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【摘要】GPS RTK作为一种高科技技术,以其准确、快捷的特点被广泛应用与地籍测量中。本文将进行详细分析。
【关键词】GPS RTK技术;地籍测量;应用
中图分类号:P258 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
地籍测量是一项复杂而且环境艰苦的工作。为了保证测量的准确性,GPS RTK技术在地籍测量中广泛应用,不断提高了测量准确性而且提高了工作效率。
二、RTK技术概述
1、RTK技术定位原理
RTK测量系统由1个基准站和1个或多个流动站组成。基准站主要包括GPS接收机、数据发射电台,流动站主要包括GPS接收机、数据接收电台和手持控制器。将基准站接收机安装在已知坐标的参考点位上,连续接收所有可视GPS卫星信号,并将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上,再通过基准站电台发射出去;流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时,也通过流动站电台接收由基准站电台发射的信号,经解调得到基准站的载波相位观测量。
2、坐标转换参数的求解
在日常的地籍测量中通常使用的是北京54坐标系、西安80国家坐标系和一些地方坐标系,而GPS卫星观测的坐标系统为世界大地坐标系(WGS84),需要和通常使用的坐标系进行转换。坐标转换的方法有两种:一是使用已有的静态数据,求出转换参数;二是采取现场采集的方法,通过输入一定数量控制点的地方坐标,然后在这些控制点上采集WGS84坐标,通过点校正拟合出最佳转换参数,其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。即测前在测区边沿选择至少3个分布均匀的控制点进行点校正,求解坐标转换参数。测量时应以其它已知控制点作为检核,当检核精度满足拟测量等级时,方可开始正常作业
三、GPS - RTK 地籍测量及其有关技术问题
1、地籍测量的精度要求
地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统,但条件不允许的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据制定的。根据地籍测量的有关规定,地籍控制点相对起算点的中误差不能超过 +0. 05m。地籍碎部测量就是地物点坐标、地类要素的获取,包括定境界线,土地权属界址线和界址点等的测
绘。界址点坐标的精度,可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。同时,考虑到地域的广大和经济发展的不平衡,对界址点精度的要求也有不同的要求如表 1 所示。
2、 GPS - RTK 地籍碎部测量
GPS - RTK 地籍碎部测量前必须熟悉接收机的操作,差分处理软件的使用,制定野外测量操作规范及组建作业队伍等。同时,对现有测绘控制网的审查,测区内必须有一定数量的已知控制点。否则,可以用 GPSRTK 静态差分定位进行引点加密。其作业方法及步骤如下。
(1) 选择好坐标系: 你当前已知点是什么坐标系就采用什么坐标系,不清楚的可采用国家基本坐标系。
(2) 设置好投影参数: 知道已知点坐标中央子午线的,采用实际中央子午线,不知道的则选取择当地经度作为中央子午线,X 常数用 0,Y 常数用 500000,投影尺度比用 1。使七参数和转换参数都处于 off 态。
(3) 设置基准站,当基站设在非已知点上,获取该点的单点定位坐标作为基准站坐标,高程如果相差太大,可以用估计的值输入。然后分别到测区的两个已知点上( 两已知点距离要尽量远,且已知点要有足够的精度) ,进入碎部点测量,采集两点的坐标; 当基站设在已知点上,进入碎部点测量,采集一个点坐标为基准站坐标。到测区的另一个已知点上( 两已知点要有足够的精度) ,进入碎部点测量,采集该店的坐标。
(4) 进入“求转换参数”,并将参数存储到“转换参数”中。在计算转换参数时,要注意已知点最好选在测区四周及中心,均匀分布,能有效的控制测区。为了提高精度,最好选 5 个以上的点利用最小二乘法求解转换参数。
(5) 地籍碎部点的采集。
(6) 内业处理,外业测量存储的 dat 文件是专用的数据库文件,不可直接用来给成图软件调用,用“测点成果输出”功能可以把 dat 文件转换为用户所需要的格式。转换后的格式与我们所用软件格式相一致,结合外业的草图,从而快速地完成数字化内业成图工作。
3、GPS - RTK 的缺点及应对措施
(1) 受大气电离层影响
大气电离层能使电磁波折射,反射,散射,吸收,严重影响微波通信,会吸收能量和引起信号畸变。一般说来,气温高,电离层活跃,GPS - RTK 精度低,应避免在高温中测量。
(2) 被工作环境干扰
微波的自身特性导致其易受相关环境干扰,如磁场,同频噪音等,因此在利用 RTK 技术施测时,应避免在高压线、无线电台、电视信号发射塔、移动通信基站、大型金属建筑物,强能量噪声源等附近,同时也要保证施测点位周围垂直角 15°以上天空无障碍物。
(3) 受卫星状况限制
根据 GPS - RTK 空间卫星群的均匀分布,任何时间和任何地点地平线以上可以至少接收到 4 颗 GPS RTK 卫星发送出的信号,但如想得到稳定的测量精度,接收的卫星信号应达到 5颗。因此,一般情况下,高山峡谷深处、密集森林区及城市高楼密布区等地区接受到的卫星信号较少,不适宜采用 GPS - RTK技术测量。
(4) 高程测量误差较大
用 GPS - RTK 技术进行高程测量时,误差较大,远达不到常规测量的精度。但是实施常规的几何水准测量有困难的地区,GPS RTK 高程测量无疑还是一种有效的测量手段。
(5) 信号薄弱区
在信号较弱地区,由于 GPS - RTK 无法作业,所以可选用GPS - RTK 与全站仪相结合来完成作业。利用 GPS - RTK 可以将控制点牵引到测区附近,然后利用全站仪在控制点上架设基站进行测量。如果精度要求高,可选用静态 GPS - RTK 进行控制点的牵引,达到作业所需要的精度要求。
四、GPS-RTK技术应用探讨
1、GPS- RTK技术采用快速准确的算法模型,能够高效率的求解整周模糊度。在这个过程中,该算法模型一般采用的方法包括FARA法、模糊度函数法和组合搜索技术。但是在初始化的过程中,由于操作不规范等原因会产生整周模糊度求解的结果正确,不可靠,就该对GPS- RTK测量的结果进行适当的调整控制,重复的测量,使结果趋于正确。
2、在使用 GPS- RTK技术进行地籍测量时,一个重要的问题就是如何选择和建立参考点,一般来讲,正确选择参考点的位置应该具备以下条件:必须对参考点的坐标熟悉;参考点的应位于地势较高并且交通便利,视野较为开阔,这样有利于接受卫星发来的新号和数据。也便于发射;参考点的周围应该没有对GPS 信号产生干扰的源头,比如高压线、广播电视发射台等干扰源。
3、由于基于 GPS- RTK实时性的需求,所以数据发送链路的传输速率应该不低于美妙不应该低于1Kbps,数据链路的建立也要尽可能的可靠和安全。这样都利于GPS- RTK技术的实现,大大提高地籍测量工作的效率。
4、利用 RTK技术应当注意的几个问题:
(1)用距离有限,RTK测量在解算整周模糊度时,需要一个近似的估值,该估值是以相位常规差分测量得到的,作用距离太大时,该估值就大,有可能在运动状态下无法搜索到可靠的整周数解,导致作用距离有限,一般要得到厘米级的精度,基准站和流动站的距离不能超过 20km,要得到亚米级的精度作用距离就不能超过 50km。
(2)基准站与移动站必须在所有测量时间内维持 4 颗以上公共卫星连续锁定。
(3)在应用实时动态 GPS 进行测量的时候,可能会出现信号受阻挡、卫星信号中断、卫星失锁等现象。这时 GPS能够自动重新进行初始化, 在初始化的过程中, 精度将会降低到常规差分GPS的精度。为了保证测绘成果的质量,有时初始化成功以后,还需要重测附近的点来检核初始化结果是否正确。
(4)利用实时动态 GPS 进行控制测量所作的控制点时,两点间最好通视,以方便全站仪等其他仪器的联测。
五、结束语
随着科学技术的深入发展,地籍测量技术也会得到进一步深化,应用GPS- RTK技術进行地籍测量,大大提高了测量的精度、时效性而且实现了资源的最优配置,这一技术必将得到更加广泛的使用和推广。
参考文献
[1] 龙海奎,白锋.GPS- R TK 测量中高程精度的评价 [J].新疆大学学报,2013
[2] 康红星.GPS- R TK 技术在城市控制测量中的应用[J].工程设计与建设,2012
【关键词】GPS RTK技术;地籍测量;应用
中图分类号:P258 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
地籍测量是一项复杂而且环境艰苦的工作。为了保证测量的准确性,GPS RTK技术在地籍测量中广泛应用,不断提高了测量准确性而且提高了工作效率。
二、RTK技术概述
1、RTK技术定位原理
RTK测量系统由1个基准站和1个或多个流动站组成。基准站主要包括GPS接收机、数据发射电台,流动站主要包括GPS接收机、数据接收电台和手持控制器。将基准站接收机安装在已知坐标的参考点位上,连续接收所有可视GPS卫星信号,并将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上,再通过基准站电台发射出去;流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时,也通过流动站电台接收由基准站电台发射的信号,经解调得到基准站的载波相位观测量。
2、坐标转换参数的求解
在日常的地籍测量中通常使用的是北京54坐标系、西安80国家坐标系和一些地方坐标系,而GPS卫星观测的坐标系统为世界大地坐标系(WGS84),需要和通常使用的坐标系进行转换。坐标转换的方法有两种:一是使用已有的静态数据,求出转换参数;二是采取现场采集的方法,通过输入一定数量控制点的地方坐标,然后在这些控制点上采集WGS84坐标,通过点校正拟合出最佳转换参数,其转换参数的准确性与控制点的数量及分布有关。即测前在测区边沿选择至少3个分布均匀的控制点进行点校正,求解坐标转换参数。测量时应以其它已知控制点作为检核,当检核精度满足拟测量等级时,方可开始正常作业
三、GPS - RTK 地籍测量及其有关技术问题
1、地籍测量的精度要求
地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统,但条件不允许的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据制定的。根据地籍测量的有关规定,地籍控制点相对起算点的中误差不能超过 +0. 05m。地籍碎部测量就是地物点坐标、地类要素的获取,包括定境界线,土地权属界址线和界址点等的测
绘。界址点坐标的精度,可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。同时,考虑到地域的广大和经济发展的不平衡,对界址点精度的要求也有不同的要求如表 1 所示。
2、 GPS - RTK 地籍碎部测量
GPS - RTK 地籍碎部测量前必须熟悉接收机的操作,差分处理软件的使用,制定野外测量操作规范及组建作业队伍等。同时,对现有测绘控制网的审查,测区内必须有一定数量的已知控制点。否则,可以用 GPSRTK 静态差分定位进行引点加密。其作业方法及步骤如下。
(1) 选择好坐标系: 你当前已知点是什么坐标系就采用什么坐标系,不清楚的可采用国家基本坐标系。
(2) 设置好投影参数: 知道已知点坐标中央子午线的,采用实际中央子午线,不知道的则选取择当地经度作为中央子午线,X 常数用 0,Y 常数用 500000,投影尺度比用 1。使七参数和转换参数都处于 off 态。
(3) 设置基准站,当基站设在非已知点上,获取该点的单点定位坐标作为基准站坐标,高程如果相差太大,可以用估计的值输入。然后分别到测区的两个已知点上( 两已知点距离要尽量远,且已知点要有足够的精度) ,进入碎部点测量,采集两点的坐标; 当基站设在已知点上,进入碎部点测量,采集一个点坐标为基准站坐标。到测区的另一个已知点上( 两已知点要有足够的精度) ,进入碎部点测量,采集该店的坐标。
(4) 进入“求转换参数”,并将参数存储到“转换参数”中。在计算转换参数时,要注意已知点最好选在测区四周及中心,均匀分布,能有效的控制测区。为了提高精度,最好选 5 个以上的点利用最小二乘法求解转换参数。
(5) 地籍碎部点的采集。
(6) 内业处理,外业测量存储的 dat 文件是专用的数据库文件,不可直接用来给成图软件调用,用“测点成果输出”功能可以把 dat 文件转换为用户所需要的格式。转换后的格式与我们所用软件格式相一致,结合外业的草图,从而快速地完成数字化内业成图工作。
3、GPS - RTK 的缺点及应对措施
(1) 受大气电离层影响
大气电离层能使电磁波折射,反射,散射,吸收,严重影响微波通信,会吸收能量和引起信号畸变。一般说来,气温高,电离层活跃,GPS - RTK 精度低,应避免在高温中测量。
(2) 被工作环境干扰
微波的自身特性导致其易受相关环境干扰,如磁场,同频噪音等,因此在利用 RTK 技术施测时,应避免在高压线、无线电台、电视信号发射塔、移动通信基站、大型金属建筑物,强能量噪声源等附近,同时也要保证施测点位周围垂直角 15°以上天空无障碍物。
(3) 受卫星状况限制
根据 GPS - RTK 空间卫星群的均匀分布,任何时间和任何地点地平线以上可以至少接收到 4 颗 GPS RTK 卫星发送出的信号,但如想得到稳定的测量精度,接收的卫星信号应达到 5颗。因此,一般情况下,高山峡谷深处、密集森林区及城市高楼密布区等地区接受到的卫星信号较少,不适宜采用 GPS - RTK技术测量。
(4) 高程测量误差较大
用 GPS - RTK 技术进行高程测量时,误差较大,远达不到常规测量的精度。但是实施常规的几何水准测量有困难的地区,GPS RTK 高程测量无疑还是一种有效的测量手段。
(5) 信号薄弱区
在信号较弱地区,由于 GPS - RTK 无法作业,所以可选用GPS - RTK 与全站仪相结合来完成作业。利用 GPS - RTK 可以将控制点牵引到测区附近,然后利用全站仪在控制点上架设基站进行测量。如果精度要求高,可选用静态 GPS - RTK 进行控制点的牵引,达到作业所需要的精度要求。
四、GPS-RTK技术应用探讨
1、GPS- RTK技术采用快速准确的算法模型,能够高效率的求解整周模糊度。在这个过程中,该算法模型一般采用的方法包括FARA法、模糊度函数法和组合搜索技术。但是在初始化的过程中,由于操作不规范等原因会产生整周模糊度求解的结果正确,不可靠,就该对GPS- RTK测量的结果进行适当的调整控制,重复的测量,使结果趋于正确。
2、在使用 GPS- RTK技术进行地籍测量时,一个重要的问题就是如何选择和建立参考点,一般来讲,正确选择参考点的位置应该具备以下条件:必须对参考点的坐标熟悉;参考点的应位于地势较高并且交通便利,视野较为开阔,这样有利于接受卫星发来的新号和数据。也便于发射;参考点的周围应该没有对GPS 信号产生干扰的源头,比如高压线、广播电视发射台等干扰源。
3、由于基于 GPS- RTK实时性的需求,所以数据发送链路的传输速率应该不低于美妙不应该低于1Kbps,数据链路的建立也要尽可能的可靠和安全。这样都利于GPS- RTK技术的实现,大大提高地籍测量工作的效率。
4、利用 RTK技术应当注意的几个问题:
(1)用距离有限,RTK测量在解算整周模糊度时,需要一个近似的估值,该估值是以相位常规差分测量得到的,作用距离太大时,该估值就大,有可能在运动状态下无法搜索到可靠的整周数解,导致作用距离有限,一般要得到厘米级的精度,基准站和流动站的距离不能超过 20km,要得到亚米级的精度作用距离就不能超过 50km。
(2)基准站与移动站必须在所有测量时间内维持 4 颗以上公共卫星连续锁定。
(3)在应用实时动态 GPS 进行测量的时候,可能会出现信号受阻挡、卫星信号中断、卫星失锁等现象。这时 GPS能够自动重新进行初始化, 在初始化的过程中, 精度将会降低到常规差分GPS的精度。为了保证测绘成果的质量,有时初始化成功以后,还需要重测附近的点来检核初始化结果是否正确。
(4)利用实时动态 GPS 进行控制测量所作的控制点时,两点间最好通视,以方便全站仪等其他仪器的联测。
五、结束语
随着科学技术的深入发展,地籍测量技术也会得到进一步深化,应用GPS- RTK技術进行地籍测量,大大提高了测量的精度、时效性而且实现了资源的最优配置,这一技术必将得到更加广泛的使用和推广。
参考文献
[1] 龙海奎,白锋.GPS- R TK 测量中高程精度的评价 [J].新疆大学学报,2013
[2] 康红星.GPS- R TK 技术在城市控制测量中的应用[J].工程设计与建设,2012