基于GPSRTK技术的城市工程测量应用研究

2022-09-11

1 城市测量的作业流程

1.1 内业准备

在实施RTK外业测量前, 应事先收集测区的小比例尺地形图, 必要时进行野外踏勘, 根据城市测量的特点完成内业的准备工作。主要包括以下几方面的内容。

(1) 根据工程项目, 设定工程名称并进行初步技术设计。

(2) 若已知坐标转换参数, 则输人手簿 (一般此参数未知) 。

(3) 若无坐标转换参数, 应整理测区的已知控制点资料, 控制点应尽可能均匀分布在测区周围, 使得所测点均在已知点的包围之内, 尽可能避免从一端向另一端无限制的外推。控制点所处的位置和周围的条件应符合GPS作业的要求。

1.2 求定测区转换参数 (一般采用此种方法)

城市测量是在地方独立坐标系上进行的, 这就存在WGS-84坐标和地方独立坐标系的坐标转换问题。

由于R T K作业要求实时给出当地坐标, 这使得坐标转换工作非常重要。根据总体规划和工程需要, 求定测区转换参数可按如下步骤进行:首先在测区以GPS静态方式布设均匀分布的高等级GPS控制点, 获得各点的WGS-84坐标和地方坐标系下的坐标, 利用同一点的两种坐标求出转换参数。

注意, 为提高转换参数的可靠性, 最好选用4个以上的点进行观测和求解, 这样可通过多种点的匹配方案, 检验转换参数的正确性及精度。

1.3 基准站的选定原则

数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成, 它们是实时动态测量的关键设备。稳定可靠的数据链是动态初始化的前提。保持高质量的数据传输, 可以减少整周模糊度的解算时间, 大大提高主作效率, 所以基准站的安置是顺利实施RTK作业的关键之一, 基准站安置应满足下列条件。

(1) 基准站可设立在有精确坐标的已知点上, 也可设在未知点上 (最好设在已知点上) 。 (2) 基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方, 城市测量首选测区高大建筑物上 (3) 为防止数据链的丢失和多路径效应, 基准站周围应无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。 (4) 考虑到南北极附近是卫星的空洞区, 电台的天线应架设在GPS接收机的北方。

1.4 RTK施测步骤

野外作业时, 基准站安置在选定的控制点上, 打开接收机输人点号、天线高、已知点坐标;设置完毕检查接收的GPS卫星数≥5颗。检查电台发射指示灯是否正常, 基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率, 检查电台接收指示灯是否正常, 检查接收卫星颗数≥4颗, 流动站可开始测量任务。先联测1~2个已知控制点, 评定测量精度, 满足设计要求后开始测量任务。实时动态R T K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, 直接下载到计算机内。经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。

2 城市测量应用实例

2.1 测区概况

贵阳市小河区是国家级经济技术开发区, 是贵阳市规划建设的新区之一, 该区南部地区是今后几年贵阳市城市发展建设的重要工业园区。该区域地势相对平缓, 高大建筑物较少, 对视空影响不大。除个别地方外对R T K作业无大的影响。

2.2 确定转换参数

为保证转换参数的精度, 在测区内利用GPS静态观测共加进5个高等级GPS控制点 (A, B, C, D, E) , 同时求得WGS-84坐标及独立坐标, 通过多种点的匹配方案, 选择残差较少、精度较高的一组参数为最终启用参数。

2.3 工程应用及定位精度比较分析

在选定一组最优的转换参数后, 为检测内外符合精度, 共做了如下精度检测及统计, 基准站安置在C点上, 对参与转换参数解算的观测点的RTK实测残差结果见表1;对同一观测点在不同时间段进行重复RTK测量, 坐标较差比较见表2。

工程控制测量和放样测量均采用RTK作业, 根据工作应用来看, RTK作业既可以实时提供点位坐标和高程, 又可实时知道测量点位精度, 能够极大地提高工作效率。只要在作业过程中加强检核、采用对中误差较小的支架、远离无线电发射电台、避免多路经效应, RTK测量完全能够满足城市建设的需要。

3 结语

RTK实时动态测量技术是继GPS全球定位技术之后, 测量领域又一次技术革命。它改变了传统的测量模式, 能够实时提供厘米级定位精度, 在不通视的条件下远距离传输三维坐标。应用于城市测量中, RTK能够快速准确的布设控制点, 弥补由于城市日星月异的发展造成的低等级导线点的毁坏, 减轻由于城市高速发展而给测绘人员造成的时间压力。RTK测量需要的测量人员少、作业时间短, 工作效率高, 并且RTK测量成果都是独立观测值, 不会像常规测量造成误差积累。当然, RTK技术快速、灵活的作业方式有赖于足够的卫星数、稳健的数据链、较小的多路径效应等外界条件, 在城市环境下更显得突出, 有时会出现无法正常作业的情况, 这就需要不断完善RTK技术, 探讨先进作业方式。随着RTK技术的日趋成熟, 必将更好地服务于城市测量。

摘要：本文基于笔者多年从事测量相关工作经验, 以GPSRTK在城市工程测量中的应用实践, 论文高屋建瓴地分析了基于RTK测量的目的和意义, 而后阐述了城市测量的作业流程, 最后, 笔者结合参与的测量项目实践, 探讨了RTK在城市工程测量中的具体应用方法, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：GPS RTK,工程测量,城市,应用