关于RTK测量的方法与精度试验的分析

2016-08-10 03:34刘勇志
大科技 2016年27期
关键词:流动站测量点全站仪

刘勇志

关于RTK测量的方法与精度试验的分析

刘勇志

(湖南省地质矿产勘查开发局四0五队 湖南湘西 416000)

RTK技术能够在GPS定位技术中实施动态测量,是定位技术的一项质的飞跃。RTK技术在进行数据分析的过程中采用载波相位动态实时差分的测量方法,能够在野外测量中将精度确定在厘米级别,因此,RTK测量法应用广泛。本文首先介绍了RTK测量的基本原理,然后对RTK测量的方法与精度试验进行了分析,并对提升RTK测量精度的方法进行了探究。

RTK技术;测量;精度试验

1 引言

现如今,社会经济发展迅速,科学技术不断进步,在工程建设、地籍测绘等多个方面,RTK测量技术都得到广泛应用,其具有高效性、实效性强以及精度高等应用优势,有利于提高测量效率和质量,因此对其进行详细探究意义重大。

2 RTK测量的基本原理

RTK测量是以基准站作为测量的中心,然后以其他流动的站点作为移动的基准站进行相对定位的测量。GPS在定位的过程中采用的是WGS-84的坐标系,但是在生产的过程中一般都是以地方上的坐标系进行设备的生产,由于坐标系的不同,在进行测量时就需要转换测量系统的参数,才能够在相应的坐标系中找到测量点的坐标。在测量的过程中,一般将基准站的坐标作为已知的数据,然后对基准站与流动站之间采用同一个卫星进行数据的测量,将测量的数据以及观测到的信息通过无线电波传播,传输到流动站中,流动站在接收到数据之后,就会对数据进行计算、坐标系转换,最后显示测量点在地方坐标系中的坐标,这就是整个测量的工作原理,通过这种方法,RTK能够测量出每一点的坐标。其工作原理如图1所示。

图1 RTK工作原理图

3 RTK精度可靠性试验方法

3.1 用静态测量结果进行试验

通常情况下,RTK测量起算数据的高级控制网可以通过GPS静态获得。为了检验坐标转换参数、RTK测量过程以及数据输入的准确性,可以将已知点纳入测量链中进行检测,这种检测方式可以再任何情况下使用。在实际应用中,需要在布测控制网时使用静态GPS或者全站仪测量多个控制点,然后对这些控制点的坐标进行比较核对,这样能够及时发现问题并改正。

对某地采用Leica GPS1200系统进行测量。在已知点5~15km范围内,随机选定4个点,并且与已知点同步采用静态模式测量。对于静态测量结果。可以采用LGO4.0软件以及TGO1.60软件进行分析处理,处理结果与RTK实际测量结果如表1所示。

表1 RTK与静态测量结果统计表(单位:cm)

通过对上述试验结果进行分析,无论采用平面定位方式还是高程定位方式,使用RTK技术,严格依据测量规范进行测量,测量结果能够达到cm级精度。在本次测量中,较差中误差分别为3.3cm与3.8cm,测量精度比较高,符合RTK测量cm级精度要求。

3.2 用全站仪进行试验

使用Topcon3002全站仪,在测量区域内,运用导线测量方法,严格依据一级导线测量要求,对47个控制点进行控制点。将一级导线成果作为真值,对RTK点的平面坐标进行计算分析,平面点位中误差的计算方式为:

全站仪测量精度比较高,在严格依据测量规范进行测量的基础上,其检验见过一般可以作为可靠值,因此,测量数据可以作为RTK平面点位精度。为了有效验证RTK测量精度,在没有控制点的区域内,可以使用全站仪测距的方式,严格依据Ⅰ级测距精度要求,检测RTK两点间边长32条,边长较差的中误差的计算方式为:

上述计算数据即为RTK的两点间边长的中误差,若平均边长为314m,则边长相对中误差的计算方式为:

综上所述,在实际测量工作中,如果RTK满足《卫星定位城市测量技术规范》(CJJ/T73—2010)中的各项作业要求,则可以替代相应等级的常规导线测量。

3.3 双基站或多基站试验检测

在测量区域内,同时建立2个以上的基准站,对于每个基准站,均需要采用不同的频率发送并改正数据,使用变频开关在流动站有选择性的接收各个基准站的改正数据,得出多个解算结果,然后对解算结果进行比较分析,即可获得测量质量状况。采用这种试验检测方法能够在不同时段两次架站,但是其工作效率较低,因此没有得到广泛应用。

为了有效提升RTK测量精度,在同一测量区域,可以建立多个固定的基准站点,然后对换参数以及基准站点坐标进行统一求解。在实际测量过程中,对于同一待测点,可以在多个基准站对测量点坐标进行测量,然后在限差范围内求均值。在有条件的单位或地区内,可以分别同时建立多个基准站点架基准站,在实际测试过程中,同一台流动站只需要改变各个基准站发射频道,就能够准确测出不同基准站的同一点的坐标。通过这种试验测试办法,能够有效提高RTK测量精度。

4 提高RTK测量精度的措施

4.1 各站点位置及工作时段的选择

①基准站位置的选择。为了保证数据在传输过程中的安全性,基准站周围最好没有遮蔽物和无线电波的干扰,因此,在基准站一般选在高层的楼顶或者是地势较高的地方,且没有电台等发射无线电波的位置。②流动站位置的选择。流动站的位置选择也要尽量避免无线电发射区域、且地理位置较高的区域。除此之外,流动站还需要注意工作方式的选择。假如说是测量控制点的位置,为了确保控制点的精度,最好选用三脚架工作方式。③工作时段的选择。在每一个时间段,接收到的卫星信号不同,因此,在进行测量作业时,要对卫星所处的位置进行估算,确保能够接受到足够的卫星信号的数量且信号强度好。

4.2 多基段、多时段测量

为了提高精度,可以在同一个观测区内建立多个基准站点,并对这些站点进行转换参数的求取,然后对观测区内的同一个观测点,用不同的基准站点和转换参数进行测量,并且对这些测量的坐标进行对比。在误差允许范围内,可以取中间值,或者是对同一个测量点在不同时段进行测量,这样测量结果如果误差大,就说明测量结果不正确。再次进行测量,同样也可以取中间值的办法确定观测点的坐标,比如:在进行某公司的一个物流区的建设过程中采用RTK测量,在测量中部选取测量点,将已知点架设在3~4km之间,在参数进行转换之后在水平上的最大差距为2.1cm,垂直方向上的最大差距为0.7cm,为了提高精度,观察时间大于1min,而且在不同时间段测量2次,在误差范围内求取平均值这样就将精度误差进一步缩小,水平方向缩小为1.5cm,垂直方向上缩小为0.5cm,这样测量值更加精确。

4.3 加强观测中的校核

①已知点检核比较法:在布设控制网时,可以使用静态GPS或者全站仪,尽量多的测量控制点,然后对控制点测量坐标进行比较核对,及时发现问题并整改。②重测比较法:每次初始化成功后,首先对1~2个已测过的RTK点或高精度控制点进行重复测量,确定没有误差后,再使用RTK进行测量。③电台变频实时检测法:在测区内建立多个基准站,在各个基准站,均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各个基准站的改正数据,对数据进行比较,判断测量精度。

5 结语

综上所述,与常规测量和静态的GPS测量相比,RTK测量精度比较高,作业效率高,是传统测量作业方法的一大革新。现如今,RTK测量技术已经逐渐得到广泛应用,RTK技术将不断完善,通过采用全方位的质量保障措施,其测量成果精度将进一步提高。

[1]王晓,高伟,张帅.GPS RTK测量精度的影响因素研究与实验分析[J].全球定位系统,2010(04):26~30.

[2]张振军,杨德安,杨建,等.GPS RTK测量精度定位与质量控制方法[J].地理空间信息,2011(05):44~46.

[3]张雷.影响RTK平面控制测量精度因素分析与可靠性试验研究[J].科技致富向导,2011(09):228.

P228.4

A

1004-7344(2016)27-0195-02

2016-9-2

刘勇志(1987-),男,助理工程师,本科,主要从事测绘等工作。

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