结合实例论GPS网络RTK测量控制探讨

结合实例论GPS网络RTK测量控制探讨

周艳国

周艳国（广东省东莞市523990）

摘要:本文主要结合的工程实例，对GPS网络RTK用于图根控制测量及精度技术应用进行了详细分析，供参考。

关键词:图根控制测量精度分析RTK

1网络RTK

GPS网络RTK技术的基本原理就是:在一个较为广阔的区域均匀、稀疏的布设若干个(一般至少3个)固定观测站(称为基准站),构成一个基准站网,并以这些基准站中的一个或多个为基准,计算和播发改正信息,对该地区内的卫星定位用户进行实时改正。其原理借鉴了广域差分GPS(WideAreaDGPS,即WADGPS)和具有多个基准站的局域差分GPS(LocalAreaDGPS,即LADGPS)的基本原理和方法。广域差分GPS采用误差分离技术,将GPS定位中的主要误差源分别加以“模型化”,把伪距误差分离为卫星星历误差、卫星钟差和电离层误差,并产生相应的改正数。用户利用广域差分改正数改正GPS伪距误差,以提高导航定位的精度。局域差分GPS(LADGPS)定位系统则向用户提供综合的DGPS改正信息—观测值改正,而不是提供单个误差源的改正。与广域差分GPS和局域差分GPS不同的是,GPS网络RTK技术通过内插法或线性组合法求得改正数,对载波相位进行改正,而非对伪距或位置进行改正。因为这三种类型的差分定位中,利用载波相位进行的差分定位精度最高。

GPS网络RTK技术的优势就是克服了普通RTK测量中测站间距的限制,它的有效距离可以达到几十甚至上百公里,覆盖面广阔,但定位精度仍然可以达到厘米级,可靠性强。这也是CPS网络RTK技术能够很快发展的原因之一。

2GPS网络RTK系统工作过程

首先要在一定的区域(如一个国家、一个城市或者一个地区)建立永久性的连续运行GPS参考站,通过网络技术(Internet)把它们连接到控制中心,控制中心接收和处理所有参考站的原始观测值,整体平差,消除和减弱轨道误差、电离层和对流层影响以及周跳,建立改正数动态数据库。用户在作业过程中,不需要建立基准站,通过无线网络或移动网络等方式访问控制中心,并把自己的初始位置信息发给控制中心。控制中心根据用户的位置,计算出流动站处的观测值改正数,并通过控制中心播发给流动站用户。用户根据控制中心播发的改正数信息,就可以求得流动站处的精确坐标信息。

根据上述的GPS网络RTK的工作过程,很明显,一个完整的GPS网络RTK系统至少包括了四个部分:基准站网,数据处理中心(或控制中心),数据通信线路以及用户部分。每个组成部分都有它不可替代的作用,也与其它部分相互联系,相互依存。

3GPS网络RTK技术图根控制测量

3.1图根控制的技术要求

图根控制点即是直接供测图使用的控制点,简称图根点。测定图根点位置的工作,称为图根控制测量。中等城市一般以四等网作为首级控制网。在测图中,要求首级图根点相对于起算三角点的点位误差,在图上应不超过±lmm,相对于地面点的点位误差则不超过±0.1Nmm(N为测图比例尺分母)。而图根点对于国家三角点的相对误差,又受图根点误差和国家三角点误差的共同影响,为使国家三角点的误差影响可以忽略不计,应使相邻国家三角点的点位误差小于(1/3)×0.1Nmm。据此可得出不同比例尺测图对相邻三角点点位的精度要求。

根据《城市测量规范》,图根控制网中图根点高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10,1/500的等高距为0.5m,1/1000的等高距为0.5m或lm,随着比例尺的减少,等高距可相应的加大。

我们此次测量的基准点选的是静态GPS点,其点位精度是远高于国家四等控制网的精度的,所以采用上面的技术要求是可以对我们的测量点作控制的。

3.2控制测量实施

下面以某工程图根控制测量实施为研究背景,分析图根控制测量的实施步骤。

3.2.1控制网布设及精度测试

如图1,以已知点G3为基准站。

图1测点分布图

(1)分别在已知点G2、G4、G5上进行连续10min的RTK观测,计算各点的点位精度。

(2)将G2、G4、G5连成三角形,形成一三角网,对测量数据进行角度,边长以及坐标的比较,最后参照图根控制的技术要求评定成果。

(3)在GX、GY、GA、GZ四个未知点上各进行5min的测量,与已知点形成一导线,并与全站仪三联脚架法测得的成果进行比较,检验其精确度,看RTK可否代替导线测量。通过(1)、(2)、(3)判断RTK可否代替常规测量方法进行图根控制测量。

(4)在信号差的地方选一点CESHI点,进行5min的连续观测,计算点位精度,评定测量结果,看其精度是否满足图根控制要求。

(5)将观测时间分成3min、5min、8min、10min四个时间段,分别计算其点位精度,并比较找出实用的观测时间。

(6)分别采样,采样率分别是3s和5s的观测数据,比较其精度,找出实用的采样历元。

3.2.2测量实施

(1)仪器:此次采用的RTK测量系统由一套基准站和两套流动站组成。基准站主要包括:南方测绘公司生产的S5基准站一套。每套流动站主要包括:南方S82接收机及手簿。

(2)过程。

①启动基准站,确认基准站工作正常,测试网络通信是否正常。

②连接好流动站仪器,用手薄设置好流动站信息。准备就绪后开始测量。

③启动连续测量模式,设置记录间隔为5S,测最直至任务完成。

④重新设置记录间隔为3S,进行若干点的测量。

⑤RTK测量完成后,用全站仪在其中几点上进行一附合导线的观测。

⑥数据处理。

4精度分析

表1中mx,my,mh为各方向的点位中误差,mo为总的平面点位中误差,△X,△Y,△H为测量值与已知坐标的偏差(下同)。

表1

通过表1,我们可以看出,绝大多数的方向测量中误差都在lcm以内,X方向最大误差为0.0120,只有一个超出1cm;Y方向最大误差为0.0112,有两个超过lcm。总的平面点位中误差在2cm以内,最大为0.0164。

CESHI点是我们特意选取的测量环境比较差的测试点,其观测误差与其他相比大了许多,但根据图根控制测量的技术要求,其仍然满足1/50。图幅图根控制的精度要求。

G2、G4、G5为已知点,RTK的测量较差中X和Y方向符合的比较好,满足1/500控制的要求,而高程的测量有一些稍稍的偏出,允许值是5cm,这也是与RTK自身的作业模式有关的。它要求大地高到海拔高的转换必须精确,但我国的高程异常图在有些地区存在较大误差,这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的精度也不均匀,这是所测高程出现大偏差的一个原因。其次我们的测量环境也是出现偏差的一个因素。如果提供一个好的测量条件,加上适当的高程修正,在高程方面应该也可达到要求。

参考文献

[1]董平,吴成云.GPSRTK技术在大比例尺地形测图图根控制测量中的应用与探讨[J].科技资讯,2008(2).

[2]杨庆文,姚排,梁作平.RTK技术在地形测量中的应用[J].吉林地质,2005(4).