基于网络RTK技术的咸宁工程测量研究

基于网络RTK技术的咸宁工程测量研究

摘要:RTK技术在城市测量中有广阔的应用前景,本文以笔者参与的惠州某工业园区工程测量项目为工程背景,探讨了RTK技术在工程测量中的应用思路,全文基于具体实例详细论述了城市工程测量的具体流程和需要注意的细节,对从事相关工作的同行者参考和借鉴意义。

关键词:GPS RTK 城市工程测量基准站测区转换参数

1 GPS网络RTK测量技术

GPS网络RTK技术的基本原理就是:在一个较为广阔的区域均匀、稀疏的布设若干个(一般至少3个)固定观测站(称为基准站),构成一个基准站网,并以这些基准站中的一个或多个为基准,计算和播发改正信息,对该地区内的卫星定位用户进行实时改正。

其原理借鉴了广域差分GPS(Wide Area DGPS,即W ADGPS)和具有多个基准站的局域差分GPS(Local Area DGPS,即LADGPS)的基本原理和方法。广域差分GPS采用误差分离技术,将GPS定位中的主要误差源分别加以“模型化’夕,把伪距误差分离为卫星星历误差、卫星钟差和电离层误差,并产生相应的改正数。用户利用广域差分改正数改正GPS伪距误差,以提高导航定位的精度。局域差分GPS (LADGPS)定位系统则向用户提供综合的DGPS改正信息—观测值改正,而不是提供单个误差源的改正。与广域差分GPS和局域差分GPS不同的

是,GPS网络RTK技术通过内插法或线性组合法求得改正数,对载波相位进行改正,而非对伪距或位置进行改正。因为这三种类型的差分定位中,利用载波相位进行的差分定位精度最高。

GPS网络RTK技术的优势就是克服了普通RTK测量中测站间距的限制,它的有效距离可以达到几十甚至上百公里,覆盖面广阔,但定位精度仍然可以达到厘米级,可靠性强。这也是CPS网络RTK技术能够很快发展的原因之一。

GPS网络RTK技术出现以后,很快在实际中得到应用。它已不仅仅属于GPS的范畴,而是集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络管理和GPS定位技术于一身的系统。

2 GPS网络RTK系统的工作过程

网络RTK的产生,使动态GPS的外业工作的质量和效率得到了很大的提高。与传统的RTK相比,网络RTK不需要自己假设基准站,只需要利用无线电登录控制中心,即可获得高精度的定位服务,操作简单快捷。以天津市卫星定位综合服务系统为例,讲述网络RTK在数字化测图中的应用。

2.1 虚拟参考站的建立和初始化

在野外打开GPS接收机以后,通过GSM向控制中心(数据处理中

心)发送流动站的概略坐标。控制中心在收到此信息后,通过分析,生成一个距流动站几米到十几米的虚拟参考站。此参考站向流动站发送TCRM格式的改正信息,流动站在接收到虚拟参考站发送来的改正信息后,在很短的时间内变可完成初始化。

2.2 网络RTK的数据采集

流动站完成初始化后,便可以进行数据的采集。此时,数据的采集方式跟常规RTK是一致的。只要流动站所在位置能同时观测到至少四颗以上的卫星,网络RTK就能正常工作以保证其精度。相对与常规RTK来讲,网络RTK不需要考虑其与基准站之间的距离,因为流动站与基准站之间并没有进行相互通信,流动站所获得的改正信息,是来自于控制中心。

3 网络RTK系统的作业模式

根据实际需要,实时动态测量系统(RTK GPS)的作业模式主要有以下几种:

3.1 快速静态测量

这种测量模式,要求在观测过程中,综合的接收基准站的同步观测数据,实时的解算整周未知数和用户站的三维坐标。而在流动过程中,可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪。其定位精度可以达到1-2cm。

3.2 准动态测量

这种测量模式,首先要求在某一起始点上进行静止的观测,以便快速解算整周未知数,达到完成实时初始化的工作。然后再进行基准站和用户流动站的同步观测,实时解算流动站的三维坐标。观测过程中,要求接收机保持对所观测卫星的连续跟踪,一旦发生失锁现象,就需要重新进行初始化工作。目前其定位精度可以达到厘米级。

3.3 动态测量

动态测量模式中,可以选择静态初始化(与准动态测量模式的初始化相同),也可以采用动态初始化技术(On The Fly,OTF,达到解算整周未知数的目的。初始化工作完成后,流动站和基准站的接收机,就按照预定的采样时间间隔自动的进行同步观测,实时的确定采样点(流动站点)的空间位置。其精度也可以达到厘米级。

4 城市测量应用实例

4.1 测区概况

某工业园是惠州市规划建设的新区之一,是今后几年惠州市城市基础建设的重点地区。该测区地势相对平缓,高大建筑物较少,对视空影响不大。除个别地方外对RTK作业无大的影响。

4.2 确定转换参数

为保证转换参数的精度,共加进5个高等级GPS控制点(A,B,C,D,E),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。(如表1表2表3）

4.3 工程应用及定位精度比较分析

(1)工程控制测量和放样测量均采用RTK作业。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;相邻观测点间全站仪实测距离和RTK实测距离进行抽样检查,结果见表3。由于采用了残差较小的参数控制文件,正式工作之前检测已知点,观测时利用带对中杆的三角支架作业,提高了观测精度。

(2)测区位于惠州市东南方向,测区地势平坦,多路径效应小,大车路纵横交错,交通极为便利,适合RTK作业。重复测量同观测点的坐标较差统计表,见表4;相邻观测点间全站仪实测和RTK实测距离抽样检查,见表4表5。

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。

5 总结

与传统RTK相比,网络RTK的效率更高。它不需要用户自己建立基准站,节省了用户的作业时间,这种优势在带状地形图测绘当中尤为明显;网络RTK测量模式具有多样性,可以采用单基准站模式,多基准站模式等等,而常规RTK只能采用单基准站模式,且流动站与基准站之间是直接通信的,这就要求两者之间的通信设置必须是一致的;网络RTK覆盖范围更加广泛,其改正信息的发送受测区内地形和地势影响较常规RTK小。

参考文献