简析GPS-RTK技术在城市高程测量中的应用

2016-12-17戴德师

环球市场 2016年18期

关键词：测区控制点基准

傅健戴德师

洋浦晶科实业有限公司

简析GPS-RTK技术在城市高程测量中的应用

傅健戴德师

洋浦晶科实业有限公司

随着社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，全球定位系统(GPS)在国民经济各项建设中应用的也越来越广。在测绘领域GPS无论在广度还是在深度上都有着日新月异的变化。其中GPS-RTK技术以其使用简单方便高效是目前测绘行业中应用最广的技术之一。本文就实际应用，简述了一种GPS-RTK技术应用效率更高、更方便的作业方法，其高程精度更稳定且能达到一般工程测量的要求。

GPS-RTK；方法；高程；应用

一、概述

1、GPS-RTK技术概述

GPS-RTK(Real Time Kinematic)技术又称载波相位动态实时差分技术，是一种高效的定位技术，它是利用2台或2台以上的GPS动态接收机，其中一台安置在已知坐标点或未知点上作为基准站，另一台或多台用来测定未知点的坐标--移动站，作业时基准站和移动站同时接收同时接收卫星信号，与此同时基准站将各种误差的改正值通过数据链发给移动站，移动站通过蓝牙或连接线把数据传给移动站电子手薄，手薄能够通过专用软件实时显示测量点在指定坐标系中的三维坐标(x，y，z)，并能够达到厘米级的精度。

2、测区任务概述

工程项目位于海南省东方市，是大广坝水利工程二期红泉干渠，测区长22公里，地理条件十分复杂，灌木多，地势差异大。交通不便施工难度大，任务重，时间紧，利用传统测量作业方式对于前期测量工作来说是不可想象的。利用GPS-RTK技术应用于线路定向控制，纵横断面测量以及施工放样等工作是最可取的选择之一。

二、高程模型的建立

我们知道RTK所实际测得的高程是相对于WGS-84椭球面的高，而我国所采用的高程系统是相对于似大地水准面的正常高系统。也就是说要通过RTK测出一个点位正常高必须得到这个点位的高程异常值，而每个地方的高程异常值都不一样，特别是条件恶劣地区差异比较大。对于小范围或者地势比较开阔平坦的地方来说，直接利用RTK野外采集WGS-84坐标值再和其相对应已知点平面坐标和高程来做参数是可行的，高程也可以满足一般工程的需要，但测区范围比较大测区条件比较恶劣时高程精度往往会满足不了。根据实际测量经验，运用建立模型方式计算出的转换参数能使得测量高程精度往往能达到要求，其主要处理步骤有：

1、模型的选择

利用已经做好的测区静态GPS控制网来作为计算转换参数的模型。作为一个范围比较大作业条件比较恶劣的地区来说利用静态GPS来做测区控制网可以说是最快效益最高的途径，利用已有的静态GPS测区控制网来做转换参数的模型也是最便利的方式。根据控制网图选择要做用来做模型控制点，选择的点要分布均匀。如果控制网复盖整个测区且控制网点分布很合理可以利用整个网的控制点数据。如图1所示：

2、模型与实际使用坐标系转换参数的建立

建立一个区域的GPS-RTK坐标转换参数所需要的主要数据有：

(1)控制点平差后的WGS-84坐标(B：大地纬度，L：大地经度，H：大地高)这些数据可以从静态GPS控制网平差后得到

(2)控制点平差后所使用的坐标系平面坐标(X：北坐标，Y：东坐标)

(3)控制点的水准高程(H：正常高)

利用上述数据进行坐标转换参数计算。比较简单的方法是直接用GPS-RTK电子手薄来计算，其特点是计算程序化，简单易操作，能够保存也可以导出使用。

三、GPS-RTK校正参数的获得

GPS-RTK作业时除了使用模型化坐标转换参数外还需要有一个单点校正的校正参数。由于GPS-RTK作业时每次基准站的架设位置可能不同，每次GPS-RTK校正参数也有所不同，这个校正参数(△X，△Y，△Z)可以在作业区最方便的已知点上利用移动站实时测量其坐标，再经过和该点已知坐标配准得出，其整个操作步骤都可以通过GPS-RTK电子手薄来实现。

四、GPS-RTK测量过程中应注意的问题

GPS-RTK测量作业的特点是操作简单、方便、效率高，为了保证测量过程中结果的准确性有些情况也应该值得注意：

(1)基准站：基准站要尽量架设在测区范围内，选址要开阔尽量避开具有遮挡卫星信号的障碍物和无线电干扰作用的基塔等。

(2)移动站：移动站是人拿着走动的，除了设置没问题外在采测点时移动站要直立不动，连接移动站的杆的对中气泡要居中，等到采完点后方可移动。

图1

(3)电子手薄：手薄的操作主要是手薄里安装软件的使用，要熟悉软件的功能含义，懂得仪器正常工作时软件各功能模块显示的状态。当出现情况时要及时处理。如仪器电量不足、基准站被移动、移动站杆高变动等等。采测点时手薄软件要显示固定解并有差分信号传输过来，同时还要注意水平、高程精度指标的显示，达到要求后再采点。

五、高程精度的分析

在对这个测量项目中，我们用常规手段对控制点进行了四等水准测量。同时我们利用GPS-RTK方式对相同点进行了高程测量，并对上述两种方法所测成果进行了比较。（见表1）

结果表明差值最小为0.007厘米，最大为0.37厘米，也就是说通过这种方法的GPS-RTK高程测量精度能够满足《城市测量规范》(CJJ8-99)的要求。

六、结论

在较大区域内利用已有的GPS控制网平差成果资料，通过平差成果的WGS-84坐标与实际使用坐标之间对应关系，利用手薄建立起坐标系转换参数是可行的，精度更稳定，也能满足一般测量工程的要求。所以通过这种作业方式可以极大满足较大范围内线路工程的纵横断面的测量以及对线路控制的需要，对于较大范围的工程施工放样与工程计量等也有很大的意义。