武榮榮

近年來，隨著GPS-RTK技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，GPS-RTK技術(shù)在測繪中的應(yīng)用也越來越廣泛。利用傳統(tǒng)的測量儀器水準儀、經(jīng)緯儀和全站儀等進行斷面測量，受距離、天氣、通視及通訊等條件限制，工作效率比較低，斷面成果的質(zhì)量也不是太高。隨著GPS-RTK測量技術(shù)的引入，可實現(xiàn)單人測量，工作效率提高，節(jié)約成本，與常規(guī)水準儀、經(jīng)緯儀和全站儀等采集設(shè)備相比，GPSRTK技術(shù)具有全天候、實時動態(tài)和定位精度高等優(yōu)點，在測繪外業(yè)中居于主導(dǎo)地位，傳統(tǒng)的采用水準儀、經(jīng)緯儀和全站儀等作業(yè)手段已逐漸退居輔助地位。

1. 工程概況

大廠縣總干渠流域內(nèi)地勢平坦，西高東低，多為旱地，流域內(nèi)主要以種植小麥玉米為主。測區(qū)交通便利，鄉(xiāng)間路多為水泥路。項目實施時間為冬季，受植被等地物對GPS信號的遮擋影響較小。本文介紹南方公司生產(chǎn)的靈銳S86 GPS-RTK測量系統(tǒng)在大廠縣總干渠斷面測量中的應(yīng)用。

2. GPS-RTK技術(shù)原理

GPS-RTK測量技術(shù) (RealTime Kinematic)是以載波相位觀測為依據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)。其測量的基本原理是在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，基準站將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)給流動站，流動站接收機接收GPS衛(wèi)星信號的同時接收基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地計算并顯示移動站的三維坐標(biāo)及其精度。

3. GPS-RTK技術(shù)在總干渠斷面測量中的應(yīng)用

3.1 首級控制

河北省水利水電勘測設(shè)計研究院已于前期在總干渠兩岸布設(shè)了多個GPS控制點，并進行了靜態(tài)觀測。并對每個點都進行了四等水準聯(lián)測。經(jīng)過GPS平差與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計算，GPS網(wǎng)點位中誤差全部滿足設(shè)計要求。

測區(qū)GPS網(wǎng)共設(shè)8個點 （其中3個為已知點），控制網(wǎng)采用邊連式布設(shè)，GPS采用靈銳S86靜態(tài)GPS接收機4臺套進行觀測。GPS網(wǎng)形見圖1。

圖1

3.2 求轉(zhuǎn)換參數(shù)，建坐標(biāo)系

GPS-RTK實測的坐標(biāo)一般是WGS-84大地坐標(biāo)系坐標(biāo)，而在此次斷面測量中所需要的是1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)，因此在進行測量工作前需要進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，通過對測區(qū)內(nèi)不少于3個控制點進行觀測，獲得控制點的WGS-84坐標(biāo)并通過系統(tǒng)操作和已知點的本地坐標(biāo)進行坐標(biāo)匹配，選擇滿足限差要求坐標(biāo)點參與七參數(shù)的求取，單擊“應(yīng)用”，七參數(shù)就自動計算保存完畢，并啟用。

3.3GPS-RTK測量精度分析

得到轉(zhuǎn)換參數(shù)后，經(jīng)過檢核已知點，差值滿足限差要求后就可以進行測量了。使用移動站測量了部分GPS控制點的三維坐標(biāo)，其平面坐標(biāo)于用GPS靜態(tài)定位方法測量的成果進行比較，GPS-RTK高程與四等水準進行了比較。平面誤差和高程誤差校核情況見表一。高程和平面誤差均滿足測量要求，由此可見整個測區(qū)的擬合成果是可靠的。見表1。

表1

3.4 斷面數(shù)據(jù)采集

流動站的操作1人即可完成，在地形圖上設(shè)計好斷面線，再將設(shè)計好的斷面線數(shù)據(jù)以GPS-RTK手簿支持的格式傳輸?shù)绞植纠?。在現(xiàn)場通過放樣直線的模式確定斷面的位置，如果覺得位置不合適，還可以在現(xiàn)場進行調(diào)整，在現(xiàn)場確定好位置后采集數(shù)據(jù)，利用采集的數(shù)據(jù)重新生成直線確定斷面的方向，接著就可以根據(jù)確定好的方向進行數(shù)據(jù)采集了。所有數(shù)據(jù)全部存儲在與流動站連接的測量手簿中，避免了以往適用全站儀等產(chǎn)生報、聽、記錄數(shù)據(jù)中可能發(fā)生的差錯，保證了數(shù)據(jù)采集的完全正確性。在當(dāng)天外業(yè)結(jié)束前，在已知點上進行檢核，滿足精度后，數(shù)據(jù)方可使用。

3.5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

野外數(shù)據(jù)采集結(jié)束之后，當(dāng)天就可以通過數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能導(dǎo)出數(shù)據(jù)，將所采集的數(shù)據(jù)按要求編繪成圖。

4. 提高GPS-RTK測量的精度

控制點的選擇：由GPS-RTK工作原理可知，在一般測區(qū)進行GPS-RTK測量，至少需要3個平面控制點，取相鄰距離3～5km之內(nèi)的控制點最好，控制點分布要均勻，要確保能夠控制整個測區(qū)。因此，在測前要搜集好測區(qū)資料，選擇合適的控制點。

作業(yè)距離：使用GPS-RTK作業(yè)之前，務(wù)必要查看說明書中的標(biāo)稱半徑，使GPS-RTK的實際作業(yè)半徑在標(biāo)稱半徑范圍之內(nèi)。這是因為GPS-RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸受到高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源等障礙物的干擾，傳輸信號會嚴重衰減，從而影響測量精度。

作業(yè)環(huán)境：基準站應(yīng)遠離電視臺、電臺和微波站等無線電發(fā)射源，其距離不小于200m，遠離大面積水域，防止GPS信號的多路徑效應(yīng)的影響。

5. 結(jié)論

隨著GPS-RTK技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，極大地提高了外業(yè)測繪的工作效率，節(jié)約了成本，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟價值。在外業(yè)測繪中要結(jié)合GPS-RTK技術(shù)的特點，根據(jù)測區(qū)的實際情況，采取有效措施，嚴格按照操作規(guī)范進行外業(yè)采集，并加強成果的復(fù)核，以確保GPS-RTK成果的精確性和可靠性。