gps-rtk 技术在数字测图中的应用

GPS-RTK 技术在数字测图中的应用 A Study on Application of GPS-RTK into Digital Mapping 庄庆贺 1，唐菲 2 （1.邹城市水利局水土保持办公室，山东 邹城 273500） 摘 要：近年来，由于GPS 系统进一步稳定和完善及计算机技 术和其他相应学科的发展，GPS-RTK 技术愈来愈稳定成熟，已被广 泛应用到工程测量中来。本文结合自已一年多的RTK 作业经验，以 其在白马河涝洼地综合治理工程河道断面测量中的应用为例，简述 GPS-RTK 的工作原理、参数转换的求解方法及其精度评定，详细介 绍了GPS-RTK 技术在数字测图中的应用情况及工作特点，得出几点 结论，希望对 RTK 技术在测量中的应用有所裨益。 关键词：RTK；数字测图 0 引言 近年来,越来越多的先进仪器设备应 用于测绘领域。特别是GPS的问世,极大 的促进了测绘事业的发展。其中GPS 实 时动态测量(RTK)定位技术尤为突出,它 可以在不布设各级控制点的情况下,仅 依据一定数量的基准点,便可以高精度 并快速地给出地形点、地物点的坐标, 而且能实时提供厘米级精度的定位成果。 本文结合自已一年多的RTK 作业经 验，以其在白马河涝洼地综合治理工程 河道断面测量中的应用为例，简单介绍 RTK定位原理以及参数转换的求解方法， 重点说明RTK 技术应用于数字测图的特 点，希望对RTK 技术在测量中的应用有 所裨益。 1 RTK 定位原理 RTK 定位技术就是基于载波相位观 测值的实时动态定位技术，它能够实时 地获得测站点在指定坐标系中的三维定 位结果。RTK 系统主要包括3个部分： 基准站、移动站、数据链。基准站接收 机固定在三角架上，连续接收所有可视 GPS 卫星信号，并将测站点坐标、载波 相位观测值、伪距观测值、卫星跟踪状 态及接收机工作状态等通过数据链发出 去。移动站接收机在跟踪GPS 卫星信号 的同时接收来自基准站的数据，通过差 分处理解求载波相位整周模糊度，得到 基准站和移动站之间的坐标差值 X、Y、Z。坐标差加上基准站坐 标就可以得到流动站点的WGS84 坐标， 通过坐标转换参数转换得出流动站每个 站点的平面坐标x、y 和海拔高h。 2 求解坐标转换参数及其精度评定 在测量工作中通常使用的是北京54 坐标系、西安80 国家坐标系和一些地 方坐标系，而GPS 卫星观测的坐标系统 为世界大地坐标系（WGS-84） ，需要和 通常使用的坐标系进行转换。常用的坐 标转换方法是通过键入一定数量控制点 的地方坐标，然后在这些控制点上采集 WGS84 坐标，通过点校正拟合出最佳转 换参数，其转换参数的准确性与控制点 的数量及分布有关。 GPS-RTK 定位的精度评定指标： 1）载波相位的整周模糊度是否固 定：GPS-RTK测量规范规定移动站距基 准站的距离不能超过15 km，是因为在 15 km 之内RTK 数据处理的载波相位的 整周模糊度能够得到固定解，这样定位 精度才能达到厘米级。 2）均方根RMS（Root Mean Square）：RMS 在这里表示RTK定位点 的观测值精度，它包括大约70% 的定位 数据的误差圆的半径。根据实际情况， 作业时将移动站与基准站之间距离控制 在6 km之内。 一般使用平面和高程两种均方根： 1、平面均方根HRMS：表示平面坐标的 定位精度。2、高程均方根VRMS：表示 高程坐标的定位精度。高程误差约为平 面误差的2倍。 3 数字测图实例 本次数字测图的测区是白马河涝洼 地综合治理工程测量中的一部分-望 云河河道（2+200）断面的测量。已有 的资料是1：1万彩色地形图及已建成的 控制网。测量分三大步进行： 第一大步：内业准备 通过已建成的坐标网测得几个特 征点的坐标，特征点为在1：1万地形图 中比较明显且没有变动的点，比如学校 的墙角等。将测得特征点坐标用CASS软 件展开，而后将测区地形图对着特征点 粘贴上。 根据设计要求绘制拟测河道断面线， 见附图1。输入“id“查询每一断面 两端点的坐标值，并将坐标值用“记事 本”按（点名,属性,X值,Y值,Z值）方 式保存为“望云河放线数据.dat“，见 附图2。 （附图1） （附图2） 用“Excell”打开“望云河放线数 据.dat” ，步骤如下：“打开”文 件类型为“所有文件”出现对话框， 选“分隔符号”点“下一步”分隔 符号选“逗号”点“下一步”列数 据类型选“文本”点“完成” 。将“B列” 移至“F列” ， “D列”移至“B列” ， “E列” 移至“D列” ， “F列”移至“E列” 。保存 类型为“CSV（逗号分隔） ”，名称为 “望云河放线数据.dat“，见附图 3、4。 （附图3） （附图4） 将“望云河放线数据”通过采 集卡发送到RTK 手簿中。 测量内业准备工作完成。 第二大步：外业测量 外业测量的准备工作，建基站、新 建工程、采控制点，求参数等在此不作 介绍。 准备工作完成后，点“测量” “线放样” ，选中“2200+1” 、 “2200+2”两点，这时拟测望云河河道 （2+200）断面线会显示出来，按线测 量河道断面特征点，左偏右偏的误差可 控制在5cm之内。 在“线放样”状态下可直接进行测 量。 第三大步：内业整理 用CASS软件展开测量所得数据， 用复合线或输入“PL” ，将每一个断面 上的点的圆心顺次连接，绘断面图，即 可得到望去河（2+200）断面的断面图。 见附图5、6。 （附图5） （附图6） 对于没有1:1万地形图而测量目标 又很规整的情况，如测水库的大坝，可 先采集一个横断上的两个端点，然后 “线放样”刚采集的两个点，同时偏50 米、100米等，也可以达到很好的测量 效果。 3 结论和建议 RTK 技术的出现,将使测绘工作,特 别是地形图测量的传统做法“先控制, 再测图”改变为“一步法”自动化数字 成图,减少了手工操作程序,提高了工作 效率。 经过几个项目的实践，结合本次望 云河河道断面测量工程，可得出以下结 论和建议： 1）精度高，作业方便。GPS-RTK 作业不受通视条件限制，无需做控制， 基准站设置好，进行点检核后，即可开 测。 2）速度快，效率高，节约人力。 GPS-RTK 作业每组一般1 2 人。每站 测图采点仅需3 s左右，1天可采集500 个点数据，工作效率大大提高。 3）基准站的设置及作业半径对RTK 的测量精度和作业速度有直接影响。基 准站应尽量架设在地势较高的地方，而 且要远离强电磁干扰源和大面积的信号 反射物，移动站距基准站控制在6 km之 内为宜。 4）要保证RTK 测量成果的可靠性。 作业中调用转换参数时，要先进行已知 点的检核，防止假值、粗差情况的发生， 较差符合要求后方可开测，确保测量成 果正确。 参 考 文 献 1 吕秀建，等. GPS RTK 在数字测 图中的应