gpsrtk技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

1、浙 江測 繪 2 0 1 0年 第 2期 ·5 9 ·GP SR T K 技 術(shù)在 工 程 項(xiàng) 目 中的應(yīng) 用 李 軍 ， 李 明( 杭 州 同濟(jì)測繪 有 限公 司 ， 杭 州 3 1 1 1 0 0 )摘 要 ： 結(jié) 合 實(shí) 際列 舉 了 G P SR T K 測 量 實(shí)例 ， 探 討 了 G P SR T K 測 量 技 術(shù) 在 工 程 項(xiàng) 目 中的應(yīng) 用 ， 并 總 結(jié) 出 了一 些 體 會(huì) 。關(guān)鍵 詞 ：

2、G P SR T K； 載 波相 位 差 分 ； 整 周模 糊 度 ； 數(shù) 據(jù)鏈 1引言 隨著 全球定 位 系 統(tǒng) ( G P S ) 技 術(shù) 不 斷完 善及 計(jì) 算 機(jī) 技術(shù) 和相 應(yīng)科 學(xué) 的發(fā)展 ， GP SR T K技 術(shù)在 測繪 領(lǐng) 域 中不斷擴(kuò)展應(yīng) 用范 圍。結(jié)合 多年 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) ， 本文 主要介 紹 了 GP SR T K技 術(shù)在工程 測量 中的應(yīng) 用 。2GP SRT K 定位 技 術(shù) 的 作 業(yè) 原 理 RT K(

3、R e a lT i meK i n e ma t i c ) 技 術(shù) 又 稱 載 波 相 位動(dòng) 態(tài) 實(shí)時(shí)差 分技 術(shù) 。是建 立在 實(shí) 時(shí)處理 兩個(gè) 測 站 的載波相 位基 礎(chǔ)上 的技 術(shù) ，它 能夠 實(shí)時(shí)地 提供 測量 點(diǎn)在 指定 坐標(biāo) 系 中的三 維 坐標(biāo) ，并 達(dá)到厘 米級 精度 要求 。R T K 測量 系統(tǒng) 一般 由以下三 部分 組成 ：( 1 ) G P S接 收 設(shè) 備 ； ( 2 ) 數(shù) 據(jù)傳 輸 設(shè) 備 ： 即數(shù) 據(jù)

4、 鏈 ， 是 實(shí)現(xiàn) 實(shí) 時(shí)動(dòng) 態(tài) 測量 的關(guān) 鍵 性設(shè) 備 ； ( 3 ) 軟 件解 算 系統(tǒng) ：對于 保 障實(shí)時(shí) 動(dòng)態(tài) 測量 結(jié)果 的精 確性 與可 靠性 ， 具有 決定 性作 用 。R T K 定 位技 術(shù) 的作 業(yè) 原 理 是 將 基 準(zhǔn) 站 采 集 的 GP S衛(wèi) 星 載 波相 位 觀 測 量 通 過 調(diào) 制 解 調(diào) 器 進(jìn) 行 編 碼 和 調(diào)試 ，經(jīng) 電 臺(tái)數(shù) 據(jù)鏈 發(fā)射 出去 。而移 動(dòng)站 在對 GP S衛(wèi) 星 進(jìn)行 觀 測

5、并 采 集 載波 相 位 觀測 量 的 同時(shí) ，也接 收來 自基 準(zhǔn)站 的電 臺(tái)信 號 。移 動(dòng)站 通過 解 調(diào)得 到基準(zhǔn) 站 的載 波相 位觀 測量 ， 再 利 用 O T F技 術(shù)對 由基 準(zhǔn) 站和移 動(dòng) 站采集 的 載波相 位 觀測量 所確 定 的差 分 改正 數(shù)動(dòng) 態(tài)求 解整周 模 糊度 。在 整周 未知 數(shù)解 固 定后 ， 即對 每個(gè)歷 元進(jìn) 行實(shí) 時(shí)處 理 。 只要 能保 證 4顆 以上 衛(wèi) 星 相 位 觀 測 值 的跟 蹤

6、 和 必 要 的衛(wèi) 星幾 何 圖 形 ，移 動(dòng)站可 根 據(jù)給定 的轉(zhuǎn) 換參 數(shù)進(jìn) 行 坐標(biāo) 系統(tǒng) 的 轉(zhuǎn)換 ， 從 而實(shí) 時(shí) 給出 c m 級 的定 位結(jié) 果 。3GP SRT K 工 程 測 量 實(shí) 例 3 ． 1GP SR T K 在 控制 測量 中的應(yīng) 用 2 0 0 9年 ． 杭州 同 濟(jì)測 繪有 限公 司承 擔(dān) 了運(yùn) 河鎮(zhèn) 博 陸 測 區(qū)約 4 ． 8 1 k m 的 1 ： 5 0 0大 比例 尺 數(shù) 字 化 地形 測 量

7、工 作 ， 測 區(qū)內(nèi)和 附近有 2 0 0 9年基 礎(chǔ)測 繪余 杭 區(qū) 建 設(shè) 局 統(tǒng) 一 施 測 的 8個(gè) 四等 G P S點(diǎn) 和 1 8個(gè) 一 級 G P S點(diǎn) 為杭 州 坐標(biāo) 系 成果 ． 可作 為 測 區(qū) 的首 級平 面 控 制點(diǎn) 。本 次 基 準(zhǔn)站 均 設(shè) 置 在測 區(qū) 中部 的制 高屋 頂 上 ，符 合基 準(zhǔn) 站 的架 設(shè) 條 件 ，與 已知 點(diǎn) 的距 離在 2 ． 0 ～ 3 ． 5 k m 之 間 。本 次測 量共 選取

8、 能有 效 控 制測 區(qū) 和具 有 較高 精度 的 8個(gè) C、 D、 E級 GP S點(diǎn)和 l 0個(gè) 三 、 四 等水 準(zhǔn)點(diǎn) 來參 與求 取 兩坐標(biāo) 系之 間高 精度 的轉(zhuǎn) 換參 數(shù) 。 為 了提高 待測 點(diǎn) 的觀測 精度 ， 將移 動(dòng)站 安置在 腳 架上 進(jìn)行 對點(diǎn) 觀測 。主機(jī) 內(nèi)精度指 標(biāo) 預(yù)設(shè)為 點(diǎn)位 中 誤差 ± 2 ． 0 e m， 高程 中誤差 ± 2 ． 0 e r a， 要 求觀測 中平 面和 高程

9、中誤 差均 小于 ± 1 ． 0 e m 時(shí)才進(jìn)行 記 錄 眾 多 數(shù)據(jù) 表 明 。 R T K確 定 的整 周模 糊 度 的可 靠 性最 高為 9 5 ％ ， 比靜 態(tài) G P S多 出一些 如數(shù) 據(jù)鏈 傳輸 誤 差 、 電 臺(tái)易受 干 擾 、 基 準(zhǔn) 站信 號 傳輸 延 遲 等 因素 ，因此 ， 必須 對 R T K測 量進(jìn) 行質(zhì) 量控 制 ， 方 法有 ：( 1 ) 已知 點(diǎn) 檢 核 比較 法 。 即利 用 一 些 靜

10、態(tài) G P S或 者全 站儀 施測 的控 制點(diǎn) ， 用 R T K測 量這 些 點(diǎn)進(jìn)行 坐標(biāo) 和邊長 比較 檢核 ：( 2 ) 重測 比較 法 ， 即每 次搬換 基 準(zhǔn)站或 者 初始 化 成 功后 ，先 重測 1 — 2個(gè) 已測過 的 RT K點(diǎn) 或 高精度 控 制點(diǎn) 進(jìn)行 坐標(biāo) 比較 檢核 3 ． 2RT K 在勘 測定 界 中的應(yīng) 用 在 勘測 定界 中利用 GP SR T K 技術(shù) ，首 先 要對 基 準(zhǔn)站進(jìn) 行定 位 ，再 由基

11、準(zhǔn) 站將 觀測 值及測 站 已知 坐標(biāo) 通過 數(shù)據(jù) 鏈發(fā) 送 到移動(dòng) 站 。 移動(dòng) 站不僅 要采 集 G P S 觀測 數(shù) 據(jù) ，還 要 通過 數(shù) 據(jù) 鏈 接 收 到基 準(zhǔn) 站 數(shù) 據(jù) ， 并 在 移動(dòng) 站上 形成 差分 觀測值 后 ， 實(shí)時(shí)求 出移 動(dòng) 站坐 標(biāo) ，移動(dòng) 站在 一個(gè) 固定 點(diǎn)上進(jìn) 行初 始化 后進(jìn) 動(dòng) 態(tài)工 作 ， 主要原 理 如下 ：( 1 ) 基準(zhǔn) 站 與移 動(dòng)站 同 時(shí)測量 來 自相 同 G P S衛(wèi) 星 的導(dǎo)航

12、 定位 信號 。將 基準(zhǔn) 站接 收機(jī)所 測得 的三維 位置 與 該點(diǎn) 已知 值進(jìn) 行 比較 ， 可 獲得 G P S定 位數(shù) 據(jù) · 6 0 ·浙 江測 繪 2 0 1 0年 第 2期的校正值 。GP S將校 正值 及 時(shí)發(fā) 送 給動(dòng) 態(tài)接 收機(jī) ，經(jīng) 過改正后 所測得 的實(shí)時(shí) 位置 ， 便 是差分 觀測值 ， 其 精度 可達(dá)厘米 級 。 該 觀測值 可采集 ， 也可通 過 電子 手 簿 與設(shè) 計(jì)值 比較進(jìn)行 放樣

13、( 2 )采用 快速 算 法 ， R T K 能夠快 速 準(zhǔn)確 地求解 整周模 糊度 ，但 有 時(shí)會(huì) 【 天 l 為初始過 程 中的各種誤 差 導(dǎo)致整周 模糊度 求解 的結(jié)果不 可靠 ， 產(chǎn)生浮 點(diǎn)解 。 這 時(shí)需要用 重新初 始化 ， 或 移動(dòng)位 置 ， 或 增加 觀測時(shí) 間 等方式來解 決 。( 3 ) R T K 定位要 求 基準(zhǔn)站 實(shí) 時(shí) 向移動(dòng) 站發(fā)送 信 息 ， 數(shù)據(jù)傳 輸速度 一般不 低于 9 6 0 0 b i t。 數(shù)

14、 據(jù)鏈 拉得 遠(yuǎn) ， 可 以減 少參考點(diǎn) 的設(shè)立 和避免 頻繁轉(zhuǎn) 站 ， 但數(shù) 據(jù) 鏈拉 得太遠(yuǎn) 又會(huì)影 響數(shù)據(jù)鏈 的傳輸 質(zhì)量 不 同的接 收機(jī) 有不 同的要求 ．升高基 準(zhǔn)站數(shù) 據(jù)鏈 的發(fā)射天 線 有利 于數(shù)據(jù)鏈 的傳輸 ， 可 以提高工 作效率 根 據(jù)上述原 理進(jìn)行 現(xiàn)場勘 測定 界工作 中 ，采 用 了以下作業(yè) 方 式 ： 首先 ， 收集 測 區(qū) 內(nèi)的 控制 點(diǎn)成 果 ，情況是 每 5千米 有一對 控制點(diǎn) ，對其進(jìn) 行認(rèn) 真分

15、析 檢查后 ， 針對 當(dāng)時(shí)正值夏 秋高桿 作物 生長期 ， 無法用 常規(guī)方 法進(jìn) 行勘 界 的情 況 ． 采 用 了 R T K 技 術(shù) ， 作 業(yè) 半 徑達(dá) 到了 7千米 以上 ， 無需再 作加密控 制 ， 節(jié) 省 了大筆 費(fèi)用 。整個(gè)過 程 由一 個(gè)基準(zhǔn) 站 、三 個(gè)移動(dòng) 站組 成 ， 僅用 了一個(gè)月 就完成 了全部外 業(yè) ， 效 率是常 規(guī)測 量 的 3倍 以上 。4 結(jié) 論 GP SR T K 技 術(shù) 以其定 位 精度 高 且傳

16、 點(diǎn)誤 差 不 累計(jì) 、 觀測 時(shí) 間短 、 可實(shí) 時(shí) 提供 _ ：維 坐標(biāo) 、 操 作 方便 ( 上接 第 3 6頁)( 4 ) 設(shè) 定 自選 分 攤 面 ：共 有 面 為 多 個(gè) 功 能 區(qū) 的局 部 區(qū) 域或 為 幾 個(gè) 樓層 的局 部 區(qū)域 服 務(wù) ，比如 此 酒 店 的 空 中連 廊 ，冷 凍 機(jī) 房 等 可 設(shè)定 為 自選 分 攤 面 。( 5 ) 設(shè)定 手工分 攤 面 ： 主樓及 附房 中 由底層 升至 頂層 的樓梯 間

17、、 電梯井 、 ( 包 括突 出屋 頂 的樓 梯間 、 電 梯機(jī) 房 ) 等 ， 按 《 浙江省 房 屋建 筑 面積 測算 實(shí)施 細(xì) 則 ( 試 行) 》 5 ． 8 ． 8的分?jǐn)?要求 ， 設(shè) 為手 ] 二 分?jǐn)?面 。進(jìn)行共 有面 的定 性與設(shè) 置后 ， 分?jǐn)傑?件要求 進(jìn) 等 ， 比傳統(tǒng) G P S測量 更具組 織 靈活性 、 功 能強(qiáng) 大性 、生產(chǎn) 高效性 ， 在測量 工作 中大大 提高 了工作效 率 ， 減 輕 了勞動(dòng) 強(qiáng)度

18、。生產(chǎn) 實(shí) 踐證 明 ． 將 G P SR T K 技 術(shù) 應(yīng) 用于 勘測定 界工作 中 ， 使 得測繪 的精度 、 效率 和效 益 都有 顯著 提 高 ，尤 其 R T K 技 術(shù) 的實(shí) 時(shí)性 將會(huì) 在 土地管 理的諸 方面得 到更 為廣泛 的應(yīng)用 。在 合理統(tǒng) 籌 安排 下 ， R T K 技術(shù) 完全 能夠 替代 常 規(guī)控 制測 量 ， 如 一 、 二級 導(dǎo)線測 量 ， 圖根控 制測量 、 四 等水 準(zhǔn)測 量等 。通 過 GP SR

19、 T K 在工 程 測量 中的應(yīng) 用 ， 得 出以下體會(huì) ：( 1 ) G P SR T K 作 業(yè)有 著 較高 的 精度 ， 觀測 速度 快 ， 已在越來 越多 的測量 工作 中得到應(yīng) 用 ， 非 常適合 大規(guī)模 的工程 測量 和其它 測量工 作 ：( 2 ) G P SR T K 作業(yè) 不 受通 視條 件 影 響 ， 單 站測 量控制 范 圍廣 ， 操作 簡單 ， 能有效 減少 因地形復(fù) 雜帶 來 的繁重 工作 量 ；( 3 ) G

20、 P SR T K測 量可 以大大 提高工作 及成果 質(zhì) 量 和工作效 率 ， 它不受 人為 因素 的影 響 ， 整個(gè)作 業(yè)過 程全 由電腦 控制 ， 自動(dòng) 記錄 ， 自動(dòng)數(shù)據(jù) 預(yù)處理 和平差 計(jì)算 ；( 4 ) G P SR T K采 集 的定 位坐 標(biāo)數(shù) 據(jù)是 G WS 一 8 4坐標(biāo) ， 如在其 它坐標(biāo) 系統(tǒng) 內(nèi)進(jìn)行 R T K作 業(yè)則需 要求 取定位 坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換參 數(shù) ，轉(zhuǎn) 換參 數(shù)質(zhì)量 的好壞直 接影 響 R T K 的測 量

21、精度 ：( 5 ) GP SR T K 技術(shù)受 到基 準(zhǔn)站傳 播差分 改正數(shù) 有 效范 圍的 限制 ， 在 大 區(qū)域 實(shí)施作業(yè) 時(shí) ， 應(yīng) 注意其 控 制 的有 效范 圍 ． R T K 的范 圍盡 量 不 超 過 l 0千米 為 原 則 ， 否則 解算 速度 和精度都 大受影 響 。行 自選分?jǐn)?面及 手工 分?jǐn)?面的分?jǐn)?配置 ，各軟件 的 要 求及設(shè) 置步驟 都大 同小異 ，可根 據(jù)軟件要 求 自行 進(jìn)行 配置分 攤 。5總結(jié) 縱