rk技术在测量流中的应用

rk技术在测量流中的应用

现阶段，gps跟踪技术完全取代了传统的测角和测距方法，在10-7和10-9的精度区域内获得测点的位置。由于中国高精度陆地水平面的精确模型尚未完全建立，因此无法解决方案。因此，无法根据高精度（厘米测量量）同时求解的正常高度。目前,区域高程系统大都还依赖于传统的或经典的水准测量来进行传递,由于长距离逐站传递进行,劳动强度大、投资高、工期长,作业效率低下,而且误差积累严重,在山区和城市更是难以实施,同时水准标志也极易遭到破坏。在经济和社会高速发展的今天,在区域空间信息基准建设过程中,迫切需要实现高程测量的现代化,即通过建立高精度的区域似大地水准面,实现GPS测高取代高投入低效率的传统水准测量,进而完成GPS二维平面定位到同时确定海拔高程(正常高)的三维定位的转变,满足各种工程建设中快速廉价获取地面三维点位信息的要求。目前,大量文献主要集中在对GPS静态定位高程的研究,大都是在国家空间坐标基准框架的基础上,建立集平面、高程、重力场信息于一体的综合性基础控制网,同时在此基础上,综合利用GPS水准、重力等资料获得厘米级的区域似大地水准面,达到实现通过GPS测量来代替低等级水准测量的目的,不过这些方法都是事后进行椭球高到正常高之间的转换。本文从动态定位的途径利用GPSRTK测量大地高并经适当模型实时转化为正常高进行理论研究;结合一个小区域的施测数据与常规水准测量相对比加以具体实践研究。1u3000g、高与正常高hr、g、h之间的关系大地水准面到地球椭球面的距离称为大地水准面差距,记为N。如图1所示,大地高H与正高Hg之间的关系可表示为:似大地水准面到地球椭球面的距离称为高程异常,记为ζ。大地高H与正常高Hr之间的关系可表示为:从式(1-1)和(1-2)可知,如果知道了其中的两项,则可求出另外的一个未知项。GPS高程进行转换的关键是知道高程异常ζ或大地水准面差距N。2rtk误差的原因RTK高程就是GPS高程,其测量原理是利用所观测到的卫星载波相位信号进行差分处理,直接所得的高程值是测点到WGS-84椭球面的法线距离H,称为大地高(H)。由于GPS能提供地面点准确的三维坐标值(精度达10-7量级以上),但其高程信息是依据于椭球面的,而我国适用的高程信息依据于似大地水准面的正常高(Hr),即海拔高,因此,在实际使用中需要将大地高H经适当的模型转化为正常高Hr。RTK在定位过程中受到多种误差的影响,主要是三个方面:(1)与卫星有关的误差是卫星轨道误差;(2)与信号传播路径有关的误差是电离层折射、对流层折射延迟所产生的误差;(3)与接收机和测点位置有关的误差是天线相位中心偏差、多路径效应、仪器测量时的内部噪声等影响产生的误差。特别是在第三个方面,由于RTK采集GPS信号的时间很短,而天线相位中心的变化受到卫星信号强度、入射角和方位的变化而变化,经过处理后的残差还很大;多路径效应也无法通过较长时间的观测用滤波来加以消除;卫星截止高度角应大于15°,低高度角的卫星信号受到的大气延迟非常大,特别是在垂直分量方面。单基站RTK可以实时得到定位点的三维坐标,而它是基于WGS-84地心空间直角坐标系的成果,在实际使用时必须经过坐标转换,转换到国家坐标系或当地坐标系;在坐标转换过程中,由于受到各种误差的影响,这里主要研究高程异常误差的影响,使求得的坐标转换参数不准确,是导致正常高误差原因之一。在实际工作中,坐标转换通常有两种方法,一是使用已有的静态数据,求出转换参数;二是采取现场采集的方法,通过键入一定数量控制点的已知坐标,然后到这些控制点上采集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、精度及分布有关。3rtk基准站本次研究区域,位于东经119°17′30″-119°20′15″,北纬34°42′30″-34°44′30″范围内。地势平坦,大部分是盐田,沟塘河流很多,面积约14KM2。使用南方天王星双频RTK9800接收机1台做为基准站,一台做为流动站,电台的功率为25W,其静态定位标称精度±5mm+1ppm,RTK定位精度平面优于20mm,高程优于50mm。在研究区内有均匀分布的6个E级已知GPS点,43个待测点,其水准高程均已知,施测精度为四等。3.1关于本地城市坐标系转换参数的观测观测待定点之前设置机内精度,机内精度指标预设为点位中误差±2.0cm,高程中误差±3.0cm。实际观测时,利用研究区内两个已知的E级GPS点,现场采取四参数的方法求解本地城市坐标系转换参数,通过坐标转换实时得出流动站每个站点的平面坐标x、y和海拔高h。在研究区内如遇到其它已知的E级GPS点时要进行坐标精度检核;观测时要注意PDOP值的变化,如果超过5时,观测结果往往误差较大;每个待测点观测两次,双观测值的点位坐标差值≤±5cm,取中数作为最终成果;在本实验区最长基线大约为6km,施测时如果基线长度大于15km,各种误差将显著增大,流动站整周模糊度也难以固定;RTK测量工作在两天内完成。3.2测量结果根据表1的观测数据,利用MATLAB计算其均值和中误差。3.2天线不直不直表1中RTK所测高程与常规水准仪器所测高程不符的主要原因是坐标转换模型不准确、RTK测量时立测杆不直(天线相位中心与测站中心不在同一个垂线上)、多路径效应、卫星轨道误差、电离层折射、对流层折射等因素引起的。4gpsrtk测量的特性近年来,由于GPS系统在软硬件以及算法上都有了长足的进步,再加上计算机技术、无线电通讯技术和其他相应学科的快速发展,GPSRTK技术正在逐渐走向成熟,现已被广泛应用到工程实践中来;再加上现在多个地区已建、正建和想建CORS站,这使使用者利用一台流动站通过接收多基准站的差分信号进行精确定位,而无需考虑基准站的运行情况,使作业范围更大、效率更高、稳定性更强和经济效益更明显;因此,对GPS流动站定位的特点、性能和各项精度指标进行研究具有非常重要的现实意义;但是GPSRTK是一个多学科交叉产生的新事物,也是一个在不断完善发展的新技术,一些领域还需要进一步进行深入研究,相应的一些技术标准也还没有建立起来,这就需要大量的理论知识和实践应用来完善该技术的不足之处。根据地形图测量规范,1:500比例尺地形图在平原地区的等高距规定为0.5m,在图根控制测量中图根点的高程中误差应不大于测图基本等高距的1/10,因此1:500比例尺地形图高程中误差在平原地区应不大于5㎝,而其它相应小比例尺或在困难地区地形测量中的高程中误差限差都要大于5㎝。根据3.1中求出的高差中误差,σ=2.45<5㎝,所以在日常地形测量中,RTK高程完全可以满足1:500及以下比例尺地形测量建立图根点高程规范要求,再加上RTK的高平面精度,从控制测量到碎部测量其完全可以满足地形图规范要求,