GPS_RTK高程精度的统计分析

1、第1期2011年2月矿 山 测 量No 1MINESURVEYINGFeb 20113S 应用GPS-RTK高程精度的统计分析李建豪(广东省化工地质勘查院,广东广州 510800)摘要:文中通过一个工程实例,对一般地面形态、一般观测条件下,RTK高程测量精度进行了探讨,对工程实例中1506个点的GPS-RTK高程和水准高程进行了对比分析。统计结果:在一般条件下,RTK高程相对于参考点的测量精度为4cm左右。关键词:GPS-RTK高程测量;水准高程;精度统计中图分类号:P228 4 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2011)01-0005-02 GPS-RTK是一种利用美国GPS卫

2、星信号进行测量的技术,采用载波相位观测值实时动态差分的定位方法,实时的提供测站点在指定坐标系中的平面坐标和高程。GPS-RTK测量技术在普通测量中应用广泛,但RTK高程却没有像RTK平面坐标那样被广泛应用,在一些精度要求较高的测量中,常被水准高程取代。RTK高程由流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得。由于大地高的测量误差和高程异常误差的影响,RTK高程可能出现较大的误差。下面通过一个工程实例,对一般地面形态、一般观测条件下,RTK高程测量精度进行简单的分析探讨。1 实例概况在广东省广乐高速公路韶关段的勘察测量中,需要对G4(京港澳)高速公路、G323国道和S253省道的部分路段进行现状路

3、面线位和高程测量,为连接匝道的设计提供准确的路面数据。使用GPS-RTK(1+2台套,RTK平面精度1cm+1ppm,高程精度2cm+1ppm)采集路面边线和中线点的平面坐标和高程,同时对各采集点进行水准测量以获取该点的水准高程,最终提交各点的平面坐标和水准高程。三个路段都位于重丘地区,路面最大高差:G4路段为15.25m,G323路段为5.8m,S253路段为32.57m。G323和S253路段两旁有较高的树木,对GPS信号有一定的遮挡;G4路段主要是山体边坡对GPS信号的遮挡。三个路段的位置相距约12km,交通都比较繁忙。2 测量情况三个路段的测量工作先后独立进行。在RTK作业前先选取路段

4、附近已有的控制点求转换参数,G323路段测量长度较短,路面相对高差小,选取附近2个控制点求转换参数;S253路段选取3个控制点求转换参数,都在道路边上;G4路段用4个控制点,控制点不与道路成线形分布。高程异常拟合方法为零次、一次多项式拟合(见表1)。选用的参考点均为前期布设的线路控制点,高程为三等水准高程。参考点平面转换残差均小于1.5cm,高程残差小于1.6cm。流动站数据采集精度模式设置为一般精度模式(即平面和高程收敛精度小于5cm时为固定解),由于测量过程中也采集了少数浮点解数据,部分点的平面和高程收敛精度大于5cm(本文将中误差、精度采用省略正负号表示)。测量过程中没有限置卫星高度角,

5、限制PDOP值小于5。实际上,PDOP值大多数小于3,无大于4的。RTK作业半径均小于3km。水准测量使用莱卡S05级水准仪,双面木质水准标尺,按四等水准测量的技术要求施测高程控制,视线长小于80m。G4和G323路段水准路线沿道路两侧往返,途径高程起算点,最后闭合形成环线。S253路段水准路线为起闭于高程起算点的闭合路线。三个路段的高程起算点均为RTK参考点。在施测四等水准的同时,以每站四等水准后视读数为后视读数,用间视法对测站前后80m范围内的RTK采集点进行水准测量,采集点间没有高程传递,以保证精度。施测前后对水准仪i角进行检测,检测结果小于1.5!。5第1期 矿 山 测 量 2011年

6、2月表1 各路段测量情况简表路段S253G323G4路段长度/m370019004000参考点数324高程拟合方式一次零次一次四等水准闭合差/m对比点数3872808393 数据分析对比各路段四等水准路线闭合差较小,均符合规范要求,经平差后计算各采集点的水准高程。然后按顺序整理,分析并剔除粗差。采集点的水准高程使用性能稳定、精度高的莱卡S05级水准仪施测,每个点直接从四等水准点引测高差,无传递;同时仪器i角很小,前后视距差对高差的影响很小(i角1.5!,按视距差80m计算,高差误差0.58mm),可以认为采集点的水准高程精度接近四等水准的测量精度。由于水准测量以RTK测量参考点为起算点,可以认

7、为水准测量是对RTK采集点相对于参考点高程误差的检测。打开RTK测量数据文件,对平面和高程收敛精度进行分析,剔除大于6cm的浮点解数据点,实际数据点剔除率为4%,参与对比的数据点中,高程收敛精度小于4cm的占93%。然后导入Excel电子表格,将数据采集点的RTK高程与水准高程一一对应。整理后的对比数据点共1506个,如表1所示。先计算各点RTK高程与水准高程的差值 ,然后根据下式计算高程中误差m= /n式中n为参与计算的数据点个数。三个路段中误差分别为0.038m、0.039m、0.037m。这一结果表明,三个路段RTK高程测量精度基本相同,相对于参考点的高程中误差约为4cm。4 结 语本文

8、的工程实例具有一定代表性,在一般地面形态、一般观测条件下,RTK作业半径不大时(一般应小于5km),RTK高程相对于参考点的测量精度为4cm左右。 参考文献:1 刘基余,李征航,王跃虎等.全球定位系统原理及应用M.北京:测绘出版社,2004.2 CH/T2009-2010,全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范S.作者简介:李建豪(1976-),男,工程师,主要从事工程测量工作。(收稿日期:2010-11-12)重要启事为提高本刊刊登论文的质量,禁止抄袭、伪造、剽窃、不当署名、一稿多投等学术不端行为在本刊的出现,矿山测量#编辑部从2011-01-01正式启用 科技期刊学术不端文献检测系统

9、对投到本刊的论文进行检测,如果发现存在以上现象的论文,编辑部将进行严肃的处理。矿山测量#编辑部ENGLISHABSTRACTSOFMAINARTICLESINTHISISSUEStatisticalAnalysisoftheHeightAccuracyofGPS-RTKInthispaper,theauthordiscussesRTKheightsurveyprecisionunderthegeneralformofthegroundandthegeneralobservationconditionsthroughaprojectexam ple,andcomparativelyanalyze

10、stheGPS-RTKheightandlevelingof1506pointsintheproject,andgetsaconclusionthatthemeasurementaccuracyofRTKheightisabout4cmrelativetothereferencepointunderthenormalconditions.(LiJianhao)ImprovedGoldstein%sPhaseUnwrappingAlgorithmsTwo-dmiensionalphaseunwrappingisakeyanddifficultstepsinSARinterferometry.Th

11、ecommonlyusedGoldsteinBranch-cutmethodhastheshortcomingsthatthebranch-cutiseasytoformtheclosedlinkortopenetratesthewholeinterferogramandgeneratesmanyisolatedregionswhichareunabletobeunwrappedcorrectly.Inthispaper,branch-cutplacementmethodismiprovedbyintroducingPrmialgorithm,whichreducesthenumberandt

12、hesizeofisolationregions,andthusmiprovestheresultofthephaseunwrapping.(ZhangHuizhaneta.l)DiscussionontheApplicationoftheUAVAerophotogram metrySystemontheLongdistanceOil(Gas)PipelineSurveying-TheUAVaerophotogrammetrysysteminChinahasmadesignificantachievementsinmanyfields.ThroughtheanalysisofUAVaeroph

13、otogrammetrysystem%soperat ingcharacteristicsandoperatingprocess,theauthordem onstratesthepracticabilityofapplicationoftheUAVaero photogrammetrysysteminlong-distanceoil(gas)pipe linesurveying.Themethodcanmiproveefficiency,andmeettheneedsoftheproject.(ZhaoYongming)ApplicationofGPSPrmiaryControlSurvey

14、andRTKCon trolSurveyinMineEncryptionSurveyingInthispa per,throughYuejinCoalMineIndustrySquarePlanarmapping,theauthordiscussestheprmiarycontrolmeasureGPS、RTKencryptioncontrolmeasurement、collectthepointsoftotalstation,andtransfersdatafromtotalstationtothecomputerbythetransmissionsoftware,inCASS5.1mapp

15、ingsoftwaremappingandtherationalandcomprehen siveapplicationofothermeasurementtoolsinTopographicMap.Themethodsnotonlyreducetheworkintensity,butalsomiprovetheefficiencyandthesurveyaccuracy,eco nomicandscience,andhavebroadapplicationprospects.(WangJiuhongeta.l)ResearchonandPracticeofHolingThroughPreci

16、sionPosi tioningMeasurementTechnologyaboutKilometersDeepin totheWellsonlineShaftSinkingforExtension-Inthispaper,theauthordescribesDongGuaShanKilometersdeepdepositexploitsonthebasisoftheoriginalLionShancopper,andusesthesuccessfulmeasurementmiplementingextendedtoguidetheexcavationofthelowerpartinthepr

17、oject、support、installationunderthetopon-line.Iten suresthatitthroughdockswiththeupperproject、hasrelia bleprecision、canmiproveefficiency、reducecostsanda chievethedesiredresults,theprojecthasverysignificantipactonDongGuaShan.Atthesammetmie,itcanalsobetoprovidedeeptechnicalreferenceforothersmiilarpro j

18、ectsextended.(HuYanhua)Applicationofthe3DCoordinateMeasurementFunctionofSouthernTotalStationinUndergroundMineSurveyMinesurveyrequireshighprecisionandquickspeed.Inthispaper,theauthorusesthe3Dcoordinatesurveyfunc tionofsouthtotalstationinsteadofnormalconductorofthemeasurementandlevelingsurveytosolveco

19、almineunder groundtraversesurveyandmakebrieflyanalyze,andgivesanexample.(WangYingdong)AnalysisandResearchonthePrecisionLosingofMineMapDigitizationBasedontheanalysisofdigitizationofpa peryminemap,theauthorstudiesandanalyzesthepreci sionlosingofMineMapDigitization,andpaysattentiononerroranditscharacte

20、rbroughtonbyprmiaryprocess,suchaslocationofmapandsamplingcharacteristicpoint,atthesametmie,theauthordiscussesthedigitizerinstrumenter roronthemipactofdigitalaccuracy.Theauthorgivesthegeneralevaluationaboutdigitizedmapafterthecomprehen siveanalysisofvariousfactors.(HongJieeta.l)AnApproachofCenteringa

21、ndLevelingWhenMarkaboveCertainHeightWhenwesetupatheodolitewithopti calplummetoverastation,wemusthandletheinstrumentaccordingtodesignedrule,suchascenteritbyrevolvingfootscrews,levelitbystretchingoutanddrawingbacktri podlegs.Underordinarycircumstances,thetheodolitecanbesetupquickly,solongasitisoperate

22、daccordingtotherule.Butwhenthepillarisovertopthegroundandthemarkisclosertothebootoftheinstrument,themethodwillbecomeinvalid,thiscaseisaccidentlyinfieldsurvey ing.Tosolvetheproblem,inthispaper,theprincipleofcenteringandlevelingisfirstlydiscussed,basedonwhich,anewmethodofcenteringandlevelingissuggeste

23、d.Thisnewmethodcanbesummarizedas:tocenterbystretchingoutanddrawingbacktripodlegs,tolevelbyrevolvingfootscrews,whichisreversewiththeusualoperationrule.Thisisaveryprogrammingmethod,wecancenterandleveltheodolitequicklyaccordingtothisrule.(WangFeietal )TheMethodforCalculatingofBoundaryAngleandAngleofCriticalDeformationundertheThickLooseLayerCondi tionsWhenthechangeofthesoillayerorbedrockthicknessislarger,thedifferencesareoftenlargerthanac tualifyouusesurfacemovementobservationstationinte gratedangleparametersinsteadoftheangleparametersoflooselay