基于RTK技术的工程测量质量控制方法研究

2022-09-10

实时动态 (Real Time Kinematic, 简称RTK) 测量技术, 是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术, 是GPS测量技术发展中的一个新的突破, 具有定点速度快、误差不累积、节省人力、作业效率高等特点, 广泛应用于工程测量、地形测图以及图根控制等测绘领域。

虽然RTK定位的测量精度可达厘米级, 并且置信度可以达到99.9%, 但RTK毕竟与静态测量或快速静态测量不同, RTK需要通过初始化过程在野外实时计算出整周未知数。由于初始化过程中存在各种误差, 例如数据链传输过程中外界环境电磁波影响产生的误差甚至错误, 实际观测中有可能会导致整周未知数虽然求解出来了, 但求解的结果不可靠或不正确, 因此, 和GPS静态测量相比, RTK测量更容易出错, 必须通过对RTK测量成果进行质量控制, 才能确保观测的成果精确可靠。

1 RTK测量质量控制的方法

在生产实践中我们总结出, 检查RTK测量成果质量常用的方法有: (1) 已知点检核比较法; (2) 重测比较法; (3) 电台变频实时检测法。

1.1 已知点检核比较法

“已知点检核比较法”是指进行RTK观测的同时, 选取一些高精度的控制点进行观测, 例如静态GPS已知点或高等级控制点, 测出这些已知点的坐标进行比较检核, 发现问题立即采取措施改正。

1.2 重测比较法

“重测比较法”是指RTK观测时, 每次重新初始化成功后, 先重测附近1~3个已测过的RTK点, 现场比较两次观测的成果, 从而判断这次的初始化是否正确可靠。确认初始化没有问题以后, 才进行新的RTK观测。

1.3 电台变频实时检测法

这种方法要求在测区内建立两个以上的基准站, 每个基准站都用各自不同的频率发射差分改正数据。流动站做RTK观测时, 其电台配有变频开关, 可以选择接收不同的基准站发射的差分改正数据, 从而在每个RTK点上实时地接收其中一个基准站的差分改正数据, 即可获得一个RTK观测数据。此后电台切换为另一个频率, 又可接收到另一个基准站的差分改正数据, 得到同一点的另一个RTK观测数据。通过实时地比较多次RTK观测的数据, 就可以判断这次观测有无质量问题。

虽然“电台变频实时检测法”的实时性较好, 但它需要有两个或两个以上的基准站, 流动站的电台则需要改装变频开关, 或者是携带多个不同频率的电台备用, 需要具备一定的仪器条件。因此, 三种方法中, 实际工作中常用的是“已知点检核比较法”和“重测比较法”。

2 在实际测量工作中的应用

2.1“已知点检核比较法”在西安长安区某项目图根控制测量中的应用

测区位于长安郊区, 主要是丘陵地貌, 符合RTK测量的基本条件。作业时将基准站设置于相对制高点上, 视野开阔, 远离大型电磁发射源、高压输电线路和通讯线路, 确保整个系统工作正常。所有流动站与基准站的距离不大于7km, 严格按技术规定进行观测。

为了确保初始化过程的正确可靠, 在RTK图根控制测量的同时, 联测了测区周边的8个静态E级GPS已知点, 测出这些已知点的坐标, 进行比较检核, 部分检核结果如表1。

经检测, 平面最大点位差为2.3cm, 点位中误差为1.8cm, 高程最大差为2.8cm, 高程中误差为1.7cm。通过检核高等级的已知点, 确保了本次RTK图根测量成果的可靠性。

2.2“重测比较法”在咸阳某数字测图项目中的应用

该测区主要以丘陵、山地地貌为主, 采用RTK进行碎部点数据采集有大的优势, 减少了测站搬站的麻烦, 作业速度快, 效率高。但是, RTK测量在稳定性方面不及全站仪极坐标法采集数据, 为了确保碎部点的精度, 每次重新初始化成功后, 先重测附近2个以上已测过的RTK点, 现场比较两次观测的成果, 确认初始化没有问题以后, 才进行新的RTK观测。表1 RTK测量已知点检核精度对比统计表

3 结语

通过实践有以下几点体会。

(1) GPS-RTK测量作业效率高, 降低了劳动强度, 精度高, 使测量变得更轻松容易, 是一种先进的测量手段, 但必须对其观测成果实时地进行质量控制。

(2) 三种质量控制方法各有优劣, 总结如下:“已知点检核比较法”最可靠, 但高等级控制点的数量一般比较有限, 且该方法无法满足实时质量控制的要求, 适用于对测量成果的质量评定。“重测比较法”是实测中最容易做到的, 实时性好, 发现问题立即采取改正措施, 基本上可以达到对RTK测量成果进行质量控制的目的。“电台变频实时检测法”实时性最好, 可以完全实时地对某个RTK点进行质量控制, 是最为理想的方法, 但这种方法需要具备一定的仪器条件。

(3) 对RTK观测成果进行质量控制的方法, 要根据仪器设备的具体情况而定。在不具备仪器条件的情况下, 综台运用“已知点检核比较法”和“重测比较法”是目前最可行的方法, 可以达到对RTK测量成果的质量控制。

摘要：本文基于笔者多年从事工程测量的相关工作经验, 以基于RTK技术的工程测量质量控制方法为研究对象, 通过结合笔者参与的两个具体项目, 探讨了“已知点检核比较法”和“重测比较法”两种方法具体应用, 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：RTK,质量控制,已知点检核比较法