GPSRTK技术在城市规划测量中的应用

2022-09-11 版权声明 我要投稿

1 引言

随着航天科学技术的不断发展、数据处理手段的不断进步,全球定位系统 (GPS) 精密定位技术已经广泛应用于各种测量之中。载波相位差分实时动态定位 (RTK-Real Time Kinematic) 技术是GPS定位技术的又一重大突破,更以其无可比拟的优势被广泛接受, 并迅速得到应用。RTK定位技术是基于载波相位观测量的实时动态定位技术, 能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维定位结果, 并可达到厘米级精度,可以满足一级导线精度的控制测量、一般工程测量、地形测量等测量工作的要求。它的出现, 使测量工程降低了成本, 减少了人员的投入, 极大的提高了野外工作的效率。我队引进了灵锐S80和灵锐S82一体化RTK后,完成了多项城市规划测量项目, 取得很好的效果。现将有关应用情况作简单介绍。

2 RTK测量的作业流程

2.1 准备工作

首先,整理测区的已知控制点资料, 控制点所处的位置和周围的条件应符合GPS作业的要求,若有坐标转换参数,直接取得坐标转换参数。然后,对测区进行踏勘, 根据测区实际情况和已知控制点资料选定基准站的位置。基准站尽量选择在点位较高的已知控制点或未知点上, 以利于接收卫星信号和数据链信号, 控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍;周围无GPS信号反射物 (大型停车场、大型建筑物、车辆拥挤的街区等) 、200m范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源。最后,在手簿建立工程设置子午线和设置主机的参数,输入已知控制点坐标或坐标转换参数,实施工程放样时,还要输入每个放样点的设计坐标。肇庆市区子午线一般取112°,基准站的数据采样率一般为4~5s, 流动站的数据采样率一般为1~2s, 高度截止角通常设定为10°/15°。

2.2 RTK外业施测

(1)野外作业时, 基准站安置在选定的已知控制点或未知点上, 检查主机、发射电台指示灯和设置是否正常, 检查接收的卫星数是否大于等于5颗、PDOP(点位精度衰减因子)值是否小于6、是否固定解状态。

(2)求定测区转换参数。求解平面转换参数, 至少要联测两个平面坐标点, 求解高程转换参数,则至少要联测三个高程点。转换参数的求得通常有两种方法: (1) 充分利用已有的GPS控制网资料, 将多个已知点的WGS-84坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中, 基准站架设在已知点上实地虚拟联测, 解算出转换参数; (2) 准站架设在已知点或未知点上, 流动站依次测量各已知点的WGS-84坐标, 将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正, 淘汰校正残差比较大的已知点, 从而解算出两坐标系之间的转换参数求定测区转换参数。

(3)先联测1~2个已知控制点, 评定测量精度, 满足要求后开始测量任务。

2.3 RTK数据处理

实时动态RTK数据处理相对简单。外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统, 下载到计算机内,直接在成图软件中展点成图或整理成文件打印出来。

3 RTK技术在城市规划测量中的应用

3.1 控制测量

随着城市建设的发展,特别是城市道路的扩建,城市内各等级导线点破坏程度越来越严重,直接影响城市规划测量工作的效率。RTK克服了常规控制测量要求点间通视、费工费时且精度不均匀、外业不能实时知道测量成果和测量精度的缺点, 同时又避免了GPS静态定位及快速静态相对定位需要进行数据后处理,若内业后处理中发现精度不合乎要求要进行返工的困扰,RTK实时三维精度可以达到厘米级。

在测量工作中曾对多条各级导线点进行检验,以下是对其中一条一级导线(导线点进行了四等水准联测)的检验情况。该导线沿线接收条件较好,基本没有大型GPS信号反射物和干扰源的影响,基准站设置在测区中部的已知点上, 周围环境符合基准站的架设条件, 联测5个高级控制点解算出两坐标系之间的转换参数, 观测时间大于60s, 采用不同的时间段进行2次观测取平均值。检验结果见表1:

对成果进行统计比较, 平面最大较差ΔXmax=33mm, ΔYmax=45mm, 点位最大偏差Δpmax=45mm, 高程最大较差ΔHmax=64mm。计算其平均较差ΔX=12.7mm, ΔY=16.1mm, Δp=21.8mm, ΔH=24.7mm。以一级导线成果为真值,计算单位权中误差,点位平面位置中误差M=±17.3mm,高程中误差M=±21.2mm。通过数据精度分析证明, 采用RTK实时测量,其平面精度可以达到一级导线要求,高程可以达到Ⅳ等水准精度,可用于控制测量。

3.2 工程放样

工程放样是通过一定方法,采用一定仪器,把设计好的点位在实地标定出来。采用常规的放样方法,放样一个设计点位时,往往需要来回移动目标,而且要2~3人操作,同时在放样过程中还要求点间通视情况良好,在放样中遇到困难的情况要借助很多方法才能解决;而采用RTK技术放样,只需把设计好的点位坐标输入电子手簿中,手持GPS接收机(手簿固定在接收机上),按照手簿提示走向放样点的位置,既迅速又方便,精度高也均匀,而且只需要一个人操作。工作中,用RTK技术完成了大量道路、管线、建筑物、用地线等工程放样,用传统测量方法检验,能达到工程放样的有关技术要求。

在某工程的用地线和建筑物放样中, 建筑场地已经平整, 视野开阔, 十分有利于采用RTK技术进行测量。作业中,放样了124个桩位,均匀选取了30个点,使用全站仪进行了检测。边长较差小于2cm的29个,大于2cm的1个;角度较差小于20″的20个,大于40″的2个。结果表明, 在场地条件好的情况下,使用RTK进行放样,能满足规划放样的要求。

3.3 地形测量和其他测量

采用RTK技术测图,可以在不布设各级控制网的情况下, 仅根据一定数量的已知控制点便可以快速地解算出厘米级的地形、地物点的坐标, 且不受通视条件的限制, 不需要频繁搬站,大大提高工作效率。RTK技术还可用于土石方测量、房产测量等方面。

4 RTK技术作业中需要注意的问题

(1)控制点坐标精度要高,尽可能均匀分布在测区, 使所测点在已知点的内涵之内, 尽可能避免从一端向另一端无限制的外推。

(2)基准站应选择在地域宽阔、尽量远离无线电干扰源、大面积水域等的地方。

(3)做好星历预报工作,减少卫星数、卫星图形、大气状况等因素的影响。

(4)采用检核比较法、重测比较法、变换电台频率检测法等方法对RTK作业进行质量控制。

(5)严格规范操作, 减少人为因素对测量精度影响。RTK实践证明, 观测者的专业水平和经验对成果的精度和可靠性影响很大。

5 结束语

RTK实时动态测量技术改变了传统的测量模式, 能够实时提供厘米级定位精度, 降低劳动强度,提高作业效率。随着技术不断发展、成熟和先进作业方式出现,RTK技术必将在城市规划测量中得到更加广泛的应用。

摘要:本文简要介绍了GPS RTK技术的作业流程, 应用该技术在控制测量、工程放样等方面做了一些尝试, 对该技术在城市规划测量中的应用和应用中应注意的问题进行了探讨。

关键词:GPS RTK,城市规划测量,工程放样

参考文献

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