浅谈RTK技术及其在地籍测量中的应用

浅谈RTK技术及其在地籍测量中的应用

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摘要:RTK技术作为1种现代化测量技术,其在地籍测量中的应用,极大地提高了地籍测量的作业效率和精度,节省了大量的人力、物力和时间,因此在地籍测量中积极推广RTK技术。本文简要介绍了RTK技术,分析了RTK技术在地籍测量中的应用,以供参考。

关键词:RTK技术;地籍测量;应用

地籍测量是一项专业性、技术较强的工作,RTK技术具有高效益、自动化、高精度、全天候等特点,受到广大测量人员的青睐。为了提高地籍测量精度,应积极加强RTK技术的推广和应用,充分发挥RTK技术的特点和优势,推动地籍测量的快速发展。

1RTK技术概述

1.1RTK测量原理

RTK测量系统主要包括软件系统、数据传输设备和GPS接收设备,合理设置流动站和基准站,运用接收电台和发射电台实现数据传输,完成工程项目的动态实时测量。在RTK技术实际应用中,采用相位差分、伪距差分、位置差分这3种相位差分,通过基准站发送差分更正数,在地籍测量过程中由流动站接收相关数据,改正测量结果,获取精确结果,根据不同的发送改正数,调节差分定位精度。若流动站和基准站之间相距较远,伪距差分和位置差分的定位误差也会增大,RTK技术应用相位差分,极大地提高了地籍测量的定位精度。

1.2RTK正常工作的基本条件:

(1)基准站和移动站同时接收到5颗以上GPS卫星信号。

(2)基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号。

(3)基准站和移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。移动站迁站过程中不能关机,不能失锁。否则RTK须重新初始化。

1.3RTK的精度

RTK技术采用求差法降低了载波相位测量改正后的的残余误差及接收机钟差和卫星改正后的残余误差等因素的影响,使测量精度达到厘米级,一般系统标称精度为10mm+1ppm。工程实践和研究均证明RTK能达到厘米级精度。

(1)RTK的平面精度:通过对Trimble-RTK的研究表明:A、数据链信号接收半径超过15公里,但RTK测量结果只在4公里的范围内保持了较高精度(用全站仪检查其中误差在5cm以内),4公里以外的测量结果误差明显增大,测量结果不可靠。B、接收到的卫星数目越少,测量结果标准差越大,但只要能接收到5颗以上卫星,得出的固定解就能达到仪器标称精度。

(2)RTK的测高精度:为检验Trimble5700(标称精度为垂直20mm+1ppm),通过292个点的观测误差分析,得出

高程观测平均值为93.895m,标准差为8mm。最大值为93.921m,最小值为93.866m,有97%的数据中误差小于20mm。即RTK的固定解能达到仪器标称精度。

当VDOP<2时,观测结果最优,当VDOP>6时,标准差明显增大,但仍优于标称精度,可见卫星分布对高程精度有影响,但影响不大。

当接收卫星数目超过6颗时,标准差变化不显著,当接收卫星数目为5颗时,标准差明显增大,但仍优于标称精度。

④可见,只要接收卫星数目超过5颗,VDOP<6,能得出固定解,这种RTK就能达到测高标称精度。

1.4RTK无转换测量法

在流动站、基准站应用接收机设置WGS-83坐标,运用相应标准坐标和已知的WGS-83坐标点,结合标准数字模型实现数据转换,结合不同转换方法,在已知点设置基准站,准确进行测量。

1.5RTK技术键入参数法

在测量手薄中键入WGS-83坐标,通过静态观测完成坐标转换,利用相位差分获得转换参数。在已知点上设置基准站,使用GPS接收机,把基准站的坐标转换参数、高程、坐标等数据输入GPS系统,以几台GPS接收机作为流动站,由流动站、基准站同时接收数据信号,基准站通过电台将数据信号发送到流动站,流动站将基准站发送的数据信号和直接接收的数据信号传入到GPS控制系统中,对2组数据进行实时的平差和差分处理,获得测量高程和坐标,仔细比较预设精度和实测精度,若地基测量精度达到标准精度指标,测量人员可将测量的精度、高程、坐标保存在手薄中。

1.6RTK技术的测量速度

RTK技术的测量速度主要由初始化所需时间决定,初始化所需时间又由RTK技术差别(各种机型有不同的快速解算技术)、接收卫星的数量和质量、RTK数据链传输质量等因素决定,快速解算技术越先进,在一定的高度角下接收到的卫星数量越多、质量越好,RTK数据链传输质量越高,初始化所须时间就越短。在良好的环境条件下,RTK初始化所需时间一般为几十秒,;不良环境条件下(尚满足RTK基本工作条件),技术先进的RTK也需要几分钟到十几分钟,其他机型RTK需要几十分钟甚至不能测量。如美国生产的Tirmble-5700双频RTK在良好的环境条件下,初始化所需时间为2-10s,在不良环境条件下,仍能较顺利地进行RTK测量,主要是这种机型拥有先进的Z-跟踪专利技术、快速RTK(INSTANT-RTK)技术和多路径消减专利技术,试验表明,即使测区内有一部分地方环境恶劣,其观测值点位中误差仍在±2.41cm以下。

1.7RTK测量成果的质量控制

研究表明,RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%,RTK比静态GPS还多出一些误差因素-如数据链传输误差等。因此,和GPS静态测量相比,RTK测量更容易出错,必须进行质量控制。质量控制的方法主要有:

(1)已知点检核比较法--即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点,然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核。发现问题即采取措施改正。

(2)重测比较法—每次初始化成功后,先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点,确认无误后才进行RTK测量。

(3)电台变频实时检测法—在测区内建立两个以上基准站,每个基准站采用不同的频率发送改正数据,流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果,比较这些结果就可判断其质量高低。以上方法中,最可靠的是已知点检核比较法,但控制点的数量总是有限的,所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果,电台变频实时检测法的实时性好,但它需要具备一定的仪器条件。

2、RTK技术在地籍测量中的应用

2.1RTK技术采集界址点

地籍测量需要采集大量的界址点数据,应用RTK技术检测界址点,对于3线导线中的各个控制点,基准站和流动站之间最近约200m,最远约2.55km,品均约1.44km。整个区域共有26个界址点,采用极坐标法,使差要求,最大差值dh=-8.6cm,dy=4.5cm,dx=-15.3cm,利用RTK技术进行观测,测量误差为Mh=+2.85cm,Mxy=+3.55cm,Mx=+2.85cm,My=+2.15cm,因此运用RTK技术获得的测量精度完全满足规范要求。

2.2RTK技术地籍测量

以某镇为中心,地基测量总共35km2,整个区域包含山地、丘陵地、平地、居民地等,海拔1880m,最大高差可达220m,结合在2、3等GPS点,设置1级导线网,使用TOPCONGTS322和LeicaTC703全站仪测量导线网水平角,以3等水准点作为高程网测量区域基准点,按照高程导线的水平角和要求进行测量,沿着垂直角中心线往返测量2次,应用RTK技术测量本区的46个1级导线点,基准站和流动站之间最近为25m,最远为5.88km,平均距离为2.55km,高程6cm,平面4cm。以1级导线测量结果作为真值,通过运用RTK技术,X、Y、Z和RTK测量之间差值符合地籍测量允许误差,dh=-12.5cm,dx=-4.3cm,dy=-4.8cm,运用RTK技术获得的测量误差为Mh=4.35cm,Mx=2.15cm,My=+1.75cm,Mxy=+2.75cm。采用RTK技术检验地籍测量降低,检测1级导线和2级导线32条边长,全站仪观测相对中误差1/57000,平均边长312m,平均较差用全站仪测量界址点坐标值,X、Y、Z差值满足偶然误5.3mm,最大较差2.5cm,RTK测量边长允许误差为0.95cm。通过运用GPSRTK技术进行实时动态测量,能够快速、准确的测定界址点和地物点的坐标,极大地提高了地籍测量的准确度。

3结束语

近年来,GPSRTK技术快速发展,被广泛的应用在多个领域,RTK技术在地籍测量中的应用,克服了传统地籍测量的一些不足和问题,在地籍测量过程中运用GPSRTK,结合实际的观测条件,通过规范地籍测量措施,极大地提高了地籍测量的准确性。

参考文献

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[2]张杰,屠艮.GPSRTK技术在地籍测量中的应用[J].科技传播,2013(12):212.

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