２０１３年２月 监村目蒜哺 勘察与测绘 【文章编号】１６７３—００３８（２０１３）０６—０１５７—０２ ＧＰＳ ＲＴＫ技术在地形测量过程中的应用 刘槐东 （湖北省随县规划勘测设计研究院湖北随县４４１３００） 摘要：ＧＰＳ新技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，在地形测量中已得到广泛地应用。本文主要 介绍了ＧＰＳ ＲＴＫ技术在地形测量中的步骤及应用。 关键词：ＧＰＳ ＩＬＴＫ；地形测量；应用 ｌ ＧＰＳ ＲＴＫ测量技术 （３）各个联测点之间不要求通视，不必建造高规标。 ＲＴＫ测量技术的主要特点是： （４）观测自动化程度高。外业用电钮操作，内业用计算机处理 （１）一个以上的已知控制点便可工作，这在矿区周围控制点 数据，作业时间短，效率高。 破坏严重、资料不好收集的情况下不致影响工作； （５）测量成果可得三维地心坐标，优于常规测量的平面坐标 （２）直观快捷，可以实时观测、记录使用测量数据，无须再进 和高程系统分离状况，有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的 行复杂的平差计算； 应用。 （３）精度高，其测量成果远远高于导航型手持机的测量精 （６）星座布置完成后，可２４ｈ观测，在雨、雾、雪等条件下亦可 度，可以达到厘米级，完全可以达到除高等级控制测量外的所有 全天候作业。 测量工作的需要 ３ ＣＰＳ系统和测量方法介绍 （４）目前该技术还具有一定的局限性，受无线通讯技术的限 ３．１ ＧＰＳ系统包括三大部分 制，目前市场出售的多数品牌的ＧＰＳ ＲＴＫ数据链连接最大可达 （１）ＧＰＳ系统的空间部分由２ｌ颗卫星组成，均匀分布在６个 Ｎ－、三十公里，一般只在１０ｋｉｎ左右，山区根据地形情况则作用 轨道面上，卫星上安装了精度很高的原子钟，其系统信息能在全 距离更近。随着移动通信技术、卫星差分（星链）、网络ＲＴＫ等新 球范围内向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的 技术在ＧＰＳ ＲＴＫ测量工作中的应用，ＧＰＳ ＲＴＫ将拥有更广的发 三维测速、三维定位和授时。 展前景。 （２）在地形测量中主要是用静态测量来完成控制测量，用ＲＴＫ ２ ＧＰＳ技术在测量中的问题及其特点分析 来完成碎部测量工作记录点的ＷＧＳ－－８４坐标。 ２．１目前ＧＰＳ技术在测量中存在的问题 （３）ＧＰＳ ＲＴＫ可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基 （１）ＧＰＳ测量时至少接收４颗未受干扰的卫星信号。这些信 准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的 号沿直线传播到接收机的天线，中途不能穿过水、土、墙或任何 坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过 其它障碍物，这就了ＧＰＳ的应用领域。因而，ＧＰＳ不能用于 计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。 潜艇导航，不能进行地下定位和测量。 （４）ＧＰＳ ＲＴＫ定位的概念：基准站实时地将测量的载波相位 （２）地面定位时，信号可能被树木、建筑物和桥梁遮挡。因 观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流 而，在摩天高层建筑的城区街道中，可能接收不到卫星信号。同 动站，在流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位 样，船和飞机本身也可能暂时阻挡卫星信号的接收，从而影响导 观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站的坐标差△ｘ、 航定位。 △Ｙ、△ｚ；坐标差加上基准站坐标得到流动站每个点的ＷＧＳ一８４ （３）ＧＰＳ测量时，存在着大量影响精度的因素，主要有：ＧＰＳ 坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标ｘ、Ｙ 星座的几何构形（几何图形因子）的影响；卫星轨道误差；卫星和 和海拔高程ｈ。这个过程称作ＧＰＳ ＲＴＫ定位过程。ＧＰＳ ＲＴＫ定位 接收机的时钟误差；ＡＳ与ＳＡ措施的影响；电离层折射和对流层 技术主要用于地形测量和工程放样。 折射的影响；信号多路效应和天线相位中心稳定性；接收机噪音 （５）ＧＰＳ ＲＴＫ数据处理是基准站和流动站之间的单基线处 和信号清晰度误差以及观测误差等。 理过程，采用基准站和流动站的载波相位观测值的差分组合载波 ２．２ ＧＰＳ与常规地形测量比较其特点 相位，将动态流动站未知坐标作为随机的未知参数，载波相位的 （１）测量范围广。边长测程可从几千米至上千千米，可按需 整周模糊度作为非随机未知参数解算。下面介绍一下ＧＰＳ布网 布设控制网，简化加密级别，省去联测过渡点。 和基线测量的相关情况。 （２）测量精度高。现今，生产性作业精度可达１～２１０－６ｍｍ，国 ３．２准备工作 外可达零点几１０－６ｍｍ，可建立比常规测量精度更高的控制网。 测量前必须要实地了解测区情况，如点位情况（点的位置，上 ・１５７・ 勘察与测绘 ■蛐国蒜崔 ２０１３年２月 点的难度等）交通状况等，还需要了解卫星状况的预报评估障碍 物对ＧＰＳ观测可能产生的不良影响。最后依据测点的卫星状况， 方案。 采集的数据均由徕卡公司提供的与徕卡１２００配套的ＬＧＯ （Ｌｅｉｃａ Ｇｅｏ Ｏｆｉｆｃｅ）处理软件来处理。由于ＬＧＯ是一个自动化很 测量作业的要求以及测区的实际情况确定出具体的布网和作业 强的处理软件，因此用它处理时人工干预很少。对于某些点位的 卫星不多，遮挡过多卫星信号时常出现短线情况，这种情况下在 首先是完成点的选取和ＧＰＳ网的布设，然后在此基础上来 做网平差，基线处理时必须稍加干预。在处理这种情况时要注意 进行静态控制测量。在进行ＧＰＳ定位时，认为接收机的天线在整 分析基线的双差残差，观察是哪颗卫星何时的数据超出了误差 个观测过程中的位置是保持不变的。在数据处理时，将接收机天 的限值，如果某个卫星某个时段的双差残差较大，则要在点的卫 线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。其具体观测模 星窗口里面去除这颗卫星或者是这颗卫星的某个时段，然后再 式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几分 进行处理，如此反复达到要求为止。 钟，几小时，甚至数十小时不等。接收机测得卫星发送的伪距，载 波相位等信号的观测值，再将观测值下载到计算机中处理，一般 ４新型ＧＰＳ ＲＴＫ的使用体会 （１）设置好基准站。基准站应设置在地势较高通讯条件较好 要通过基线处理，网平差，坐标转换和高程转换求出高精度网点 的地点上，根据测区的自然地理条件和工作范围，在基准站与流 坐标。在测量中，静态定位测量方式一般用于高精度测量定位， 动站之间数据链连接最好的点位上设置基准站，在国家已知控 如主要用于各种等级的大地测量跟踪网、基准网、工程控制网， 变形监测网等的测量。 ， 制点不能满足工作需要时，可用ＲＴＫ单点定位方法发展已知点， 其精度完全可以满足工作需要。 ３．３选点若干技术要求 （２）移动站工作时应注意以下几点：①基准站和移动站的各 （Ｉ）为保证对卫星的连续跟踪观测的卫星信号的质量，要求 项参数设置必须保持一致；②移动站要始终保持与基准站的数 测站上空尽可能地开阔，在１０ １５￣高度角以上不能有成片的障 据链连接；③移动站设置时必须注意对中整平和输入数据的准 碍物。 确性；④线放样时线上偏移距不能过大，遇复杂地形偏移过大时 （２）为减少电磁波对ＧＰＳ卫星信号的干扰，在测站周围２００ｍ 应做好标志以保证地质工作人员准确找到点位标志，只有这样 的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施，高压 才能保证测量的精度。 输电线等。 （３）使用ＧＰＳ ＲＴＫ测量系统进行地质工程测量是测量工作 （３）为避免减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信 的一大进步。他从根本上改变了传统的测量工作的作业方式。与 号反射强烈的地形地物。如高层建筑，成片水域等。 传统的经纬仪视距、全站仪光电测距相比，使用ＧＰＳ ＲＴＫ测量系 为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点 统提高了地质工程测量精度。在测网和剖面布设时基本消除了 方便并易于保存的地方。 网线偏移和网闭合差，只存在很小的个点的离差，在地质工程点 ３．４布网 定位测量时。由于直接在高等级控制点下工作。大大降低了测量 （１）ＧＰＳ基线向量网的等级：依据国家测量规范、各行业测量 点位的累积误差，提高了劳动生产率。 规范、任务要求来定等级。根据我国１９９２年所颁布的全球定位 ５总结 系统测量规范，ＧＰＳ基线向量网被分成了Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ ５个级别。 近几年来，ＧＰＳ技术已得到广泛地应用，如大地测量、地球动 （２）ＧＰＳ布网方案主要取决于工程的具体要求、经费、时间、 力监测、地球物理勘探、资源勘察、航空与卫星遥感、摄影测量、 人力消耗及接收机的数量和后勤保障条件等，在确定布网方案 精密工程测量、工程变形监测、地籍测量、地理信息系统、海洋测 时，应在满足精度要求的前提下，尽可能降低消耗。ＧＰＳ网一般 绘、水上定位和导航等。ＧＰＳ技术是现代科学技术的结晶。它是卫 采用较多的异步闭合环，这就要求接收机多次重复设站，但受交 星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端 通工具和通讯手段的，往往会给实际操作带来很大困难。而 技术的综合产物。ＧＰＳ技术的出现，给测绘事业带来了广阔的前 且，ＧＰＳ网中的异步环对提高网平差精度起不到决定性作用，仅 景。 能起到多余观测的作用，是剔除粗差的有效手段，但施测中每增 加一个环就会增加一次重复设站，就会消耗大量的时间和人力， 由于起始点对网平差影响较大，所以在ＧＰＳ布网时尽量使起始 点问形成异步环，其它各点根据实际情况而定，不必一定在异步 环中，以节省时间和人力，提高外业工作效率。 （３）ＧＰＳ基线向量的布网形式。网常用的布网形式有以下几 种：跟踪站式、会战式、多基准站式（枢纽点式）、同步图形扩展 式，单基准站式。 ３．５外业观测 完成了ＧＰＳ点的选取和网的设计，就可以开始进行外业观 测和数据的采集。具体方法和过程本文不再赘述。 ３．６数据处理 ・１５８・
