据此对测量中心相位的误差进行有效的纠正, 保证测量过程中误差能够控制在3厘米以内。同时, 应该对路径的误差进行有效的控制, 在进行测量精密定位的时候, 可以在天线下设置抑径板, 这样能够使多路径的效应获得极大的减少, 减少的程度能够达到三分之一。确定GPS测量站位置的时候应该避开具有强反射的环境, 例如大面积的水面、山坡、雪地等。最后, GPS测量站应该尽最大程度避开电台、雷达以及微波中继站等的影响, 如果GPS测量站不能够有效的避开强反射区, 为了能够有效的降低多路径效应的影响, 可以采用偏心观测方法进行数据的测量。

3.3 测量前接收机的检查

前面的分析我们可以知道接收机由于多种因素相位会存在很大的误差, 在开展测量工作之前对接收机进行主要性能以及相位偏差的检查对于降低测量精度偏差具有十分重要的意义。在进行接收机检查时可以根据采集器的反应情况、基线的检查结果等, 来确定接收机的精度情况, 确保误差在可接受的范围内。只有这样才能够保证测量数据的精度, 有效的发挥这种技术在工程测量中的作用。

综上分析可以得到根据精度检测方法确定的误差产生的原因, 采取有针对性的措施进行改善, 对于提高RTK测量的精度就有重要的价值和意义。

参考文献

[1]高星伟, 陈锐志.赵春梅.网络RTK算法研究与实验[J].武汉大学学报.信息科学版, 2009, 34 (Ii) :1350'1352.

RTK法 篇4

1973年3月, 美国国防部批准它得陆海空三军联合研制新的卫星导航系统:NAVSTAR/GPS。他是英文“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”的缩写词。其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”, 简称GPS系统。该系统是以卫星为基准的无线电导航定位系统, 具有全能性 (陆地、海洋、航空和航天) 、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

二、我国GPS发展

在静态定位和动态定位应用技术及定位误差方面作了深入的研究, 研制开发了GPS静态定位和高动态精度定位软件以及精密定轨软件。在理论研究与应用开发的同时, 培养和造就了一批技术人才和产业队伍。

近几年, 我国已建成了北京、武汉、上海、西安、拉萨、乌鲁木齐等永久性的GPS跟踪站, 进行对GPS卫星的精密定轨, 为高精度的GPS定位测量提供观测数据和精密星历服务, 致力于我国自主的广域差分 (WADGPS) 方案的建立, 参与全国导航卫星系统 (GNSS) 和GPS增强系统 (WAAS) 的筹建。同时, 我国以着手建立自己的卫星导航系统 (双星定位系统) , 能够生产导航型和测地型GPS接受机。GPS技术的应用正向深层次发展。1995年成立了中国GPS协会, 协会下设七个专业委员会, 希望通过广泛的交流与合作, 发展我国的GPS应用技术。GPS系统包括三大部分:空间部分——GPS卫星星座;地面部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接受机。

三、GPS系统的特点

(一) 定位精度高

应用实践已经证明, GPS相对定位精度在50 km以内可达10-6, 100～500 km可达10-7, 1 000 km以上可达10-9。在300～1 500 km工程精密定位中, 1 h以上观测的解其平面位置误差小于1 mm, 与ME—500电磁波测距仪测定的边长比较, 其边长较差最大为0.5 mm, 较差中误差为0.3 mm。

(二) 观测时间短

随着GPS系统的不断完善, 软件的不断更新, 目前, 20 km以内相对静态定位, 仅需15～20 min;快速静态相对定位测量时, 当每个流动站与基准站相距在15 km以内时, 流动站观测时间只需1～2 min;动态相对定位测量时, 流动站出发时观测1～2 min, 然后可随时定位, 每站观测仅需几秒钟。

(三) 测站间无需同视

GPS测量不要求测站之间互相同视, 只需测站上空开阔即可, 因此可节省大量的造标费用。由于无需点间同视, 点位位置可根据需要, 可稀可密, 使选点工作甚为灵活, 也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。

(四) 可提供3维坐标

经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的3维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。

(五) 操作简便

随着GPS接收机不断改进, 自动化程度越来越高, 有的已达“傻瓜化”的程度;接收机的体积越来越小, 重量越来越轻, 极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。

(六) 全天候作业

目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行, 不受刮风下雪等气候的影响。

(七) 功能多、应用广

GPS系统不仅可用预测、导航, 还可用预测速、测时。测速的精度可达0.1m/s, 测时的精度可达几十毫秒。其应用领域不断扩大。

四、GPS 定位的基本原理

利用GPS 进行定位的基本原理, 就是把卫星视为飞行的控制点, 在已知其霎时坐标 (可根据卫星轨道参数计算) 的条件下, 以GPS卫星和用户接收机天线之间距离 (或距离差) 为观测量, 进行空间距离后方交会, 从而确定用户接收机天线所处的位置。利用GPS 进行定位有多种方式, 这里只讲相对定位。GPS 相对定位是目前GPS 测量中精度最高的一种定位方法, 已广泛应用于大地测量、精密工程测量等领域中。相对定位的最基本情况是用两台接收机分别安置在基线的两端, 并同步观测相同的GPS卫星, 以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。由于在两个观测站或多个观测站同步观测相同卫星的情况下, 卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性, 所以, 利用这些观测量的不同组合进行相对定位, 便可以有效地消除或减小上述误差的影响, 从而提高相对定位的精度。

由高程系统理论可知, 测站点的大地高H与正常高h之间有如下关系:

h = H-ζ (1)

式中, ζ称为高程异常。由式 (1) 可以看出, 若能求出GPS点的高程异常, 就可确定GPS点的正常高h。因此GPS高程转换的关键在于高程异常的精确求得。目前, 专家学者们推荐了多种推求高程异常的方法, 简单、有效并且实用的方法为多项式曲面拟合法。

五、多项式曲面拟合法的原理

多项式曲面拟合法的基本思想是: 在小区域GPS网内, 将似大地水准面看成曲面 (或平面) , 将高程异常ζ表示为平面坐标 ( x, y ) 的函数, 通过网中起算点已知的高程异常确定测区的似大地水准面形状, 求出其余各点的高程异常, 然后根据式 (1) 求出其他点的正常高, 其数学模型为:

ζ=f (x, y) +ε (2)

式中:f ( x, y ) 是拟合的似大地水准面;ε是拟合误差, 而:

f (x, y) =a0+a1x+a2y+a3x2+ a4xy+a5y2+… (3)

式中:a0, a1, a2, a3, a4, a5…为拟合待定参数; x, y为各GPS点的平面坐标。取式 (3) 中的一、二次项, 合并 (2) 、 (3) 式后即得二次曲面拟合模型:

ζ= [ a0a1a2a3a4a5 ] [1 x y x2xy y2 ]T +ε (4)

取式 (3) 中的一次项, 合并 (2) 、 (3) 式后即得平面拟合模型:

ζ= [ a0a1a2 ] [ 1 x y ]T +ε (5)

每一个起算点可组成一个式 (4) 或式 (5) , 在[ε2] =min条件下, 解算出ai 即可求出网中其余点的高程异常, 并利用式 (1) 求出各待定点的正常高h。

GPS高程测量的精度不仅与起算点的数量有关, 还与起算点的空间分布有着密切关系。一般来说, 起算点的数量越多, 分布越均匀, 则拟合精度越高。

在地势起伏不大的平原地区, 运用GPS测量结合一部分水准测量, 如果公共点布设合理, 即在GPS网中的四周及中间都布上公共点, 那么, 运用几何拟合手段, 求得的GPS点正常高, 可达到四等水准精度要求。

六、RTK高程应用

近几年来, 随着GPS技术的发展, 实时动态差分技术—RTK (Real2Time2Kinematic) 的出现, 给测绘领域带来了翻天覆地的变化, 它为工程放样、地形测图, 各种控制测量带来了新曙光, 简化了繁琐的测量手段, 极大地提高了外业作业效率。它既克服了常规测量要求点间通视、费工费时、精度不均、外业不能实时知道测量成果和测量精度的缺点, 又避免了GPS静态定位及快速静态相对定位需要进行后处理, 若内业后处理中发现精度不合乎要求, 需进行返工的困扰目前, RTK实时3 维精度可以达到厘米级, 如果能采取适当的测量措施, 使其满足I 级导线精度要求, 将会大大减轻测量作业的劳动强度并提高作业效率。

七、结论

1.GPS作业有着极高的精度。2.GPS测量可以大大提高工作及成果质量。3.GPSRTK技术将彻底改变工程测量模式。4.GPS测量可以极大地降低劳动作业强度, 提高作业效率。5.GPS高精度高程测量是GPS测量应用的重要领域。

参考文献

[1]刘基余, 李征航, 等.全球定位系统原理及其应用[M].北京:测绘出版社, 1993:20-34.

[2]张瑜.提高GPS实时定位精度的方法研究[D].武汉:武汉大学, 2000 (2) .

解析地籍测量中RTK技术分析 篇5

地籍测量是为了表达和获取地籍信息所进行的测绘工作, 是地籍调查中依法认定的权属界址与利用现况的主要技术手段, 是建立地籍档案的信息基础。地籍测量的主要内容是对土地以及其附着物的权属界线、位置、面积、类型等进行测定。地籍测量与专业测量和基础测绘有着明显的区别, 其从根本上的不同体现于, 凡涉及到附着物权利的测量均可视为地籍测量[1]。而地籍测量主要有以下几种基本方法:

(1) 地籍控制测量, 其是依据地籍图和界址点的精度要求, 根据测区的范围大小、测区范围内存在的控制点数量以及等级等状况, 参照测量的精度要求和基本原则来进行的测量工作。

(2) 地籍控制网应进行加密测量, 对控制网进行布测过程中, 首级控制的边长较长, 不能满足地籍的碎部测量, 此时就需要对控制点进行加密。

(3) 地籍的碎部测量, 它是地籍测量中所采集的一系列的离散点空间坐标的全过程。要想保证能够正确将所测得物体描述出来, 必须要求确定它的属性, 再将其离散点进行连接。

1 简述RTK技术

RTK是Real Time Kinematic的缩写, 即是实时动态差分定位技术, 全球定位导航技术中的动态定位模式, 结合其数据传输技术与测量技术。RTK技术是通过GPS卫星等站点传输来的实时数据进一步实现的三维定位, 这种定位可达到厘米的精度级别, 并且控制测量时间在一秒以内, 在测量界是一次革命性的创新[2~4]。RTK测量系统的构成如表1所示。

RTK测量技术在参考站、流动站、GPS卫星以及测站点等共同努力下, 能够顺利完成测量任务。其中参考站功能是将其所观测的数值及其坐标信息均传送至流动站, 但流动站的数据信息除了来自于参考站, 还应接受卫星所观测到的数据信息, 并实时对这些数据进行处理。RTK系统在进行实时传输这些数据中的运算等距离以内测站点的三维坐标, 且形成合理有效的测量数据。

对于传统的测量方法, RTK测量技术具有以下优势: (1) RTK技术不仅定位精度较高, 其所测量数据也十分安全、可靠; (2) RTK测量技术的操作方法十分方便, 易于操作使用; (3) 在实施RTK技术的过程中需要的人员较少, 从而使测量效益得到大大提升。

2 地籍测量中RTK的一般测图步骤

(1) 首先, 对测区以内控制点的成果进行收集, 至少应选取三个分布均匀的控制点。

(2) 设置主机。为了确保主机接收卫星数目较多, 并发射数据链的信号较强、覆盖范围较广, 主机应设置在空旷且地势稍高的地方, 并应设在当天所计划测区内的中间位置, 以避免频繁地搬动主机, 从而提高工作效率。选址时需要注意的是:应禁止选择无线电干扰较强的区域;为避免多路径效应以及丢失数据链的影响, 附近应禁止有GPS信号反射物 (大型建筑物、大面积水域等) 。

(3) 对控制点坐标进行检测, 通过附近已有固定的控制点坐标对输入仪器参数进行检测, 并验证其是否正确, 若没有问题就可以对碎部点进行采集。

(4) 采集碎部点。

(5) 传输数据与内业处理。

3 地籍测量中RTK精度分析

(1) RTK精度测量有以下几方面内容: (1) 坐标系的转换导致其精度损失GPS所测得的坐标, 这个坐标应经过投影与转换方可变成施工中需要的地方坐标系, 此转换过程中受到施测精度、区域地形以及投影变形等影响而导致精度损失。 (2) 若采用网络RTK作业方式, 其精度又受限于CORS网的精度, 通常会低于电台的作业方式, 但其特点是作业区域较大, 不需要再进行求转换参数。 (3) 仪器自身的精度。目前采用的RTK的标称精度多数均是高程20mm+1ppm, 平面10mm+1ppm, 以平面为例, 此参数是指仪器自身有固定误差 (10mm) , 再加上有1ppm比例误差。 (4) 人为操作造成的误差。在放样过程中其气泡是否居中, 在下桩时其桩子中心是否对准放样点等。场地附近应禁止有高压线等电磁的影响, 一半应控在2~3cm, 一般没有大于5cm。通常情况下, 测量环境较好时, XY均在2cm范围以内, 差点不大于5cm。RTK现场操作见图1。

(2) RTK测量误差的来源及消弱措施

RTK测量误差的来源有:RTK设备误差、系统误差、测量环境误差、操作员测量方法及专业水平等。从途径方面可总结为:同GPS和仪器相关的误差主要有天线相位中心的变化、卫星钟差、轨道误差及观测误差等。与信号传播相关的误差有电离层、多路径、对流层及信号干扰误差。

RTK测量误差可消除与经常对RTK设备进行检查校准, 对操作人员加强业务培训。基准站的固定, 通过各种校正方式对与GPS卫星与仪器相关误差进行削弱, 与信号传播相关误差会随移动站到基准站的间距增大而变大, 应对RTK有效作业半径进行控制。

4 地籍测量中RTK技术的优缺点和改进措施

(1) 地籍测量中RTK技术的优缺点

测量时采取RTK技术, 可全天候作业、不需要频繁换站、不要求通视以及不受多个常规技术条件的限制, 只是需要一人在待测点的位置上停留10~30s, 并将特征编码输入, 通过便携机或电子手簿进行记录。在达到点位的精度要求时, 测定好一个区域的地貌、地形后, 回到室内通过专业测图软件将所需地形图输出。通过RTK技术进行测定点位时, 可节省物力、人力, 大大的提高了测图效率。

RTK定位时, 不要求基准站与流动站相互通视, 但在测量高达构筑物或建筑物时, 常由于无法接近被测地物而无法进行测量, 有时需要全站仪配合。在城镇地籍测量时, 必须保证RTK所测星数不得低于5颗, 这样RTK测量才能有固定解。

(2) RTK技术的改进措施

为避免多路径效应及丢失数据链的影响, 基准站应远离GPS信号发射物、高压线及电视台等。基准点应设在地势较高、交通方便, 远离高建筑物, 有利于数据链发射和卫星信号接收的位置。

移动站测量时, 严格要求气泡居中, 使RTK处于固定解。借助全站仪和GPS检测一定数量测区以内的控制点, 便于及时发现粗差点。通过多基站网的RTK技术建立连续运行的卫星定位服务综合系统, 给用户中心提供了CORS数据链服务, 其子系统的接收机顺利完成定位。其中CORS系统有以下四个子系统组成, 分别是参考站、数据处理中心、数据通信以及用户应用子系统, 通过数据通信子系统使得各子系统间互联, 构成一个遍布整个城市的局域网。CORS是通过在较大区域内设置多参考站的方式来构建一个完整的参考站网, 且各参考站的连续观测是根据给定的采样速率, 将观测数据通过数据通信系统来实时传输至系统的控制中心, 同时系统控制中心对各站数据先进行预处理及质量分析, 再同意解算整个数据, 对网内各系统误差进行实时改正项并获得该区域误差的改正模型, 然后将改正数据传输至流动站, 以此获取较为可靠、高精度的定位结果。

5 RTK技术在实际中的应用

(1) 工程概述

测量区域面积约为500km2, 地势平缓, 高程平均值约为40m, 共计38.6万个界址点。通过传统的地基测量手段将耗时达1800d, 但是通过RTK技术进行测量, 可控制工程的测量周期在250d左右。地基测量任务要求的测量精度误差是±5cm。

(2) RTK的测量准备

RTK的测量准备工作有以下方面: (1) 首先应对测区范围以内将作参考站的控制点进行图上设计, 并对RTK链覆盖范围进行分析。若某处与控制点距离过大, 应采取加测高等级的控制点, 然后再RTK测量。 (2) RTK测量时要求综合考虑测量目的、卫星情况、要求精度、接收机类型及测区内已有控制点状况等因素, 依据优化设计原则对其进行作业。 (3) 对于测区内有GPS地壳的形变监测点、GPS永久性跟踪站、国家A级 (或B级) 网点时, 应先将其作为参考站点。

(3) 硬件的选取和要求

(1) 天线。选用具有放大增益功能的天线作为该次地籍测量数据链的设备, 当信号发送源距离接收源较大时, 不设置中继站, 也可以有效保障传输信号的稳定性, 从而降低了测量成本。

(2) 流动站。一般情况下, 流动站采取缺省2m的流动杆作业, 在不同高度时, 要修正此值;在信号被影响点位, 可将仪器移至开阔处 (或是升高天线) 来提高效率, 待锁定数据链后, 要小心无倾斜地将其移至待定点 (或是放低天线) , 通常可初始化成功。

(3) 参考站。参考站上的仪器架设严格要求对中与整平;信号发射天线、GPS天线及电源等要连接正确;参考站定向指北线要指向正北, 不得偏离大于左右10°。

(4) 控制测量质量

(1) 根据地籍测量任务文件的要求, 合理选取接收机。案例中要求测量误差是±5cm, 所以要选取精度控制为± (1cm+2×10-6D) 的双频Z-Xtreme型号的接收设备。在设置测量人员上, 界址点记录员2名、参考站1人, 共十组, 每组3人。 (2) 对界址点观测两次后, 将流动站天线设置复始状态, 且重复观测工作。两次的测量数据误差应符合精度要求为±3cm, 并对其平均化计算, 确定数据。 (3) 测量人员应保证参考站系统能够正常运行, 将接收机架安装在控制点位置, 输入后检验此点的坐标。

(5) 检验参数和精度结果

一般控制点为2个时, 所得参数值较为准确。若测区范围较大, 控制点在4个及以上时, 应验证其平差改正数, 确保所得参数值的准确度。参数残差值要求为2cm。

(6) 检验测量精度

检验本次测量精度, 抽取利用RTK技术所测量的300个点, 并对其进行检验与计算, 结果表明, 83%的点精度误差控在±3cm, 70%的点精度误差控在±2cm, 所得平均测量的误差值是3.68cm, 满足地籍测量任务文件要求的误差精度为±5cm。

6 结语

应用RTK技术, 使得地籍测量作业效率、精度和实时性达到最佳配合, 随着传输数据能力及抗干扰水平的提高, 传输数据距离的加大, RTK技术将在地籍测量及其他领域得到更广阔应用。

摘要：地籍测量任务是地籍管理与建设地籍信息系统的基础, 随着测量技术的不断发展, 地籍测量的手段与技术也在不断进步与发展, RTK技术以精准、快捷的特点被测量人员广泛采用。本文首先介绍了地籍测量与RTK技术, 地籍测量中RTK的一般测图步骤、RTK精度分析及RTK技术的优缺点和改进措施, 同时阐述了RTK技术在地籍测量中的应用。

关键词：地籍测量,RTK技术,分析,措施

参考文献

[1]王黎明.GPS RTK测量技术在地籍测量中的应用[J].科技创新与应用, 2014 (28) :294.

[2]康慧明, 杨茂盛, 张淼.GPS RTK技术在地籍测量中的应用分析[J].山西建筑, 2010 (17) :357~358.

[3]俞顺鸿.解析工程测绘中RTK测量技术的应用与特点[J].勘察与测绘, 2014 (15) :214~215.

关于RTK作业高程精度的探讨 篇6

1 GPS高程的概念

GPS高程是由GPS相对定位得到的基线向量,经过平差后可得到在WGS84坐标系下的大地高。然后我们在实际应用的某一地面点的高程为正常高系统,两者所使用的基准面不同,前者使用的是椭球面,正常高系统使用的是似大地水准面,两个高程系统之间存在一个高程异常值(见图1),在我们这个地区高程异常值一般为5.2cm。要得到我们所需的正常高系统的高程,在静态GPS测量中可由随机软件或相关软件通过高程拟合获得,精度可达几个厘米。使用RTK作业法获取高程可能存在一定误差,其原因包括卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差、传播延迟误差、数据链设备的内部噪声、外部无线电信号的干扰。此类误差已由厂商在仪器出厂时进行了检定,在仪器的控制手簿中可以进行实时的显示,测量员可以很好的控制,但其精度究竟能达到何种程度,各种规范均未明确阐述,需要用经验数据来验证。

2 RTK作业及高程精度分析

某县三权项目的测量部分由我部门负责,采用地形图测量方式,目前已完成了首级控制测量和部分图根测量工作。首级控制测量是采用中海达系列GPS接收机按E级精度观测、平差获得点位坐标及高程。图根测量是在E级GPS控制点基础上采用RTK作业(图2)。下面重点介绍RTK作业。

本次测绘,根据甲方要求首先测绘各乡镇部分,地形为平地和山地。为保证图根点的质量同时验证RTK作业的高程精度,图根点均按四等水准测量要求进行水准测量。图根测量全部采用RTK作业,具体步骤如下:

1)基准站应设置在相对位置较高的地方,远离强磁场辐射和强反射建筑物,同时正确设置基准站的各项参数;

2)设置移动站时应准确输入移动站仪器高;

3)采集已知点数要大于3个,而且所采集的已知点可控制RTK作业区域;

4)RTK作业时应确保移动站圆气泡居中,作业手簿中完全显示合格后,方可采集、储存。

本次作业在该区域共有大致均匀分布的11 个高程重合点,平面精度完全满足图根控制点要求,其高程对比精度见表1:

共检测11 个图根点,最大高程较差为:-26mm,最小高程较差为:-8mm,检测的高程中误差为:17.45mm,在GB/T18341-2001《地质矿产勘察测量规范》中,图根点的高程中误差相对于起点不应大于50mm,地质工程点的高程中误差应在300mm-125mm。可见,RTK方法作业所获得的高程,可以满足图根测量、地质工程测量的高程精度要求。

3 结束语

在地质工程测量及测区面积不大的领域内,使用RTK方法作业能够满足规范所规定的高程精度要求。前提是严格按照规范所述的操作方法作业,同时在作业时,如果条件允许应多做重合点的检核,以确保测量质量。

参考文献

[1]李天文.GPS原理及应用[M].北京:科学出版社,2003.

[2]王大均.测绘词典[M].北京:上海辞书出版社,2011.

[3]中华人民共和国国家标准GB/T 18341-2001《地质矿产勘察测量规范》.

RTK法 篇7

关键词：RTK,全站仪,矿山,地形测量

1 实时差分GPS测量技术

差分GPS (DGPS) 是最近几年发展起来的一种新的测量方法。实时动态 (Real Time Kinematic简称RTK) 测量技术, 也称载波相位差分技术, 是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术, 它是GPS测量技术发展中的一个新突破。

实时动态 (RTK) 定位测量系统的构成实时动态定位测量系统主要由以下三部分构成。

(1) 卫星信号接收系统在实时动态定位测量系统中。应至少包含两台GPS接收机, 分别安置在基准站和流动站上。当基准站同时为多用户服务时, 应采用双频GPS接收机, 其采样率与流动站采样率最高的相一致。 (2) 数据传输系统 (数据链) 。由基准站的数据发射装置与流动站数据接收装置组成, 它是实现实时动态测量的关键性设备。其稳定性依赖于高频数据传输设备的可靠性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输距离及信号强度, 一般在基准站还需要附加功率放大设备。 (3) 软件解算系统。实时动态定位测量的软件解算系统对于保障实时动态测量结果的精确性与可靠性, 具有决定性的作用。

在具体外业测量中, 可以根据精度要求的不同, 选用静态差分定位, 快速静态差分定位, 动态差分定位或实时动态差分 (RTK) 等不同的作业模式。

(1) 快速静态测量:GPS接收机在每一用户站上进行静止观测。在观测过程中, 连同接收到的基准站的同步观测数据, 实时地解算整周未知数和用户站的三维坐标。采用这种模式作业时, 接收机可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪, 定位精度可达1cm~2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测里、工程测量和地籍测量。

(2) 动态测量:动态测量模式, 一般需首先在某一起始点上, 静止地观测数分钟, 以便进行初始化工作。之后, 运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测, 并连同基准站的同步观测数据, 实时地确定采样点的空间位置。目前, 其定位的精度可达厘米级。

2 RTK与全站仪联合数据采集应用实例

2.1 测区概况及作业目的

本文以RTK结合全站仪联合数据采集在海南某矿区地形图测绘上的应用情况为例。测区位于文昌县西22km, 交通十分方便。矿区范围约27km2。本区为低山丘陵区, 山势走向北东, 山势平缓、地形开阔。北矿段山脊呈半环形, 北东高, 南西低, 南西为半环形开口处, 具有明显的构造剥蚀地貌特征。

2.2 仪器准备

本次地形图测量采用的仪器有:Topcon GPS接收机, 主要用于前期的控制点布设和碎部数据采集;Topcon GTS 3套, 主要用于碎部数据采集, 同时根据需要从GPS控制点布设较低级别的控制点。作业前所有仪器均经过专业部门检测、校正, 性能和精度均符合标称精度, 能够满足本次测绘的精度要求, 可以使用。

2.3 野外测量

2.3.1 控制测量

首级控制网采用GPS静态定位, 布设整个测区, 以便于控制网的加密及数字化测图。由于测区范围较大, 我们为了能满足测量精度及后期工程施工的需要, 共在测区内布设GPS点6个作为首级控制点。

在首级GPS控制网的基础上, 利用RTK进行了图根点的测绘, 并用全站仪进行了部分导线测量, 以便进行检查和碎部点测量。在本次测量中, 点位设置除了顾及方便测图使用和便于RTK操作外, 还需满足RTK测量对外界观测条件的特殊要求:基准站的设置应尽量避开高压线、高大建筑物、高密的树林、大面积水域、远离强电磁波发射源等。为了增大基准站无线电发射的距离, 要尽可能把基准站放在地势较高、开阔的地方;对RTK所测图根点在全站仪使用时进行检查, 以保证图根点的精度。

2.3.2 碎部测量

该镇土地整理项目测区内有大量的果园, 村庄边有大量的村边林及部分村庄有大量的温室大棚等因素, 造成通视条件较差。同时由于该项目时间紧、任务重, 单纯用常规全站仪测量方法来施测工作效率太低, 完全采用RTK进行碎部采集虽然效率高, 但由于对工作环境有要求, 部分地区存在信号盲区, 因此在测量时, 采用RTK与全站仪联合测量, 取长补短, 以确保能高质量、高效率地按时完成该项目。

全站仪与RTK在同一区域联合测量, 根据实地情况分工进行碎部点的数据采集。利用RTK技术的优势, 进行道路、河流、独立地物及高程点等的测量;全站仪主要利用首级控制点以及RTK加密的图根点测量影响RTK信号的有大量村边林的村庄外围线、RTK信号盲区地物、地类界等。每天外业结束, 将全站仪及RTK野外采集数据导出至笔记本电脑, 统一转换成*.dat数据格式, 在南方cass7.0中展点, 根据野外绘制草图或编码进行数字化成图, 最后对地形图进行整饰和精度检查。

2.4 精度分析

为了检核RTK测量精度, 与静态GPS测量进行了比对, 以首级GPS控制网的平面点位与GPS C级点联测的高程值为真值进行对比分析。对6个首级GPS控制点进行了RTK测量, 最大平面点位中误差为±0.024m, 最小为±0.015;最大高程误差为0.023, 最小为0.015m。表1列出部分点位精度比较结果。

3 结语

RTK与全站仪联合数据采集, 避免了单纯的全站仪测量容易受到地形、植被覆盖等诸多因素的影响和RTK测量中卫星接收和外界干扰的问题, 互补优缺, 大大提高了作业效率。因此, 将两者有机结合, 充分发挥各自优点, 对加快工程进度, 具有很大的实际意义。本文案例将为从事相关工作的工程和技术人员提供有益借鉴。

参考文献

[1]徐绍铨, 张华海, 等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.