校园大比例尺地形图更新测绘技术研究
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摘 要：与传统的导线测量比较，RTK图根控制测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，并且不像导线测量那样会产生误差累积，定位精度高，数据安全可靠。该文基于GPS-RTK和全站仪相结合的方法，探讨了校园大比例尺地形图更新测绘技术。
关键词：GPS-RTK 控制测量 精度
中图分类号：P217 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0056-02
随着卫星定位技术的快速发展，人们对快速高精度位置信息的需求也日益强烈。而目前使用最为广泛的快速高精度定位技术就是RTK（实时动态定位：Real Time Kinematic），RTK技术的关键在于使用了GPS的载波相位观测量，并利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度（分米甚至厘米级）的定位。它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
1 RTK概论
1.1 RTK的工作原理
RTK是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的厘米级精度的三维定位结果。RTK定位测量通常是由一个基准站和一个或多个流动站组成，接收机之间建立实时数据通信。开始作业时，流动站首先依次在两个或两个以上已知點上进行测量，通过实时数据传输，和基准站观测数据进行差分处理，得到流动站与基准站之间的高精度GPS基线向量。同时，利用已知点之间GPS基线向量（间接基线）及已知坐标数据，求得GPS三维基线向量转换到当地坐标系统三维基线向量的转换参数，及基准点的当地坐标，这个过程称为初始化。初始化完成后即可开始测量。流动站到待测点上，通过与基准站观测数据的实时差分处理，求得基准站到流动站的高精度的当地坐标系统三维坐标差。
1.2 RTK测量系统的组成
RTK测量系统一般由以下3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。其基本组成至少需要一个基准站和一个流动站。
2 RTK测量实例
2.1 测区范围概况
测区位于厦门市思明区厦门城市职业学院校园内，属于亚热带海洋性季风气候，温和多雨，年平均气温在21℃左右，冬无严寒，夏无酷暑。年平均降雨量在1200mm左右，每年5～8月份雨量最多，风力一般3～4级，常向主导风力为东北风。校区的规划、智慧校园的开展及土方平衡的计算必须有大比例尺地形图的数据支持。在进行测量工作前，收集了测区相应的资料。收集到测区范围内及其周边41个I级导线点成果（高程为三等水准成果）。
采用的主要仪器设备主要有UnistrongG970高精度GNSS测量系统、苏一光RTS332R6全站仪3台、笔记本电脑3台等。
2.2 RTK测量的具体步骤
技术路线如图1所示。
（1）架设基准站。
在进行RTK图根测量中，首先进行基准站假设，基准站架设点必须满足以下要求。
①基准站周围要视野开阔，卫星截止高度角应超过15°，周围无信号发射物（大面积的水域、大型建筑物等），以减少多路径效应干扰，并且要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。
②基准站应尽量架设于测区内相对制高点上，以方便传播差分改正信号。
③基准站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200m外，要远离高压输电线、配电线、通信线50m外。
④RTK在作业期间，基准站不能移动或者关机重新启动，如果重新启动必须进行重新校正。
⑤基准站连接必须正确，注意蓄电池的正负极。
（2）流动站设置。
1个流动站只需1名测量员通过手簿进行测量操作。连接好流动站接收机、天线、测杆后，先进行测量类型、电台的配置，使其与基站无线电连接，输入流动站的天线高，输入观测时间、次数，设置机内精度，机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm，高程中误差±2.0cm，PDOP<6。
（3）校正测量。
由于基准站设置于未知点上，因此必须对已知点进行校正测量，才能在手簿上求解出WGS-84坐标与当地坐标系之间的转换参数。校正点的数量视测区的大小而定，一般取3～6点为宜。在手簿中输入校正点的当地坐标，流动站置于校正点上测量出该点的WGS-84坐标，将所选的校正点逐一测量后，通过手簿上的点校正计算即可求解出转换参数。点校正测量结束后，先在已知点上测量，检查转换参数无误时才能进行新的测量。
（4）图根点控制测量。
测量作业前在测区一定距离范围内找2个已知点，用三脚架对中整平仪器，观测得到92厦门坐标，并与已知点坐标比较，X、Y的分量较差应在3cm内，垂直分量较差应在4cm内。当作业结束时，应再对这2个已知点采用上述方法进行检核。测量手簿设置控制点的单次观测的平面收敛精度（H）应≤±2cm;高程控制点测量设置高程收敛精度（V）应≤±3cm。每测回的时间间隔大于60s。
自动观测数20次，采样间隔1s，取各次测量的中数作为每测回的成果;各测回的平面坐标较差不大于4cm，高程较差不大于4cm。以6个测回的数据求平均数作为最后的成果。
（5）细部测量。
采用RTK技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的细部点上工作1～2s并同时输入特征编码，通过电子手簿记录，由专业测图软件就可以输出所要求的地形图，大大提高了测图的工作效率。 对测区内卫星信号较好的地区，可利用RTK直接采集细部点;对个别隐蔽信号不好的细部点，可利用事先布设的城市三级点，用全站仪进行采集。
3 精度分析
（1）控制点成果应进行100%的内、外业检测，平面控制点外业检测采用相应等级的全站仪测量边长和角度等方法进行，高程控制点高差外业检测采用相应等级的三角高程方法进行。
经检查，边长相对中误差分别为1/42637和1/65561，CORS所做控制点精度完全满足精度要求，结果如表1所示。
（2）由于细部点数量较庞大，不可能对每个点都做检查，只能抽一定数量的点进行检查。检查的方法有两種：一是用全站仪对细部点测量，进行坐标比对;二是采用RTK重新对该点进行采集，进行坐标比对。
经检验，细部点坐标ΔX大较差1.9cm，最小较差0.4cm;ΔY最大较差2.8cm，最小较差0.6cm，完全满足细部测量的精度要求。
4 结语
（1）RTK图根控制测量与传统的导线测量比较，RTK图根控制测量自动化程度高，实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。
（2）拥有在彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，定位精度高，数据安全可靠。
（3）精度达到图根点等级要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题。
（4）GPS-RTK操作简单，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。
综上所述，GPS-RTK测量的精度完全能满足图根控制测量的要求，与传统控制测量比较，GPSRTK测量作业效率高，定位精度高，数据安全可靠，作业不受通视条件影响、单站测量控制范围广、操作简单，能有效减少因地形复杂带来的繁重工作量，显现出RTK的作业优势。
参考文献
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