RTK测量技术在城市测量中的应用探讨

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  摘要:地籍测量是土地管理工作的基础。地籍测量是以测量技术为手段,以地籍调查为依据的,精确的测出各类土地以及土地附着物的位置、界限、面积、权属、质量以及土地的利用现状等基本情况以及几何形状的测绘工作。随着科技的进步和社会的发展,城市化建设步伐越来越深刻,城市测量工作也随之在全国范围内展开。文章针对RTK技术在城市测量中的应用进行了探讨。
  关键词:RTK测量技术;城市测量;应用研究
  随着科技的发展和社会的进步,我国的城市建设工作越来越重要。城市地籍测量工作不断的发展,而RTK测量技术的简单、操作灵活等特性使得其在城市地籍测量中有了广泛的应用,该技术的应用大大减少了对测量数据的处理工作,很大程度的提高了工作效率,改变了原有的城市控制的作业模式,并逐渐取代了常规的测量手段,得到了广泛的应用。文章将RTK技术的应用以及笔者实际的工作经验和实践作为切入点,对RTK技术进行探讨分析。
  1 RTK测量技术概述
  1.1 RTK测量技术的基本原理
  RTK技术即实时动态的定位技术,又称为载波相位动态实时差分技术,RTK技术是基于载波相位观测值,对两个测站的载波相位进行实时处理的差分方法。该技术能够实现对指定位置三维定位效果的实时提供,并且测量精度可达到厘米级。该技术的提出是GPS测量技术的一个新的突破,很大程度的提高了城市测量的工作效率。
  在进行RTK定位时,基准站接收机通过数据链,将卫星数据和用户输入的信息实时的传输到流动站的接收机,然后流动站进行工作时,再通过数据链接收基准站发射的数据信息,不停的对卫星数据进行采集,并对载波相位的观测值在系统内进行实时的差分处理,从而得到流动站和基准站的基线向量,基准站坐标加上基线向量得出流动站每个点的WGC-84坐标,再经坐标转换成流动站每个点的平面坐标X,Y以及海拔高度H,整个过程可在1秒以内完成,并且精度可达到厘米级。
  流动站能够实现在动态环境下对整周模糊度的求解,在其未知数的解固定后,可对每个历元进行实时处理,当对卫星相位观测值的跟踪达到5颗以上时,再结合必要的几何形状,流动站就可随时测出厘米级的定位结果。
  1.2 RTK技术的基本配置及其测量方法
  RTK系统主要包括:两台或多台GPS接收机、相关处理软件以及数据传输设备等。目前GPS接收机主要是用双频机,数据传输设备有较多形式,主要采用无线电台形式、GSM信号也可作为数据传输的载体,RTK的作业范围直接受到电台发射信号半径的影响。处理软件有很多不同的产品,主要满足以下基本功能:能够快速的解算整周未知数、解算用户在WCS-84下的坐标、实现坐标系统与高程系统的转换、能够对解算质量进行评价分析、显示结果并绘图等。
  RTK技术的基本测量方法有“无投影/无转换”法和“键入参数”法两种,“无投影/无转换”法是直接利用接收机在流动站以及基准站接收WCS-84坐标,然后将其与已知的观测坐标根据一定的数学模型进行坐标转换。对于基准站的安装位置不一定,根据观测方法的不同,已知点的观测数量也不同;“键入参数”法是将地方坐标与观测求得的坐标键入到手簿中进行转换,也可以将静态观测平差时的转换参数置入其中。采用该方法的基准站需要架设在已知点上,可以不对其他的已知点进行观测,必要时也可观测。
  2 RTK技术的应用
  在进行野外作业时,在选定的控制点上安装基准站,打开接收机输入天线高、点号以及WCS-84的已知坐标,没有WCS-84的坐标时,可采集单点定位坐标。设置完毕后,检查接收的GPS卫星数至少为5个。对电台的灵敏度和通道进行设置,并检查电台的发射指示灯保证其正常工作。选择与基准站电台频率匹配的流动站,检查其指示灯的状态,并保证至少5颗接收卫星。流动站开始测量,先对已知控制点测量1到2个,评定其测量精度满足要求后再进行测量任务。RTK技术的数据处理简单,可通过数据传输系统将外业测量所采集的实测坐标直接下载到计算机内,然后经过分类、处理、判断形成文件后打印出来。
  为满足规划区和城市建设区的需要,城市控制网要具有精度高、控制面积大、使用频繁等特点,一、二、三线城市的导线大多位于地面,随着城市建设的不断发展,这些点经常被破坏,严重影响工程测量的进度以及工作效率。常规的导线测量对点之间要求通视,这样既费工费时,精度又不均匀。GPS静态测量不要求点之间的通视,但是数据需要事后进行处理,不能实现实时的定位结果,当内业发现精度达不到要求时,就需要返工处理。而应用RTK技术既能够提高作业精度又能够提高作业效率。
  建筑物的放线对其放样精度要求很高,放样点既要满足建筑物自身的几何关系,还要满足城市规划的条件要求。在使用RTK技术对建筑物进行放样时,要综合考虑这两点,并且要注意考虑到测量点的收敛精度,不能在收敛精度不够的情况下强制进行放样测量,容易造成较大的点位误差。RTK技术能够满足点位收敛精度较高的情况下进行测量放样。RTK技术也可用于对建设用地的勘测定界,能够实时的测定点坐标,确定土地界线并计算出用地面积,还能实时的对土地分类修测、测量权属界限等,有效的提高了测量的精度和速度。
  3城市测量中RTK技术应用实例
  3.1城市导线的控制测量
  传统一般采用全站仪布设导线的方法来对城市导线进行测量,这种方法要求相邻的控制点之间要通视,每站的观测时间很长,至少要3个人才能进行测量,并且还需要对导线的平差进行计算,导线点的精度随着导线的长度而降低,误差积累很大。使用RTK技术可以实现短时间的厘米级精度的测量,各站之间可以进行独立的观测,只需2个控制点之间通视即可,比较灵活,不存在误差积累情况。可以在全市较高的楼顶加设基准站的控制点,要求点位精度高,在对流动站测量前,先对其附近的控制点进行检核,通常检核结果不会差过1cm,测量时,要注意外业观测手簿上的HRMS值,该值表现了测量结果的精度,对于城市导线的测量来说,设定HRMS的值要小于0.02,采样次数要在10次以上,每个图根点进行3次重复测量,可将流动站架设在三脚架上,用光学对中提高精度。
  城市导线控制测量可以通过安装UHF天线,利用光学对中来实现对点位精度的控制。在平面控制中可以使用Z-MAXGPS接收机来实现。应用这种方法可以实现四千米范围内8s级的平面点位精度,但是对于较高的高程精度而言,仍然需要四等水准来测量。下表中的图根控制点数据为2s级拓普康全站仪检核的结果。
  3.2城市施工的放样测量
  使用RTK技术对城市施工放样进行测量,仅需将待放样点的坐标输入到外业操作手簿里,放样时选取相应的点,即可根据仪器的指示正确的放出点位。使用RTK技术进行放样测量,点位精度都很高,并且各放样点之间的误差影响是独立的,不存在误差积累的情况,一般对一个点进行放样仅需要几分钟即可,有很明显的经济效益。RTK技术还可用于弧线、直线以及道路中心的里程进行放样。
  4总结
  RTK城市测量技术是继GPS技术之后的又一个测量领域的技术革命。该技术能够实现实时的提供厘米级的定位精度,并且能够在不通视的条件下,进行远距离三维坐标的传输工作。在城市测量工作中,应用RTK技术能够实现快速、准确的布设导线网,减轻了测绘人员的工作压力,弥补了由于时间造成的低级导线点的损坏问题。因此,RTK技术在城市测量中的广泛应用,在很大程度上提高了城市建设的水平和工作效率。
  参考文献:
  [1]陆敏.城镇地籍测量中GPS RTK实时动态测量技术的应用探讨[J].中国高新技术企业,2008,(23).
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