RTK地形图测量技术（精选12篇）
RTK地形图测量技术 篇1
摘要：本文基于笔者多年从事地形测量的相关工作经验, 以地形图测量中图根控制测量为研究对象, 分析了其与静态GPS及常规测量方法之间的差异, 研究探讨了RTK用于地形测量中图根控制测量的方法及精度, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：RTK,图根控制测量,精度分析,静态GPS
RTK (Real Time Kinematic) 技术是指载波相位实时动态差分GPS定位技术, 它是GPS发展的新形式, 是GPS应用的重大里程碑, 它的出现为各种控制测量、地形测图和工程放样等带来了新曙光, 极大地提高了测量工作的外业作业效率。
为了扩大RTK技术在测量工作中的应用范围, 满足高精度的测量要求以及建立大面积的测量控制网的需要, 拟通过具体的测量实践探寻出实用的测量方法来代替传统的常规测量方法, 使测量工作更简便快捷。对RTK技术进行了简介, 对其误差来源和应用现状等进行了阐述和分析, 就RTK技术进行图根控制测量的可行性进行了相应的质量精度评估等, 获得了一些有益的结论和建议。
1 RTK技术简介
RTK技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时动态差分GPS测量技术。
RTK测量系统主要有GPS接收设备 (可分为基准站和流动站设备) 、无线电数据传输系统 (简称数据链) 及支持实时动态差分的软件系统 (含设置和显示用的电子手簿等) 3个部分组成。
具体测量过程为:在合适的参考点上设置好基准站, 基准站连续接收到GPS卫星信号, 并将基准站坐标及观测数据通过电台实时地发送给已设置好的流动站用户, 一台或多台流动站接收机在接收GPS卫星信号的同时, 亦接收基准站传输来的数据, 由软件系统根据GPS相对定位的原理进行差分及平差处理, 实时解算并显示出流动站的三维坐标及精度, 从而可以进行测量工作。
2 误差来源
多路径误差、信号干扰误差、天线相位中心的变化、接收机位置误差等是影响RTK技术观测质量的重要因素。选择地形开阔、不具反射面的控制点位, 远离大面积的水面, 采用具有削弱多路径误差的各种技术天线等是削弱多路径误差的影响的良好方法。选择控制点时远离无线电发射源、雷达装置、高压电线等干扰源, 可以减少信号干扰误差。减少天线相位中心的变化误差需及时进行天线检验校正。细心地进行仪器操作, 可以减少接收机的对中位置误差等。
3 应用现状
RTK技术目前已经在地形测量方面得到广泛地应用, 与其他测量方式相比有其独特的优越性。
3.1 与静态GPS的比较
现今静态GPS越来越多地应用于高精度控制网的建立方面, 采用相位差分可以达到厘米甚至毫米级精度, 然而众所周知, 静态定位由于数据处理滞后, 所以无法实时解算出定位结果, 也就无法对观测数据进行实时检核, 在实际工作中可能需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性, 这样一来就降低了静态GPS测量的工作效率。而动态R T K通过实时处理即能达到厘米级精度, 用户可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况, 根据待测点的精度指标, 确定观测时间, 从而减少冗余观测, 提高工作效率。
3.2 与常规测量方法的比较
(1) 操作简便, 数据处理能力强。常规的水准仪、经纬仪进行测量时, 都要用笔进行现场的记录, 并进行数据的限差计算。RTK测量只要事先设定限差就可以对数据自动的进行取舍和记录。测量结果可以直接导人计算机, 不需人工输入。 (2) 作业效率高, 使用人员少。常规的水准仪、经纬仪和全站仪等测量仪器, 在进行测量时均需要经常地搬站, 而且完成一项任务通常需要3, 4个人一起工作。RTK技术在一般情况下, 仅需一人操作, 几秒钟就可取得坐标值。 (3) 与传统测量比较, 作业条件要求减少。传统的常规测量需要观测点间通视, 并且还要在白天等有利的观测条件时观测等;而RTK受通视条件、能见度、气候、季节等因素影响和限制小, 适于全天候作业等。 (4) 作业自动化、集成化程度高、适用范围广。常规测量仪器只能在某种工程中适用, 而RTK以其独有的特点, 在地形测绘、工程放样等方面均可独立完成。 (5) 定位精度高, 数据可靠, 没有误差积累。
4 RTK技术图根控制测量实践
4.1 图根控制的技术要求
图根控制点即是直接供测图使用的控制点, 简称图根点。测定图根点位置的工作, 称为图根控制测量。中等城市一般以四等网作为首级控制网。在测图中, 要求首级图根点相对于起算三角点的点位误差, 在图上应不超过±lmm, 相对于地面点的点位误差则不超过±0.1Nmm (N为测图比例尺分母) 。而图根点对于国家三角点的相对误差, 又受图根点误差和国家三角点误差的共同影响, 为使国家三角点的误差影响可以忽略不计, 应使相邻国家三角点的点位误差小于 (1/3) ×0.1Nmm。据此可得出不同比例尺测图对相邻三角点点位的精度要求。
根据《城市测量规范》, 图根控制网中图根点高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10, 1/500的等高距为0.5m, 1/1000的等高距为0.5m或lm, 随着比例尺的减少, 等高距可相应的加大。
4.2 测量步骤
4.2.1 测量思路
如图1, 以已知点G3为基准站。
(1) 分别在已知点G2, G4, G5上进行连续10min的RTK观测, 计算各点的点位精度。 (2) 将G2, G4, G5连成三角形, 形成一三角网, 对测量数据进行角度, 边长以及坐标的比较, 最后参照图根控制的技术要求评定成果。 (3) 在GX、GY、GA、GZ四个未知点上各进行5min的测量, 与已知点形成一导线, 并与全站仪三联脚架法测得的成果进行比较, 检验其精确度, 看RTK可否代替导线测量。通过 (1) , (2) , (3) 判断RTK可否代替常规测量方法进行图根控制测量。 (4) 在信号差的地方选一点CESHI点, 进行5min的连续观测, 计算点位精度, 评定测量结果, 看其精度是否满足图根控制要求。 (5) 将观测时间分成3min, 5min, 8min, 10min四个时间段, 分别计算其点位精度, 并比较找出实用的观测时间。 (6) 分别采样, 采样率分别是3s和5s的观测数据, 比较其精度, 找出实用的采样历元。
4.2.2 测量实施
(1) 仪器:此次测量采用的RTK测量系统由一套基准站和两套流动站组成。基准站主要包括:Trimble 5800 GPS双频接收机1台、ZephyrGPS天线、TRIMARK3数传电台及天线、TSC2数据采集手簿 (电子手簿) 1台等。每套流动站主要包括:Trimble5800 GPS双频接收机1台 (内置接收电台) 及Zephyr GPS天线、电台天线、TSC2数据采集手薄 (电子手簿) 1台等。
(2) 过程。
(1) 选择基准站, 并在基准站上架设好仪器, 接通电源, 通过手簿, 建立项目, 设置好基准及转换参数等, 连接好GPS接收机。输入基准站坐标、天线高, 启动基准站, 确认电台处于发射状态。 (2) 连接好流动站仪器, 用手薄设置好流动站信息。准备就绪后开始测量。 (3) 启动连续测量模式, 设置记录间隔为5S, 测最直至任务完成。 (4) 重新设置记录间隔为3S, 进行若干点的测量。 (5) RTK测量完成后, 用全站仪在其中几点上进行一附合导线的观测。 (6) 数据处理。
6 数据点位精度分析
表1中mx, my, mh为各方向的点位中误差, mo为总的平面点位中误差, △X, △Y, △H为测量值与已知坐标的偏差 (下同) 。
通过表1, 我们可以看出, 绝大多数的方向测量中误差都在lcm以内, X方向最大误差为0.0120, 只有一个超出1cm;Y方向最大误差为0.0112, 有两个超过lcm。总的平面点位中误差在2cm以内, 最大为0.0164.CESHI点是我们特意选取的测量环境比较差的测试点, 其观测误差与其他相比大了许多, 但根据图根控制测量的技术要求, 其仍然满足1/50。图幅图根控制的精度要求。
G 2, G 4, G 5为已知点, R T K的测量较差中X和Y方向符合的比较好, 满足1/500控制的要求, 而高程的测量有一些稍稍的偏出, 允许值是5cm, 这也是与RTK自身的作业模式有关的。它要求大地高到海拔高的转换必须精确, 但我国的高程异常图在有些地区存在较大误差, 这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的精度也不均匀, 这是所测高程出现大偏差的一个原因。其次我们的测量环境也是出现偏差的一个因素。如果提供一个好的测量条件, 加上适当的高程修正, 在高程方面应该也可达到要求。
参考文献
[1]赵军.RTK实时动态测量技术在运用中几点体会[J].城市勘测, 2002 (2) .
[2]谢世杰, 奚有根.RTK的特点与误差分析[J].测绘工程, 2002 (2) .
[3]王国祥, 梅熙.GPS RTK技术在工程测量中的应用[J].四川测绘, 2001 (4) .
RTK地形图测量技术 篇2
GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用
文章结合实例介绍了采用GPS RTK技术与数字测深仪组合的方法对水下地形进行测量的.工作原理及外业数据的采集过程,从实践中总结出GPS RTK技术给水下地形测量带来了巨大的技术变革,不仅提高了测量精度,而且提高了效率和成本,为水下地形测量开辟了新天地.
作 者：曾嘉 作者单位：葛洲坝股份有限公司测绘工程院,湖北,宜昌,443002刊 名：中国高新技术企业英文刊名：CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES年，卷(期)：2009“”(17)分类号：P228关键词：GPS-RTK 数字测深仪 水下地形测量 数据采集 基准站
RTK地形图测量技术 篇3
关键词:RTK技术;流动站;基准站;四等水准;图根点
一、GPS RTK技术简介
GPS(Global Positioning System)即全球定位系统的简称。根据GPS提供的坐标或坐标演变量精度和方式的不同可以分为毫米级,厘米级,静态,动态后处理,RTK(Real Time Kinematic实时动态),RTD(Real Time Differnce实时差分)等几种设备分类和测量方式。GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、地形测量、地籍测量、房产测绘、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、资源勘查、地球动力学等多种学科,而且其应用领域不断扩大,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
RTK(Real Time Kinematic)技术又称载波相位动态实时差分技术,是以载波相位观测为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术,它是测量技术发展里程中的一个突破,它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。其实时动态定位技术效率高,采用差分定位技术,精度可达厘米级和毫米级,可以在作业现场提供经过检验的测量成果,能够在满足精度的前提下,为用户提供连续实时的三维坐标,摆脱后处理的负担和外业返工的困扰。
二、RTK测量实例
1.RTK在控制测量中的应用
在固镇县11平方公里1:500地籍调查与测量工程中,由于街道较宽,采用RTK技术进行测量较为方便。此次测量以居民区为主,居民地建筑相对较低,基准站设置在测区的中部的6层楼楼顶,与已知点的距离在1.0～2.0km之间。采用两台双频GPS接收机实时动态测量模式,流动站采用三角架精确对中整平。布点时为了方便测图使用和便于RTK测量等因素,尽量避开高压线、高大建筑物及高密树林等因素对RTK测量的影响。实在无法回避的地方,采用增加观测时间、增加观测次数的方法以提高观测精度。
传统的图根控制测量采用导线(网)方法来施测,不仅费工费时,要求点间通视,而且精度分布不均匀,且在外业不知精度如何,采用常规的GPS静态测量、快速静态、伪动态方法,在外业测设过程中不能实时知道定位精度,如果测设完成后,回到内业处理后发现精度不合要求,还必须返测。
利用RTK进行控制测量不受天气、地形、通视等条件的限制,控制测量操作简便、机动性强,工作效率比传统方法提高数倍,大大节省了人力,不仅能够达到导线测量的精度要求,而且误差分布均匀,不存在误差积累问题。采用RTK来进行控制测量,能够实时知道定位精度,如果点位精度满足要求,用户就可以停止观测,而且知道观测质量如何,这样可以大大提高作业效率。
RTK控制测量时,首先用已知控制点建立投影的局部归化参数,利用本次工程实测的D级GPS控制网资料,将6个已知点的地心坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中,同时输入相应6个点的(1980西安坐标系和1985国家高程基准)三维坐标,进行参数转换,查看解算后每个控制点的水平残差和垂直残差。本次测量解算出两坐标系之间的转换参数,水平残差最大为±1mm,垂直残差最大为±17mm。为了提高待测点的观测精度,将天线设置在对点器上,观测时间大于20秒,采用不同的时间段进行两次观测取平均值;机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm,高程中误差±2.0cm;观测中,取平面和高程中误差均小于±1.0cm时进行记录。
RTK图根点两次观测值坐标较差最大值为±2.2cm,最小值为0.2cm。两次观测采用了同一基准站,观测条件基本相同,可视为同精度双观测值的情况,进而求得观测值中误差和平均值中误差。观测值中误差为±0.62cm,平均值中误差为±0.44cm(±0.62/√2)。说明RTK技术能满足《城市测量规范》中最弱点的点位中误差(相对于起算点)不大于±5cm的要求。
同时,我们采用常规手段对RTK控制点进行了四等水准测量。平差后,每公里高差中误差为±3.25mm,最弱点高程中误差为±6.1mm。在进行RTK平面控制测量的同时,我们也利用RTK技术进行了高程测量。两次RTK高程测量的成果高程较差最大为-4.0cm,最小为0.2cm.观测值中误差为±1.2cm,平均值中误差为±0.85cm。
四等水准测量与RTK高程测量成果较差高程较差最大为-4.2cm,最小为0.1cm,高程较差中误差为±2.2cm。
如果四等水准网高程中误差取±2.0cm,RTK高程测量的中误差采用其预设精度±2.0cm,则根据误差传播定律,得到高程较差理论中误差为±2.8cm,高程较差允许误差为±5.6cm。可见求得的高程较差中误差小于高程较差理论中误差。
由于相邻两点间RTK高程较差受相邻点间的长度影响不大,其精度主要取决于四等水准测段长度。根据同一测段RTK高差与四等水准高差之差,参照不等精度观测,计算出高差较差单位(每公里)中误差为±1.74cm。
如果RTK高程测量的中误差采用其预设精度±2.0cm,四等水准高差中误差取±1.0cm,得高差较差理论单位中误差为±2.2cm。显然,观测的高差较差单位中误差小于高差较差理论单位中误差,由此证明RTK高程完全满足《城市测量规范》对四等水准网的精度要求。
2.RTK在数字地形、地籍测图中的应用
利用RTK快速定位和显示坐标结果的特点,在一定的条件下,可以进行地形、地籍的碎部测量来代替常规的数字测图。以1台GPS基准站,若干台GPS流动站接收机分别进行碎部点测量。测量工作一般在数据采集的功能下进行。采集完将数据格式转换为“点号,X坐标,Y坐标,高程”形式,使用Cass软件经过编辑处理,最终生成数字化地形、地籍图。
地形点的采集一般单人作业,在城区外围较为开阔或建筑物不太密集的区域进行数据采集,RTK的采集速度相当快,由于初始化速度快(小于30s),并且在线运动过程中始终有固定解,每个碎部点采集时间一般不超过5s,因此,可以充分发挥RTK快速高精度定位的优势,提高作业效率。
全站仪配合RTK效率更高,在作业中采用RTK测量模式的优势,准确快速地建立图根控制点,采用全站仪配合RTK外业手簿进行碎部点的数据采集。图根点的布设不受地形的限制,从而减少了因常规测量多次设站带来的累计误差,提高了全站仪碎部点采集的点位绝对精度,使地形测量方便快捷,大大提高了工作效率。在地形图、地籍图等的测量应用中,均取得了令人满意的效果。
三、几点认识
1.通过对以上事例的分析,可以证明RTK技术完全满足城市测量中对图根控制和四等水准测量的要求。由于RTK技术不同于常规的测量手段,不可能完全用常规的测量技术标准来衡量,尤其在相邻两点间距离较短的情况下表现比较明显。RTK技术的测量误差均匀,不存在误差积累,精度可靠程度较高。
2.RTK技术能够实时地提供测量成果,可以越级布网,大大降低了生产成本,减轻了作业员的劳动强度,提高了工作效率和企业的经济效益。
3.误差与流动站至基准站的距离成正比,流动站与基准站之间距离以不超过4Km为宜。解求转换参数的已知点应分布均匀,覆盖整个测区,水平、垂直残差宜在3.5cm以下。基准站应尽可能设置在符合条件的已知点上,以确保高程点的精度。
4.作业过程中,检测测区内一定数量的控制点,当发现异常情况时,及时剔除原控制网的粗差点,便于更好地完成与原图或原工程项目的接边工作。
5.测量时需采用选择最佳观测时间、延长测量时间、增加观测次数、架设对点器等方法提高测量精度。一般同精度两次测量值的较差取3cm以下为宜。
6.在一定的条件下,RTK可与全站仪联合作业,充分发挥RTK与全站仪各自的优势
四、结论
1.实践证明,GPS-RTK具有极高的测量精度,可以满足1:500数字化地形、地籍测图图根控制点和四等水准的要求,能快速、准确地测定图根点、碎部点的坐标和高程。与传统的测图方法相比,其作业模式能进一步提高测量作业效率,降低劳动强度,节省测量费用,使测量变得更加轻松容易,尤其在夜间作业,比常规测量作业方法更具优越性。
2.根据测区的实际情况,充分利用已有成果,选择合适的坐标转换参数求解方法,均匀地选择覆盖全区的3个以上已知点参与坐标转换,在满足精度要求的前提下,尽可能地减少外业劳动强度。
参考文献:
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RTK地形图测量技术 篇4
(一) 认识RTK技术
RTK定位技术是GPS技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术, 它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果, 并达到厘米级精度。
(二) 图根控制测量技术说明
图根控制测量技术的前提就是国家平面控制网的建立, 其中建立平面控制网的常用方法有三角测量和导线测量。另外, 为适应地形测图的需要, 还必须在国家控制网的基础上, 进一步加密控制点, 直接供地形测图使用的控制点组合而成的控制网为图根控制网。其建立方法可采用导线测量、小三角测量和交会定点等方法来建立, 建立图根控制时, 如果测区内有国家控制点, 应与国家控制点连接起来, 如果测区内没有国家控制点时, 可建立独立的图根控制网。
二、RTK图根控制测量技术在地形图测量中的应用
1、应用说明
依据测量范围实际作业情况, 按照RTK操作的测量技术标准及国家的行业规范施测, 求得图根控制点的坐标。利用RTK图根控制测量技术, 通过流动站与基准站二者之间的数据链, 组成差分观测值进行实时处理, 直接得到图根控制点的坐标。
2、应用技术要求
第一, GPS-RTK平面测量、高程测量分级及基本精度应符合CJJ8-99和CJJ73-97的要求。
第二, 测量控制手簿设置控制点的单次观测的平面收敛精度应≤1.5cm, 高程收敛精度应≤2cm。
第三, 测量控制手簿设置碎部点的单次观测的平面收敛精度应≤2cm, 高程收敛精度应≤4cm。
第四, 控制点平面和高程成果在限差之内取各次观测成果的平均值。
第五, 用RTK方法施测的平面和高程控制点成果应采用适当手段以相应的等级检测坐标、边长和高程, 其检测点应均匀分布测区, 且检测点不少于总点数的10%。如果当地某些区域高程异常变化不均匀, 转换参数无法满足高程精度要求时, 宜对RTK数据进行后处理, 按当地高精度似大地水准面精化模型求插值方法或用水准测量求得高程。
3、参数要求
地形图测量中RTK图根控制测量的参数要求应符合表1的规定。
4、参数的计算转换
利用用户提供的GPS点的两套坐标直接求解所在测区的转换参数, 采用的参考点应在三个点以上, 所选参考点应分布均匀, 且能控制整个测区, 并在实际作业过程中注意已知点坐标检查。测定高程时, 参考点应适当增加。转换时应根据测区范围及具体情况, 合理采用四参数或七参数的数学模型。RTK参考点等级及转换残差要求应符合表2的规定。
三、RTK图根控制测量技术在地形图测量应用中存在的问题及解决措施
(一) 存在的问题
在RTK与全站仪地形测量外业数据采集过程中, 不论是全站仪现场采集还是RTK现场采集, 都会存在数据采集不全、不准的情况, 使得完全靠计算机根据野外采集的地形相关数据自动生成的地形图很难真实的反映实地情况。也就是说野外数据采集不全, 准确性不高, 特征点站位不足是当前RTK图根控制测量技术在地形图测量应用中存在的最为显著的问题。
(二) 解决措施
1、平面位置中误差的控制
第一、图根控制点相对于邻近起算点的点位中误差不应大于图上0.1mm。
第二、地物点相对于邻近图根点的点位中误差不得大于图上0.2mm。
第三、相邻地物点间距中误差不得大于图上0.4mm。
2、高程中误差的控制
第一、图根控制点相对于邻近等级控制点的高程中误差不得大于1/10的基本等高距。
第二、平坦地区和城市建筑区, 高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不得大于±0.1m, 丘陵地不得超过1/2等高距, 山地、高山地不得超过2/3等高距。
第三、平地、丘陵地基本等高距为1米, 山地、高山地基本等高距为2米。
四、结语
本文结合笔者自身多年的地形测量工作经验, 以地形图测量中图根控制测量为研究对象, 分析了地形图测量中RTK图根控制测量技术的应用以及应用过程中存在的问题及解决措施, 希望对从事相关工作的同行提供一些有价值的参考。
摘要：本文从对地形图测量中RTK以及图根控制测量技术的介绍谈起, 然后就RTK图根控制测量技术在地形图测量中的应用进行说明, 最后就RTK图根控制测量技术在地形图测量应用中存在的问题及解决措施进行分析。
RTK地形图测量技术 篇5
基于RTK的地形测量工作流程及精度探析
主要介绍利用RTK进行地形测量的主要流程,分析了RTK测量精度,并提出了提高RTK测量精度的对策.利用RTK进行地形测量,明显提高效率,节省大量的人力物力,满足精度要求.
作 者：薄怀志 缪德都 杜海霞 毛宁利 BO Huai-zhi MIAO De-du DU Hai-xia MAO Ning-li 作者单位：山东省鲁南地质工程勘察院,山东兖州,272100刊 名：测绘与空间地理信息英文刊名：GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY年，卷(期)：200932(1)分类号：P228.4关键词：RTK 地形测量 工作流程 精度
RTK地形图测量技术 篇6
关键词：RTK；控制测量；高程；精度分析
1 引言：GPS实时动态差分测量（REAL TIME KINEMATIC）简称RTK，是将计算机技术、数字通讯技术、无线电技术、GPS定位技术融为一体的技术。它的接收机分为基准站和流动站两个部分。RTK一般用等于或多于5颗卫星到基站和流动站的相位进行测量。
GPS RTK定位技术是一种高效的定位技术，基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给流动站，流动站根据这一改正数来改正其定位结果，从而大大提高定位精度。RTK的关键技术主要是初始整周模糊度的快速解算，数据链实现数据传输的高可靠性和强抗干扰性【1】。
近几年，GPS RTK测量技术以其高精度、全天候、多功能、实时动态、操作简便等特点飞速发展，时下已风靡全国。其RTK高程还在理论探讨和实际摸索中，对其误差的分析研究，也引起了广大测量工作者的广泛关注。
2 RTK控制测量
2.1 测区位置概况
以攀枝花市单元经堂片区1：500数字化地形测图RTK控制测量为例，测区位于西区格里坪镇经堂村，龙庄路以东、攀枝花电子科技学校以西；金沙江和丽攀高速以北；青冈林以南。测区坡度较大，地形属山地，其海拔为1012—1150米，山坡坡度一般在6°—25°之间，金沙江边有超25°的地形，地势较为陡峻。
测区首级控制直接利用D级GPS点4点（高程为三等水准高程）和一个三等水准点施测一级GPS点；一级GPS点采用RTK方式布设21点，控制面积5㎞2，各点高程采用四等水准测量布设。
2.2施测方法
测区采用华测GPSX10接收机，基准站设在测区中间一建筑物顶，四周无高大建筑物遮挡和电磁波干扰。用GPS观测手簿把基准站和流动站设置为相同参数；坐标系CGCS-2000，中央子午线设置为102°，无转换，水平平差无、高程平差无。以此观测已知点和布设的一级GPS点坐标与已知点地方平面坐标和85高程分别进行转换，求得一级GPS点的地方平面坐标和拟合85高程。
根据设计要求对布设的一级GPS点进行四等水准联测，求得各点的85高程。为RTK控制测量高程精度分析做好数学基础。
2.3误差来源
2.3.1 RTK测量误差来源。RTK测量的误差来源按其生产源可分4大部分：
1）与卫星有关的误差，主要包括卫星的星历误差和SA、AS影响以及时钟模型误差。
2）同传输途径有关的误差，因为GPS向地面传播数据时要经过大气层，因此，信号传播误差主要是信号通过电离层和对流层的影响。此外，还有信号传播的多路径效应。
3）与接收机有关的误差，主要包括接收机的时钟误差、位置误差、天线相位中心偏差以及几何图形强度误差。
4）与测站有关的误差，主要包括测站坐标的精度、数据转换模型的科学性、作业方式。
从上述误差来源看，按其性质可分为系统误差与偶然误差两大类。其中系统误差虽然对点位的定位结果有很大的影响，但其有一定的规律性可循，可采取一定的措施加以消除【2】。本文讨论的是与测站有关的误差。
2.3.2 RTK施测的高程误差。首先分析一下RTK所测高程和水准测量高程的区别，GPS 测量求得的原始坐标是WGS-84坐标（B，L，H）大地纬度，大地精度，大地高。而我国水准测量是采用1985国家高程基准，以似大地水准面为起算面，最后是以正常高作为使用的高程。因为测量原理不同，两种测量的起算面不同，所以两种高程值之间存在高程异常，即大地高=正常高+高程异常。所以如果使用GPS要达到水准测量要求的正常高的值，必须要求提高大地高和高程异常值的精度，而精确的求出高程异常就是关键所在。
2.4确保RTK测量精度方案
RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的，由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。因此，RTK测量高程的精度主要取决于高程转换参数的精度、基准站高程精度和观测精度。
2.4.1采用最优转换参数。合理选择求取校正参数的控制点，提高高程转换参数的精度：
1）选择测区四周及中心且较均匀分布的5个控制点求取参数，控制点范围位于RTK测量半径范围内，避免拟合水准面从一端向另一端无限制的外推【3】。
2）剔除影响高程精度较大的已知控制点，采用转换残差值较小、精度越高的转换参数为高程拟合依据。
2.4.2提高流动站的观测精度。提高流动站的观测精度主要有如下方式：
1）尽量減少天线安置和高量取误差，其对中误差不应大于1 mm，天线互为120°方向量取的高差应小于3mm【4】。
2）控制点周围应无遮挡，没有大型建筑物、大型反射面和强电磁波干扰源的位置。
3）应按RTK测量技术规范要求，流动站与基准站的直线距离应小于等于5km，以消弱电离层折射和对流层折射的影响。
4）流动站与基准站之间的共同锁定卫星截止高度角大于 15°的个数不少于5颗；在进行每一个待测点观测前，都要对流动站重新进行数据初始化，重新建立数据连接通道，并得到固定解。
5）采集足够的观测数据，每次观测历元数应大于20个，各次测量的高程较差应满足≤±4cm要求后取中数作为最终结果【5】。
2.4.3减少基准站误差影响。根据测区范围和已知点的相对位置，基准站选择无明显的大面积信号反射物和 15°倾角以上无大片障碍物的测区建筑物顶，为减少多路径效应和信号遮蔽的影响，未在已知点上设置基准站，增加数据链作用距离，加快初始化速度。同时应注意：
nlc202309080840
1）电台按约定的工作频率进行数据链设置，以避免与其它频率串频。
2） 减少基准站的对中误差，其与流动站安置和量取高度方法一致。
3） 多次获取基准站坐标，变化小于2cm时，取平均值作为流动站观测起算值，减少不同时日间的观测误差，提高参数的相吻性。
3 高程精度分析
单元经堂测区所有RTK控制点均联测了四等水准高程，新布设控制点的四等水准高程与RTK测量高程、点间四等水准平差高差与RTK测量高差进行比较，来分析RTK测量的高程精度【6】。
3.1 高程中误差
由城市测量规范可知，四等水准点的高程中误差应小于±2.0㎝，设RTK测量的高程具有相同的精度±2.0㎝，代入式（2）得较差中误差允许值mh=±2.8㎝；四等水准点最弱点的高程中误差不得大于±2.0㎝的规定，设RTK测量的高程具有相同的精度±2.0㎝，代入式（4）得较差中误差mΔh=±2.9㎝。当限差小于2倍中误差时，可以认为RTK测量高程能够满足四等水准测量要求【6】。
3.2 精度统计
根据单元金堂测区21个控制点进行比较统计见表1：
通过表1可以计算出高程较差最大误差2.9㎝，平均误差为1.1㎝，中误差为1.3㎝，可以说明RTK拟合高程很接近水准观测高程；高差较差最大误差2.7㎝，平均误差为1.2㎝，中误差为1.4㎝。可以得出，在严格控制各项误差情况下，RTK测量高程精度优于±2.0㎝，甚至高于±1.5㎝；点间高程相对精度优于±2.0㎝，甚至高于±1.5㎝。说明RTK测量的高程精度达到四等水准测量精度。
总结：本文主要讨论RTK在定位测量中产生的高程误差和精度分析，并通过测区试验，比较RTK采集的控制点高程数据与四等水准测量高程数据。根据试验情况，切实深入了解RTK的诸多误差来源，提出较佳的RTK观测精度方法。
由于本文讨论的测区范围较小，使用RTK分别与测区四周的水准点联测高程，利用“COSAWIN98控制测量数据处理软件包”求取转换参数的功能，直接求取高程拟合；只要已知高程精度高、分布好，联测点个数达4个以上，求得的拟合参数就更准确；当控制面积越大、地形起伏越大，联测的点数应适当增加。
综上所述，只要严格控制各项误差及选用合理作业方法，RTK测量技术可获得高精度的测量成果，高程精度能够达到四等水准测量的精度。控制点的选用与高程拟合有着密切而直接的关系，这些内容涉及到大量的布设经典测量控制网的知识，文中未做讨论。
参考文献
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RTK地形图测量技术 篇7
水下地形图是防洪、水资源保护、工程建设等工程项目不可或缺的基础资料之一,水下地形测量主要包括定位和测探两大部分。传统的水下地形图测量方法主要有采用经纬仪配合测距仪、经纬仪交会、全站仪获取水下地形点的平面位置,然后利用测深杆法、测量锤法和回声测深仪法等获得该平面位置处的水深,从而获得水下点的三维坐标。其中目前使用最多的是利用全站仪配合测深仪的方法施测,上述传统方式不仅受仪器精度、距离、天气、通视及通讯等条件限制,而且工作效率很低。尤其是断面水深测量,由于受水流、测量船体的非线性运动以及测量人员的熟练及配合等因素的影响,断面点定位精度不高。这些因素都严重影响河道断面测量的质量。近年来随着GPS RTK技术的成熟,GPS RTK配合数字化测深仪测量水下地形图优势明显,具有广阔的应用前景。
1 GPS RTK配合数字测深仪器组成水下地形测量系统
RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上,另一台或几台接收机置于载体(称为流动站)上,基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号,基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值,从而得到经差分改正后流动站较准确的三维坐标。目前RTK在半径10 km左右的范围内平面测量精度一般在2 cm左右,可以采用该技术替代全站仪等设备获取水下点的平面位置数据,再利用数字测深仪获取该位置处的水深,根据式(1)可以获取该水下点的高程:
HB=HS-D (1)
其中,HB为水下地形点高程;HS为对应处的水面高程;D为由测深仪获取的水深。
这样可以把RTK与数字测深仪组合起来形成一个水下地形测量系统,同时来获取水下地形点的三维坐标,系统组成如图1所示。
该系统具体工作原理是:将GPS流动站的天线与测深仪的换能器安置在同一平面位置,同时布置在一条小船上,保证RTK的数据与测深仪数据同步传输到PC,作业时流动站根据基准站通过电台发送的改正数实时改正自身的测量值获得点位的厘米级精度的平面坐标并实时传送到PC,同时数字测深仪获取该平面位置处的水深数据发送到PC,PC根据观测的水面高程由式(1)即可计算出该平面位置处水下点的高程坐标,与RTK获得的平面坐标一起组成水下点的三维坐标文件。然后将数据导入数字成图软件就可以编辑生成需要的水下地形图。
2 工程应用实例
2006年承担了某水库水下地形图测量的任务,水库面积约为2.2 km2,库区附近没有已知控制点,首先施测了一个E级的GPS静态网和一个四等水准,以此在水库的周围建立了一个平高控制网,进行水下地形图测量前测量了水库水面的高程,然后开始进行作业,在4个控制点中选取一个地势较高且离水库的几何中心最近的1个点架设基准站,另外2个进行定向,第4个点作为检核点(实际中也可以不将基准站假设在已知点上而选择一个地势较高且最接近水库几何中心的位置,用其他3个点进行定向,第4个点进行测量检核),检核点坐标检核无误后进行水下地形图测量工作,开始作业后小船按照计划的路线和速度前进,系统自动记录水下地形点的三维坐标,然后这些点的坐标数据文件用南方CASS数字成图软件打开,就可以生成需要的水下地形图。
作业中需注意如下几点:
1)平高控制点选点应该注意GPS测量对测站的要求,如测站四周视野开阔,高度角15°以上不允许有存在成片的障碍物,远离大功率发射源、高压线、变压器等,减少信号的干扰,测站远离房屋围墙等放射物,以减少多路径效应,测站应位于地质条件好、点位稳定、易于保存的地方,同时顾及施测的便利,尽可能利用原有的标石观测墩,降低成本等。
2)根据规范要求确定地形点采集的密度。按照水下地形测量规范,布设一系列间距为15 m平行测线,沿测线方向的测点密度为:离水边30 m以内,每3 m～5 m测一点;30 m以外每5 m～8 m测一点,在水下地形变化剧烈、库尾及近坝区域,测线、测点密度要相应的增加,以便较真实地反映水下地形变化情况。
3)作业前后的定位检查和测深仪测深检查。每次作业前(或作业结束时),将流动站流动至已知点(或检查点)上,记录下该已知点(或检查点)的坐标和高程,并与该点已知坐标和高程比较,差值符合规定要求后再作业,确保测深点定位的准确性。同样每次作业前(或作业结束时),对使用的测深仪通过专门的测深仪校准板进行测深检查校正,特别注意测程的问题,有些测深仪器在不同深度范围的设置是需要修改的,否则将获得错误的水深数据,所以作业时必须有一个人一直注意测深仪,发现异常,立刻停止作业,进行设置修改后再继续工作。
4)在有风浪的情况下,测船会前后左右摇摆,从而导致GPS天线、换能器和测深仪不在一条垂线上,从而影响定位和定深精度。为有效减少风浪对测量精度的影响,必须弄清楚在测船具有多大的晃动情况下时必须终止测量。根据经验一般情况下在浪高1 m的情况下应该停止作业,无风的日子是水下地形图测量的最佳时间,这时船的摇晃是最小的,另外如果是测量河底的地形图还应该考虑河水的流速问题,一般的测深仪在流速较快的情况下将显示出错误的水深数据,应该稍加注意。
5)测船速度的确定。测船航速的确定是一个重要的问题。航速过快,会造成点位坐标精度急剧下降,从而影响水下地形测绘的精度,而航速过慢,又会迅速增加数据,造成数据处理的复杂性,而且还会贻误工期,造成人力、物力和财力的浪费。对航速的确定,须综合多方面的因素进行考虑,包括RTK仪器的采样频率、测深仪测深数据的延时问题以及水流的速度等。
3 水下地形测量系统作业的优越性
1)该系统不受通视条件限制。
RTK作业时,水面即便有其他船只过往,亦不会影响其采集数据。
2)大大降低了数据采集的劳动强度。
使用全站仪观测时,岸边几台仪器观测人员必须时刻跟踪船只,方能采集到每次水深测量的平面位置。GPS RTK作业时,只需1个人手持采集器便可准确记录每次水深测量的平面位置。
3)提高工作效率。
传统方法需要的人员较多,而RTK作业时人员配置可以大幅减少。野外数据采集、内业处理一体化,大幅降低了劳动强度,大大提高了作业效率。
4)点位精度大幅提高。
应用传统测量方式进行生产作业时,水深测量数据与平面位置测量存在较大的时间差,所采集断面点位很难保证所测的水深就是RTK所采集的平面位置处的水深,从而存在很大的误差。而在GPS RTK方式作业时,水深测量数据与平面位置测量同步进行,大大提高了测量的精度。
参考文献
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RTK地形图测量技术 篇8
关键词：RTK,全站仪,矿山,地形测量
1 RTK测量与全站仪数据采集原理分析
1.1 RTK数据采集工作原理
从测量的基本原理来讲, RTK测量技术具体是指将载波相位观测值作为测量对象, 实现实时差分的一种GPS测量技术[1]。整个测量系统主要包括这样三个基本的组成部分:GPS信号接收设备、数据传输设备以及与之配套的软件操作系统。其中, 作为测量设备的核心部分, 数据传输设备主要包括由基准站的发射基站以与测量流动站等关键设备构成的数据传输系统。而软件操作系统主要是为测量提供一个人机界面, 能够实时的显示出所测站点在所指定的坐标系当中的三维结果。
RTK测量技术的基本测量原理是这样的:在基准站处设置一台GPS接收设备, 然后连续的观察所有可见的GPS卫星, 之后通过数据链将其从卫星获得的观测值与测量站的坐标信息都传递给流动站。而流动站接收到测量卫星的GPS信号的同时, 还通过无线电设备从基准站处接收观测数据, 在相对定位的原理上, 实时的对整周模糊度进行求解与计算, 并将计算结果以图形、曲线等多种显示方式显示到用户基站的三维坐标上。通过这种实时定位与计算的方式就能够对基站和用户站所获得的观测数据的求解收敛情况进行观测, 进而对数据的解算是否成功进行实时的判断, 进而有效的减少存在的冗余观测值, 提高观测与测量效率。
1.2 全站仪数据采集工作原理
全站仪往往又被称为“电子全站仪”, 属于一种自动测距、自动测角、计算以及数据记录存储兼具的一种三维坐标定位测量系统[2]。其在地形测量、控制测量、房产测量、工业测量以及近海定位等领域得到广泛的应用。在测量的过程中, 将仪器照准棱镜, 然后通过在望远镜上成像, 利用在仪器中内置的识别仪器, 将信号进行处理, 诸如放大、数字化等操作之后, 得到相关的数值[3]。
2 RTK与全站仪联合数据采集应用实例
2.1 测量地形区域概况及测量目的
测量的主要目的是利用RTK与全站仪相结合的数据采集方式, 就 (伊川县半坡乡兴业煤业有限公司) 矿区的地形图进行了测绘。该测量矿区的基本地形为低山丘陵, 山势的基本走向为北东, 起伏较为平缓, 整个矿区地形开阔。其中, 在矿区北段, 山脊呈半环状, 北东较高, 南西较低, 且该处为半环形的开口, 地貌呈现出明显的构造剥蚀形。
2.2 测量前资料与仪器的准备情况
在测量开始之前, 已经收集到了测量矿区之前1:10000的土地利用情况分布图, 在进行野外测量之前可以作为对应的参考。所测矿区中及其附近已经有三个义煤集团有限公司工程勘测处建立并保存完好的GPS C级控制点, 其基本的精度满足当前测量要求。因此, 在测量时以这3个C级点作为起算点, 建立起首级控制, 之后布设整个控制网点。
本次测量所采用的测量仪器包括:南方GPS接收机, 用于前期碎部数据的收集以及首级控制点的布设;南方GPS三套, 主要用于碎部数据的收集, 并根据所布设的控制点设置次级控制点。在进行测量前, 所有的设备都通过了相关部门的检测和校正, 精度都达到了相关的要求, 能够满足本次测量精度要求。
2.3 野外测量
2.3.1 控制测量
所布设的首级控制网是采用GPS静态定位的方式, 在整个测量区域进行布设, 这样便于对整个控制网进行加密以及数字化等操作。由于当前测量区域较大, 为了便于后期工程施工以及精度处理需要, 在整个测量区域一共布设了六个GPS点作为首级控制测量点。然后利用RTK技术来对图根点进行测绘, 并采用全站仪对部分导线进行测量, 这样有利于对碎部点进行检查和测量。控制点的设置除了要满足测图的使用以及操作的方便性之外, 还必须满足RTK测量对相对应的测量条件的特殊要求。在设置基准站时, 还应该尽量的避开建筑物、大面积的水域以及强电磁波发射源等障碍物。
2.3.2 碎部的测量
由于在测量的实际区域内存在大量的农田玉米和树林, 且村庄中有大量的温室大棚、和养殖场等, 导致整个区域的通视条件相对较差。加之由于项目的时间比较紧张、工作任务繁重, 假若采用常规的全站仪式测量施工, 则会导致项目的施工效率过低, 而完全采用RTK来对碎部进行采集, 虽然效率会较高, 但是由于工作环境的要求而导致部分地区存在信号盲区。
在同一区域采用RTK与全站仪联合测量的方式时, 可以根据当地的实际情况对碎部点的信号数据进行测量和采集。例如, 在对河流、道路以及高程点等进行测量时, 可以充分的利用RTK技术在这方面的技术优势。而在采用全站仪进行测量时, 可以完全利用首级控制点和RTK技术加密的图根点来测量那些对RTK信号质量影响较大的区域, 诸如包括有大量树林、信号盲区以及地类界线等的区域。同时, 在每天的野外作业结束之后要将RTK和全站仪所采集到的数据都进行备份, 并转换成*.dat的数据格式。
2.4 精度分析
为了对RTK的测量精度进行检测, 可以将之和静态GPS的测量结果进行对比, 将首级GPS控制网的平面点位和GPS C级点联合测量的作为真值进行对比分析。在对数据精度的进行分析之后, 应该保证所测图根控制点能够用来参考作为全站仪的碎部测量资料, 且其精度要完全满足测量绘图精度的需要, 且测量误差分布要均匀、不存在累积误差。
3 结论
将RTK与全站仪联合起来进行地形测量的方式, 有效的避免了完全采用全站仪测量过程中容易遇到地形与植被对测量结果的影响, 同时还弥补了RTK测量过程中由于卫星接收以及外界信号干扰等方面的影响, 极大的提高了作业效率。
参考文献
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RTK地形图测量技术 篇9
1 RTK的技术优势
RTK定位技术(Real Time Kinematic,简称RTK)是以载波相位观测值为依据的实时差分GPS定位技术,实施动态测量。在RTK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流动站。流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,同时通过输入相应的坐标转换参数和投影参数,实时得到流动站的三维坐标及精度。
随着GPS技术的不断发展,特别是RTK技术的出现,使得水上测量可以采用GPS无验潮方式进行工作(RTK方式)成为可能。大大减少了测量人员的劳动强度,自动化程度高,省工省时,精度高,全天候,提高了工作效率,使工程变得更经济。
2 无验潮水下地形测量的理论基础
载波相位差分测量的定位精度很大程度上依赖于整周模糊度能否在航精确确定。整周模糊度在航解算(OTF)是一种动态环境下的模糊度确定方法,它可省去在精密动态定位中的静态初始化过程。常规精密定位中复杂的整周跳变问题也因OTF的引入变得十分简单。载波相位差分测量整周模糊度的确定模型为:
其中,Xk=(dxdydzxyzdn0dn1…dnm)为状态向量;Φk-1为状态转移矩阵;Hk,ϕ为载波相位的测量矩阵;Rk,ϕ为载波相位的方差阵;Qk为系数阵。
Q
由式(2)计算得到整周模糊度N后,代入载波相位观测方程,便可以获得厘米级的平面定位精度。
回声测深仪是一种单波束测深设备,深度的测量是根据最小声程决定。按照使用频率个数的不同,又可分为单频和双频。双频测深仪根据两个频率测量深度较差获得淤积层厚度。
水下地形测量现状如图1所示,设h为测深仪探头吃水线到RTK测点M的高度;Z0为设定吃水深;Z为测深仪测得的水深;Zm为水底高程;H为RTK流动站在船上测得的高程。则:
水位=H-h (3)
Zm=水位-Z=(H-h)-Z (4)
当水面由于潮水或者波浪升高时,H增大,相应地Z也增加相同的值,根据式(2),Zm将不变。因此从理论上讲,RTK无验潮测深将消除波浪和潮位的影响,是一种理想的水上测量方法。
3 水深测量的基本作业步骤
3.1 测前的准备
1)求转换参数。a.将RTK基准站架设在已知点A上,设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、发射间隔及最大卫星使用数,关闭转换参数和七参数,输入基准站坐标(该点的单点84坐标)后设置为基准站。b.将GPS移动站架设在已知点B上,设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、接收间隔,关闭转换参数和七参数后,求得该点的固定解(84坐标)。c.通过A,B两点的84坐标及当地坐标,求得转换参数。
2)建立任务,设置好坐标系、投影、一级变换及图定义。
3)作计划线,如果已经有了测量断面就要重新布设,但可以根据需要进行加密。
3.2 外业的数据采集
1)架设基准站应在求转换参数时架设的基准点上,且坐标不变。
2)将GPS接收机、数字化测深仪和便携机等连接好后,打开电源。设置好记录、定位仪和测深仪接口、接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟校正后,就可以进行测量工作。
3.3 数据的后处理
数据后处理是指利用相应配套的数据处理软件对测量数据进行后期处理,形成所需要的测量成果——水深图及其统计分析报告等,所有测量成果可以通过打印机或绘图机输出。
3.4 影响水深测量精度的几种因素及相应对策
1)船体摇摆姿态的修正。
船的姿态可用电磁式姿态仪进行修正,修正包括位置的修正和高程的修正。姿态仪可输出船的航向、横摆、纵摆等参数,通过专用的测量软件接入进行修正。
2)采样速率和延迟造成的误差。
GPS定位输出的更新速率将直接影响到瞬时采集的精度和密度,现在大多数RTK GPS最高输出率可达20 Hz,而测深仪的输出速度各种品牌差异很大,数据输出的延迟也各不相同。因此,定位数据的定位时刻和水深数据的测量时刻的时间差造成定位延迟。对于这项误差可以在延迟校正中加以修正,修正量可在斜坡上往返测量结果计算得到,也可以采用以往的经验数据。
3)RTK高程可靠性的问题。
RTK高程用于测量水深,其可信度问题是备受关注的问题。在作业之前可以把使用RTK测量的水位与人工观测的水位进行比较,判断其可靠性,实践证明RTK高程是可靠的。为了确保作业无误,可从采集的数据中提取高程信息绘制水位曲线(由专用软件自动完成)。根据曲线的圆滑程度来分析RTK高程有没有产生个别跳点,然后使用圆滑修正的方法来改善个别错误的点。
4 作业时应该注意的问题
4.1 有关基准站的问题
1)因为RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术,RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值,相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机。所以:a.电台天线要尽量高。b.电源电量要充足,否则也将影响到作业距离。2)设站时要限制最大卫星使用数,一般为8颗。如果太多,则影响作业距离;太少,则影响RTK初始化。3)如果不是使用七参数,则在设置基准站时要使Transform To WGS84(转换到WGS84坐标系)处于off(关闭)状态。4)如果使用七参数,则ΔX,ΔY,ΔZ都小于±100较好,否则重求。5)在求转换参数前,要使参数转换和七参数关闭。6)在RTK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流动站。流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,同时给出厘米级定位结果,历时不到1 s。基准站和移动站必须要保持4颗以上相同卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果;所以有时偶尔RTK没有固定解也是很正常的。
4.2 有关流动站的问题
1)解的模式要使用RTK Extrap(外推)模式。2)数据链接收间隔要与基准站设置的发射间隔一致,都要为1。3)如果使用海洋测量软件导航、定位,则:a.记录限制要为RTK固定解。b.高程改正要在天线高里改正。4)差分天线要尽可能的高。
5 结语
利用RTK技术进行水深测量,使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效、经济,所以不失为一种先进的测量技术,必将得到更加广泛的应用。
摘要：阐述了RTK的技术优势及无验潮水下地形测量的理论基础,介绍了水深测量作业系统的基本步骤,提出了作业时应注意的事项,指出利用RTK技术进行水深测量,使水深测量变得简单、高效、快捷,值得推广使用。
关键词：水深测量,理论,RTK,模式
参考文献
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RTK地形图测量技术 篇10
关键词：RTK技术,导线测量,图根控制,比较,统计分析
RTK技术近年来发展可谓突飞猛进,它在各种控制测量、地形测图、工程选线及工程放样中应用广泛,与常规仪器相比非常明显地提高了作业效率和作业精度。尤其是CORS站的建立,使得RTK的一次测量作业半径进一步放大。
RTK受卫星状况的限制,卫星高度角及电离层和对流层的影响对测量精度的限制是不可避免的。高楼及植被覆盖区域数据链传输受干扰和限制使得作业半径比标称距离小。RTK测量的椭球高与水准高的基准面的不平行给RTK高程测量带来误差。这些因素说明RTK并不是万能解决方案。在一般城市基础控制测量中,测量控制点不完全是为了满足某一次地形图测量,用途更大的往往是解决本区域的测量基准问题。因此,RTK技术与传统导线测量相结合则相得益彰,可以兼顾工作效力及测量要求两个方面。本人以项目负责人的身份曾完成中山市中心城区东部地区1∶500数字化地形图测量第二标及沿海测区第六标的测量工作。得到了原始数据并进行了分析比较,结合控制测量的方案及测量中遇到的问题进行了分析探讨。
1 控制测量方案拟定
中山市中心城区东部地区1∶500数字化地形图测量属中山市国土资源局基础测绘项目。地形图及控制测量要求满足一测多用的目的。测区面积约5.0 km2,以工业厂房为主,西北及西南分布两个居民房密集的村庄,东南分布一座小山丘。经讨论决定测区平面控制测量分三个步骤:一级导线、二级导线、图根导线及RTK测量。一、二级导线宜布设成直伸等边形状,导线相邻边边长之比不宜超过1∶3,其图形尽可能布设成结点网或单结点形式,当附合导线长度不足规定长度1/3时,导线全长的绝对闭合差不得超过±13 cm。利用GPS进行RTK测量图根控制部分,RTK测量的起算数据为测区布设的一、二级导线点或原有的GPS E级点。点位精度按CJJ 8-99城市测量规范要求进行。RTK起算点不少于5个,并应均匀分布在测区周围和测区中部,同时在测区周围和中部测定不少于5个检查点,并分析GPS点位精度和拟合残差。对视野开阔的主要道路布设一级导线点,其次布设二级导线,在一、二级导线网的基础上,加密图根控制点以方便地形图测量之用,图根控制测量分两部分:1)在村庄房屋密集区布设图根导线,进行常规图根导线测量;2)在比较空旷的地区进行RTK测量。
2 控制测量
测区周围共分布可作为导线起算数据的GPS E级点3对,共观测一级导线9.4 km,二级导线12.4 km。原计划大部分区域施测RTK控制测量,但实际测量时街巷内部的卫星信号太弱,难以锁定数据链。故临时决定布设图根导线,共施测图根导线4.38 km,GPS RTK测量166点。对于这一测量布局,经实际操作,收到了很好的效果。既保证了工期,也满足了测量要求,对后期的测图人员来说,就更加灵活了。
RTK可以直接测量图根点的坐标及高程,要求作业半径不应超过5 km,对同一点均应进行同一参考站或不同参考站的两次观测,其平面较差及高程较差不应大于0.1 mm及1/10的等高距。为了方便RTK测量结果与各级图根导线测量结果进行比较,RTK测量计划设两次参考站,第一站以原有的GPS E级点作为起算数据,第二站以一、二级导线测量成果作为起算数据。
当地坐标系:中山统一坐标系;
长轴半径和扁率:6 378 317.000,298.300 000 000;
中央子午线:113°22′00.000 0″E (dms);
东西向偏移:50 000.000 m;
南北向偏移:0.000 m;
中央子午线投影长度比:1.000 00;
投影面高程:0.000 m。
RTK测量进行平面及高程拟合,最大平面中误差为0.040 2 m,最大高程中误差为0.024 6 m。其坐标转换参数及残差见表1,表2。
本次RTK测量进行平面及高程拟合,最大平面中误差为0.040 2 m,最大高程中误差为0.024 6 m,满足《规范》要求。
一、二级导线及图根导线测量利用TOPCON GTS-702全站仪施测水平角采用方向法观测。一、二级导线边进行往返观测,往返各观测两测回,一条边共测距8次,取平均值作为边长值。测距时读气压,温度,气压读至100 Pa,温度读至0.5 ℃,读取的气压与温度直接输入仪器,仪器自动作边长改正。图根导线测量只进行单边测量,观测两测回,一条边共测距4次,取平均值作为边长值。测距时读气压,温度,气压读至100 Pa,温度读至0.5 ℃,读取的气压与温度直接输入仪器,仪器自动作边长改正。
一、二级导线外业观测完毕后,对相关软件记录的电子手簿进行200%的检查,对检查后的角度及边长数据输入清华山维控制网平差软件进行经典平差。一级导线平差结果为:方向中误差为4.45″(允许差±5.0″),最大方向闭合差为26.5″(允许差±33.2″),最大导线相对闭合差为 1/27 730(允许1/14 000),最大导线全长绝对闭合差9.88 cm(允许±13 cm)。二级导线平差结果为:方向中误差为4.61″(允许差±8.0″),最大方向闭合差为-25.2″(允许差±45.2″),最大导线相对闭合差为1/19 275(允许1/10 000),最大导线全长绝对闭合差8.33 cm(允许±13 cm)。
图根导线平差结果为:方向中误差为14.2″,最大方向闭合差为49.3″(允许差±2′33.2″),最大边长比例误差为1/12 206(允许1/4 000),最大导线相对闭合差2.73 cm(允许±13 cm)。
高程控制测量系在测区内组成四等水准网,图根水准系在四等水准基础上进行。
3 测量数据(部分)分析比较
经表3数据比较:最大ΔX=4.2 cm;最大ΔY=-4.1 cm;最大ΔH=-3.4 cm。经表4数据比较:最大ΔX=2.0 cm;最大ΔY=2.7 cm;最大ΔH=1.3 cm。从表3,表4可以看出,RTK平面及高程测量成果足以满足图根控制测量的要求。
4 综合分析比较
RTK测量速度快,投入的人力少,能够实时迅速地完成控制测量任务。这对以往工程测量中须等控制测量完成后才能进行地形图测量起到互补作用。甚至必要时在测量现场即可进行起算点拟合并提供测量成果。而在卫星信号比较差的街巷、树木覆盖区则可以有充足的时间布设传统导线测量。既保证了工程质量也保证了工期。就整个项目而言,有了RTK的利用,工作安排变得灵活多了。在测量过程中,位于东南侧一山丘控制点的布设方案则更能体现RTK的优越性。若布设图根导线,通视困难,测量难度较大,约需2 d～3 d时间完成。利用RTK测量则只用半天的工作量。相反,在村庄部分测量中,RTK初始化时间较长,测量精度难以保证,而测区特征地物点较多,施测图根导线则更有效果。
参考文献
[1]刘基余,李征航,王跃虎,等.全球定位系统原理及应用[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,1993.
[2]GB 50026-2007,工程测量规范[S].
RTK地形图测量技术 篇11
【关键词】城市规划；RTK；勘测
伴随社会经济的迅速发展，当今城市工程的规模越来越大，对新的技术的需求也越来越高。在此形势下，GPS全球定位系统技术的运用越来越广泛，并在其基础上产生的RTK测量技术同时也日益变得成熟。RTK技术，也叫做实时动态定位技术，是Real Time Kinematic的简称，采用的是载波相位差分的技术，对两个观测站的载波相位观测结果进行实时的处理。
一、RTK技术的特点
作为一种实时动态定位技术，RTK技术具有定位精确、安全可靠、工作效率高、测量的自动化、操作简单方便并拥有很强的数据处理能力等特点。
1、定位精准
在特定的测量半径以内，只要满足RTK的基本工作条件，其测量的平面及高程精度均可达到厘米级，远非常规测量所能比拟。
2、拥有超高的工作效率
高质量的RTK技术在常规的地形下，能够一次性测完半径达4km的测量区域，同时它在电磁波正常的环境中，要定位某一点的坐标，仅仅只需几秒钟的时间。由此可见，它的工作区域和工作速度都远远超出传统的测量方式，在很大程度上提高了劳动的效率。
3、测量的自动化
内装式软件控制系统的运用，使得RTK技术在测量时不需人工控制，就能自发地实现多种测绘功能，很大程度上降低了人为误差。
4、RTK技术大大增加了测量的广泛度
与传统测量方式需要两点之间进行通视相比，RTK技术由于是通过电磁波进行通讯，因而避免了受外部气候及能见度的影响，所以测量效果绝佳。甚至对于传统测量难以进行的地形复杂及障碍物较多的地区，RTK技术都能实现。
5、操作简单，数据处理能力超强
由于RTK技术可以采取移动过程中获得测量数据的方式，所以在设置测量站时，只需进行一些简单的装备设置，比之传统的测量方便了许多。同时，RTK技术还能与计算机及其他测量仪器进行通信，在对数据的输入、存储、处理、转换和输出方面功能极强[1]。
二、RTK技术的测量的范围
RTK技术主要包括地形、放样和控制三个方面的测量范围。
所谓地形测量是指，RTK技术可以与一定的测图软件相配合，测设各种数字化、线路带状及水下海洋地图等。放样测量是指，RTK技术在外部作业时，可直接进行点放样，将RTK在行进中不断进行的测站位置、填挖方量及偏移量与放样设计完美地结合在一起。控制测量，是指四等以下的控制和工程等测量工作，可以采用RTK技术。
三、RTK技术在城市规划中的有效应用
1、对平面控制的测量
常规的控制测量，需要对量测量点之间进行通视，然而由于社会经济的迅速发展，许多测量控制点遭到了频繁破坏，因而直接影响到城市规划中的测量进度。RTK技术摒弃了传统的测量点间的通视，为城市规划节省了大量的成本，同时其测量精度、工作范围以及处理数据的能力比之传统的测量技术占有明显的优势。此外，比较相同的静止观测点，由于RTK技术在观测过程中坐标比传统的观测技术小，所以误差相对而言能够大量减少。
2、在RTK技术的界址进行准确的埋设界桩和点放样
一般说来，在高度已知的情况下，RTK技术在勘测土地定界过程中能够接收到GPS卫星更多的信息，则可以保证测量的质量更加精准。同时，为了及时传输已接收到的信息，RTK技术在传输过程中，需要在原有基础上对多颗GPS卫星进行连接。RTK技术的测量速度主要是依据其初期所需时间而决定，其中，RTK技术接受GPS卫星的数量和质量越高、传输的数据链效率越好，其初期所需时间就越短，测量速度便越快。只有这样，RTK技术才能做到测量精确、时间迅速、效率极高[2]。
3、注意RTK技术操作的规范
作业前，需将RTK仪器进行一次总复位；
结束语：基准站一方面应尽量架高，同时要避开强磁场，且其卫星截止高度角要大于或等于15度；若基准站是第一次或重新设置时，为了检核其精准度，应该联测一个已知的点；测量过程在流动站，应注意保持接收机天线垂直；采用RTK技术测量时，置信度设置在99.9%，采集数据应在固定解状态且HRMS≤0.02、VRMS≤0.02时。同时，在同一时间内，需要将整周模糊度进行重置，重新采集一次数据进行检核。最后，为了完善RTK技术操作流程，还需对作业方法进行认真总结，并统计测量的精度数据、编写测量报告等。
4、对观测质量加以正确判断
正常情况下，测量仪器不受外界环境干扰时，测量仪器锁定了5颗以上的GPS卫星，RTK获得固定解的时间只在5秒钟内，手簿上并显示出2cm以内的收敛值，在这种情况下，测得的数据，才能反映出天线中心测量的真实内符合精度。当然，不可避免地出现少数测区干扰源干扰测量精准的现象。这时需要采取利用不同时间段进行测量、重置整周角模糊度再次采集数据、更换基准站将流动站与基准站距离拉近或者是更换流动站重复采集数据等方法來增加测量的精准度。
5、提高了勘测人员的工作效率
与传统的测量相比，在工作条件和作业半径范围相同的基础上，RTK技术的平面及高程精度都能精确到厘米，点位精度也达到2.5cm，远远高于传统的测量精度。同时，RTK技术由于操作简单、勘测范围广泛，因而节省了大量的人力和物力，甚至，在保证测量精确度的同时，其工期能够比传统的常规测量提高3到4倍，大大提高了勘测人员的工作效率。作为一种新型的测量技术，RTK技术不可避免地受到天气、卫星状况等方面的限制，导致测量工作难以进行；同时，该测绘技术的初始化有些繁琐，数据链的传输过程容易受到外界的干扰，造成数据的误差。这些不足，都需要我们日后对其进行不断的修补和完善。
参考文献
[1]李娜.浅谈市政工程中的RTK测量技术[R].科技创新导报，2010-12.
RTK地形图测量技术 篇12
关键词：RTK技术,水下地形测量,精度估算
1概况
樊村水库位于运城市盐湖区, 库区水引自黄河, 多年来由于泥沙沉积, 水位上升, 库容严重减少, 给蓄、供水带来困难, 为进行扩容清淤处理, 需要测绘水库地形图及水下地形图, 为工程施工提供依据。相关部门决定对樊村水库进行地形测量, 比例尺采用1∶500, 并分陆地和水下两部分进行施测, 其中水下部分是本次测图的重点及难点。水下地形按甲方要求采用断面法施测, 沿垂直主河道方向不大于50 m一个断面, 在断面线上每20 m一个测点。测区内以水面为主, 水库内芦苇丛生, 通行、通视条件不好, 若使用传统的全站仪测量将很大程度上受到地形的限制。而GPS实时动态测量技术 (即RTK技术) , 利用GPS接收机接收导航卫星载波相位进行实时相位差分实施地形测量, 不受通视条件的影响, 且RTK配合测深设备可以对水下点进行快速定位, 优势明显。
1.1 基准站及流动站不需通视
RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视, 只要求满足“电磁波”通视, 因此, 和传统测量相比, RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小, 在传统测量方法难以开展作业的地区, 只要能满足RTK 的基本工作条件, 即流动站接收机能接收到4颗卫星及基准站传来的差分信号, 就可以进行测量。
1.2 测点速度快, 定位精度高
GPS接收机仅需一个人操作, 在待测点等待1 s～2 s即可获得该点的坐标, 测点速度快。只要满足RTK的基本工作条件, 在作业半径范围内RTK 的平面精度和高程精度都能达到厘米级, 定位精度高, 并且误差不积累。
1.3 测程长
根据樊村水库实验结果, 在高大建筑物的阻挡下RTK技术仍能快速测得2 km左右的点位成果。
1.4 集成度高, 数据处理能力强
RTK技术无需人工干预便可自动实现多种测绘功能, 可进行整周未知数的动态初始化解算, 作业精度自动控制和记录也减少了辅助测量工作和人为误差, 保证了作业精度。
2利用GPS RTK技术进行樊村水库水下地形测量的工作流程
2.1 RTK基本工作原理
RTK实时动态测量技术是以载波相位观测为根据的实时差分GPS技术, 它是测量技术发展里程中的一个突破, 由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。
RTK基本工作原理:在已知高等级点上 (基准站) 安置1台接收机作为参考站, 对卫星进行连续观测, 并将其观测数据和测站信息通过无线电传输设备实时地发送给流动站, 流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时, 通过无线接收设备接收基准站传输的数据, 然后根据相对定位的原理, 实时解算出流动站的三维坐标及其精度, 即基准站和流动站坐标差ΔX, ΔY, ΔH, 加上基准坐标得到的每个点的WGS-84坐标, 通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X, Y和海拔高H。
2.2 地形测量基本设备
硬件设备主要有3台南方灵锐GPS RTK接收机, 1+2配置, 平面标称精度为1 cm+1 ppm, 高程标称精度为2 cm+1 ppm, SDH-13D测深仪1台, 标称精度为0.4%D+5 cm;软件方面有GPS数据处理软件以及CASS成图软件。
2.3 测量步骤
2.3.1 测区控制测量
为了提供基准站固定坐标点, 首先根据测区的实际情况和交通状况在1∶2 000比例尺地形图的基础上在整个测区内进行E级GPS控制网的布网设计。沿水库边界布设, 构成GPS骨架控制网。
2.3.2 陆地部分地形测量
陆地部分地形测图采用草图导引作业法, 全站仪极坐标法采集野外数据, 建立原始数据文件传输给计算机, 采用在AutoCAD 2002平台下的南方公司CASS6.0版编图软件处理生成绘图信息数据文件进行成图分幅, 形成DWG格式文件。
2.3.3 水下测量
对于水下地形, 采用RTK定位、测深仪测水深的方法采集地貌点。该测区主要为平地, 我们根据规范要求确定等高距为0.5 m。
运城城市坐标系的两个控制点SHL (圣惠路桥中) , SY06 (山西水院校内) 和6个E级GPS点均为1954北京坐标系下的坐标, 不需要转换。
首先在手簿主菜单文件项选中工程管理新建工程, 键入工程名并确认。按界面提示键入参数。樊村水库处于111°14′E～111°25′E, 35°10′N～35°20′N之间, 本次1∶500测图采用1954北京坐标系, 按3°分带, 在投影参数中, 高斯投影中央子午线经度为111°, OOE, 北京54椭球长半轴为6 378 245.000 m, 扁率为298.3。由于本次RTK的作业范围很小, 坐标投影尺度比设置为1, 坐标转换类型设置为三参数。然后键入控制点成果, 进行GPS实时动态测量的系统配置就可以连接好电源、电台、接收机、手簿启动基准站。
流动站工作模式为LRK (A) 模式, 进行水下地形测量。基准站分别设置在GPS01, GPS02, GPS03上, 流动站与测深仪固定在测量船上, 按事先设计好的测线进行断面法测量, 并对库区水边点进行采集。
2.3.4 数据处理
数据采集完毕后, 将采集的各个测线的成果按一定的格式输出, 传输到做图软件。S82RTK主机采用USB连接方式。先打开主机电源, 将数据线的USB接头插入接收机通讯接口, 打开“可移动磁盘”可以看到主机内存中的数据文件, 格式为dat文件, 可直接把原始文件拷贝到PC机中。然后将dat文件导入CASS6.0成图软件, 进行水下等深线和陆上等高线的勾绘、地物绘制和水下地形图的绘制及输出。
3 GPS实时动态测量 (RTK) 测点精度检核及精度估算
在外业测量过程中, 作业人员每天都利用测区内经过整体平差的控制点对动态测量的精度进行检核, 检核结果见表1。
根据表1, 利用公式计算测量中误差MX=±2.08 cm, MY=±1.69 cm, MZ=±1.69 cm, 点位中误差M=±2.68 cm。由此可以看出, 利用RTK定位技术完全可以满足此次地形测量的要求。
4结语
樊村水库地形测量1∶500测图面积, 外业仅用了7 d, 共测得地形点2 600多个。GPS RTK技术以其快捷方便、无需通视的优势, 大大地减轻了外业的劳动强度, 加快了测图速度, 提高了地形测点的精度, 取得了良好的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]刘基余, 李征航, 王跃虎, 等.全球定位系统原理及应用[M].北京:测绘出版社, 1993.
[2]李引生.GPS RTK技术在昭平台水库水下地形测量中的应用[J].华北水利水电学院学报, 2005, 26 (3) :19-21.