实时动态gps测量技术在深圳盐田区的应用

实时动态gps测量技术在深圳盐田区的应用

1rtk测量系统实时动态测量系统是gps测量技术与数据传输技术的结合，是gps测量技术的新领域。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,其基本思想是:在基准站上设置1台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果,便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况,实时地判定解算结果是否成功,从而减少冗余观测量,缩短观测时间。RTK测量系统一般由以下三部分组成:GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK测量技术除具有GPS测量的优点外,同时具有观测时间短,能实现坐标实时解算的优点,因此可以提高生产效率。实时动态定位如采用快速静态测量模式,在15km范围内,其定位精度可达1～2cm,可用于城市的控制测量。RTK测量系统的开发成功,为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障,这对GPS测量技术的发展和普及,具有重要的现实意义。为积极应用这一新技术,在长沙勘察设计研究院深圳公司承担的深圳市某GPS控制网工程中,盐田区一级导线控制采用了RTK测量技术。2u3000tstrima3数传天台该工程所采用的RTK测量系统由一套基准站和二套流动站组成。基准主要包括:Trimble5700GPS双频接收机1台、ZephyrGPS天线、TRIMARK3数传电台及天线。每套流动站包括:Trimble5700GPS双频接收机1台(内置接收电台)及ZephyrGPS天线,电台天线、TrimbleColorTscl数据采集手簿(电子手簿)1台。3外业观测要求为保证测量成果的质量,根据有关技术规范,对基准站和流动站的外业观测要求如表1。基准站天线高度测前量3次,读数至1mm,互差不大于2mm,测后再量高1次进行校核。4gpsrtk的工作流实时动态差分GPS作业流程一般如下。4.1收集数据首先收集测区的控制点资料,包括坐标系及控制点是属常规控制网还是GPS网;外业踏勘,视其控制点是否适合作为基准点。4.2测区转换参数GPS-RTK测量是在WGS-84坐标系中进行的,而各种工程测量和定位是在地方或北京56坐标系中进行的,它们之间存在坐标转换问题。大家知道,GPS静态测量时,坐标转换是在事后处理时进行的,而GPS-RTK是用于实时测量,要求及时给出地方坐标或北京56坐标,因此,首先必须求出测区的转换参数。计算测区的转换参数,需已知点至少3个以上,且分别有WGS-84地心坐标。北京54坐标或地方坐标;该点最好选在测区四周及中心,均匀分布,能有效地控制测区。为了检验转换参数的精度和可靠性,最好能利用最小二乘法选3个以上的点求解转换参数。4.3gps测量数据的分析基准点的安置是顺利实施GPS-RTK的关键程序之一。它的安置应满足下列条件:(1)应有正确的已知坐标;(2)地势较高且交通方便,四周通视条件好,较为开阔,有利于卫星信号的接收和数据链的发射。为了提高GPS测量数据的可靠性,选点时最好选在电磁波干扰比较少的地方,以保证数据传输的可靠性;(3)周围不产生多路径效应的影响及没有其他干扰源,以防数据链丢失。基于以上基准站设站的位置要求,基准站设于IV066和II061。4.4基准点坐标的转换首先将测区坐标系间的转换参数输人到基准站GPS接收机实时动态差分的软件系统中;然后将GPS接收机安置在基准点上,打开接收机,输人基准点地方坐标(或北京56坐标)和天线高,GPS接收机通过转换参数将基准点的地方坐标(或北京56坐标)转换成WGS-84坐标;基准站同时连续接收可视卫星信息,并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。流动站GPS接收机在跟踪卫星信号的同时,接收来自基准站的数据,进行处理后获得该点的WGS-84坐标;再通过测区转换参数将WGS-84转换为地方坐标(或北京56坐标),并实时显示。5gpsrtk测量数据处理GPSRTK流动站观测按快速静态测量模式进行,将GPS流动站安置在待测点,静止地进行观测。在观测过程中,GPS流动站在接收卫星信号的同时,通过内置电台接收基准站传输的观测数据,根据相对定位原理,将载波相位观测值实时进行差分处理,得到流动站和基准站的坐标差:ΔX,ΔY,ΔZ;坐标差加上基准站坐标得到流动站的WGS84坐标。通过点校正求得的坐标转换参数实时转换得出流动站的深圳市地方三维坐标及相应精度。当载波相位的整周模糊度未知数解算得到固定解,解算结果的变化趋于稳定,且其精度满足设计要求(平面:±2cm,高程:±3cm)时,便将解算结果存入电子手簿,结束该站点的观测。此过程一般需进行3～4min。为检查RTK测量结果的质量,对部分测站进行了两次观测,其中复测26个点,占所布点数的28%,两次观测结果较差均满足要求,取其中数作为最后成果。GPSRTK测量的数据处理过程属于基准站和流动站之间的基准向量(坐标差)的解算过程,不存在网的平差处理,因此其解算结果质量主要体现在以下两个方面:(1)载波相位的整周模糊度未知数解算是否得到固定解;(2)平面、高程的定位精度是否达到要求。该次盐田区GPSRTK测量整周模糊度未知数均得到固定解,解算结果精度统计如表2和表3。6rk测量结果的研究RTK测量成果检核包括重合点成果检核、复测点成果检核,RTK高程和四等水准高程检核、外业角度、边长、高差检测。6.1重合点新老坐标成果比较在GPS网的布设中,考虑利用了一定数量的原有控制点位,重合点新老坐标成果比较见表4。较差中误差:M△S=±[ΔSΔS]n−−−−−√=±0.026m式中△S——坐标较差,m;n——点数,个。6.2复测点高程较差复测点坐标较差统计如表5。复测点坐标较差中误差:M△S=±[ΔSΔS]n−−−−−√=±0.016m式中符号同前。复测点高程较差统计如表6。复测点高程较差中误差:M△H=±[ΔHΔH]n−−−−−−√=±0.022m式中△H——高程较差,m;n——点数,个。6.3构建抗静电性测定基准在施测RTK高程的同时,对平地控制点施测了四等水准(表7)。RTK高程和四等水准高程较差中误差:M△H=±[ΔHΔH]n−−−−−−√=±0.036m式中符号同前。6.4外业测量成果外业检测按照分布均匀、随机抽样(在保证通视的前提下)的原则进行。外业检测采用SOKKIASET2110全站仪,按照《城市测量规范》的技术要求,共检测了13个水平角,29条边长,2段高差,涉及41个GPS点,占所布点数的42%,检测水平角最大较差值为-13″(允许±14″),边长最大较差值为+33mm(允许±42mm),高差最大较差值为37mm(允许±51mm)。RTK测量成果外业检测数据统计如表8。以上各项检核表明,该次RTK测量成果可靠,精度达到要求。7信号传输设备的使用注意事项通过本工程及对以上检测数据的分析,可得出以下结论和建议:(1)RTK应用于城市控制测量是完全可行的,在房屋较密集,通视条件较差的地区,应用RTK定位,可以加快测量进度,从而提高工作效率并保证质量。(2)点位选择时应选择便于安置GPS接收机和操作,视场内障碍物的高度角大于15°,同时远离大功率无线电发射源、远离高压输送电线,附近无强烈干扰卫星信号接收的物体,避开大面积