【導(dǎo)讀】測繪工作中得到應(yīng)用。通過GPSRTK技術(shù)能夠在野外得到厘米級定位精度的測量方法，生原因、精度分析以及質(zhì)量控制方案進(jìn)行了總結(jié)，具有了一定的參考價值。

　　

【正文】 七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型如下： ? ?8484000001?? ?????????????????????????????????????????????????????????W G SiiixyxzyzW G Siiilo c a liiiZYXoZYXZYXZYX???????? （ ） 式中：??????????iiiZYX 為經(jīng)轉(zhuǎn)換后地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；???1 為尺度變換系數(shù)；?????????????00xyxzyzo?????? 為旋轉(zhuǎn)變化矩陣。 從實際應(yīng)用中我們可以得出，四參數(shù)的測量精度一般會隨著 GPS 衛(wèi)星姿態(tài)的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，相對穩(wěn)定性比較差；而七參數(shù)的測量精度是經(jīng)過長時間的單點定位求解而來，因此七參數(shù)在使用中不僅穩(wěn)定性高而且精度也高 。 RTK 點校正的方法及其精度分析 GPS定位得到的點的坐標(biāo)是在 WGS84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，而在實際測量應(yīng)用中我們常采用的是地方坐標(biāo)系，因此在進(jìn)行 RTK測量時需要進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和點位校正。常見的點位校正方法有三種：單點校正、多點校正和參數(shù)校正。 RTK點校正的理論及實驗數(shù)據(jù)研究。 GPS點校正是建立在 WGS84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)系基礎(chǔ)之上，最后采用一系列的參數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)學(xué)公式來定義。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 20 王曉華和胡友建等學(xué)者進(jìn)行了點校正實驗并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集。本次實驗是在河南理工大學(xué)的老校區(qū)進(jìn)行的，實驗所使用硬件設(shè)備主要是基準(zhǔn)站和流動站接收機 ,基準(zhǔn)站采用 4700GPS接收機、天線和基座以及無線電發(fā)射電臺、電臺天線、 4700GPS接收機的測量手簿，并包括連接電線以及各個儀器的供電源 。流動站采用 4700GPS接收機、天線并帶有流動站對中桿、接收電臺、電臺天線、測量手簿和連接電纜等。數(shù)據(jù)處理采用的軟件系統(tǒng)是與 Trimble4700相配套的 GPS數(shù)據(jù)處理軟件 ()?？刂凭W(wǎng)布設(shè)如下圖： 圖 控制網(wǎng)布設(shè)圖 網(wǎng)中 102點和地質(zhì)樓點屬于國家四等控制點，圖書館點屬于國家三等控制點。 110 102點屬于校內(nèi)控制點， 4三個點相距幾十米。上述所有點的坐標(biāo)均為 54坐標(biāo)， 102點、圖書館點、地質(zhì)樓點高程未知。 基準(zhǔn)站假設(shè)在高處，視野開闊且坐標(biāo)已知的控制點上，即 3號點位基準(zhǔn)站架設(shè)點。 通過實驗得出三種校正方法的坐標(biāo)和高程對比分析如下 ： 單點校正。實驗中將基準(zhǔn)站放在 3號點上 ,流動站為 2 、 4 、 110 、 101 、 105 點。 2 、4 、 110 、 101 、 105點的 WGS84 坐標(biāo)已知 ,通過校正 ,可計算出 2 、 4 、 1 10 105 的北京 54坐標(biāo)。通過單點校正后 ,各點的坐標(biāo)值與已知北京 54 坐標(biāo)、高程的比較結(jié)果如下表所示： 表 坐標(biāo)、號稱比較結(jié)果表 點號 2 4 101 105 110 平均差值 北坐標(biāo)差 / m 0. 017 0. 003 0. 079 0. 058 0. 034 0. 038 東坐標(biāo)差 / m 0. 032 0. 028 0. 003 0. 030 0. 005 0. 020 高程差 / m 0. 143 0. 163 0. 064 0. 406 0. 072 0. 170 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 21 多點校正。實驗中將基準(zhǔn)站架設(shè)在 3號點上， 2號點和 4號點作為控制點， 1 10105為檢驗點。 1 101點的 WGS84坐標(biāo)已知。通過多點校正后， 2,4,110,101,105點的坐標(biāo)值與已知的 54坐標(biāo)值比較如下： 表 坐標(biāo)值比較結(jié)果表 點號 2 4 101 105 110 平均差值 北坐標(biāo)差 / m 東坐標(biāo)差 / m 高程差 / m 參數(shù)校正。實驗中，用 102點、 3號點、地質(zhì)樓點和圖書館點組成控制網(wǎng)。首先用 TOG軟件解算出控制網(wǎng)點校正的 7個參數(shù)，用這些參數(shù)對控制網(wǎng)中的 2號點、 110點、 101點和105點進(jìn)行校正，并將經(jīng)校正后的坐標(biāo)與已知的 54坐標(biāo)進(jìn)行比較，結(jié)果如下： 表 坐標(biāo)值比較結(jié)果表 點號 2 4 101 105 110 平均差值 北坐標(biāo)差 / m 東坐標(biāo)差 / m 高程差 / m 從上述的實驗數(shù)據(jù)可以看出：多點校正的平面坐標(biāo)和高程校正精度都比起單點校正有所提高，但兩者的校正精度還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平面校正的精度，而參數(shù)校正的精度比起單點校正和多點校正有了顯著的提升，而且平面坐標(biāo)的校正也很均勻，總體來看參校正要比但點校正和多點校正實用的多。 GPS RTK 技術(shù)放樣精度的驗證 為了驗證 RTK 放樣的可靠性和精度 ， 在某國道段線路中樁放樣時 ， 先把基準(zhǔn)站架設(shè)在已知控制點 D3上進(jìn)行 RTK放樣 ， 然后再把基準(zhǔn)站架設(shè)到另一個已知控制點 D7上 ，分別用 RTK 測得其中 10 個中樁的坐標(biāo) ,與放樣坐標(biāo)進(jìn)行比較 ,驗證重合性。同時 ， 再用全站儀測定了這 10 個中樁的坐標(biāo)進(jìn)行檢驗。檢驗時采用某品牌全站儀 ， 其標(biāo)稱的測角精度為 177。2″， 測距精度為 177。(2 mm+2 ppmD)。將 RTK 在不同基準(zhǔn)站下放樣、測量結(jié)果的平均值與全站儀測量結(jié)果進(jìn)行比較 ,結(jié)果如下表所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 22 表 樁號 不同基準(zhǔn)站（ D D7）下RTK 定位測量結(jié)果比較 /cm RTK 定位測量平均值與全站儀測量結(jié)果比較 /cm K2+000 + + + K2+050 + + + + K2+100 + + + + K2+150 + + K2+200 + + + + + K2+250 + + + K2+300 + + + + K2+350 + + + K2+400 + + + + 最大差值 + + + + 由 上 表中的 RTK 放樣、測量以及全站儀測量結(jié)果比較可以看出 ： 利用 RTK 在不同基準(zhǔn)站下放樣、測量的中樁坐標(biāo)之差的最大值 max= cm， max= cm， max= cm。同樣 ， 利用 RTK 在不同基準(zhǔn)站下放樣、測量的中樁坐標(biāo)平均值和全站儀測得坐標(biāo)之差的最大值 max= cm， max= cm， max= cm。這些差值均在《公路勘測規(guī)范》 (JTJ 06199)規(guī)定的容許范圍內(nèi) ， 說明 RTK 放樣測量成果是精確可靠的。從上述定位精度比較結(jié)果及實際工程結(jié)果來看 ， RTK 技術(shù)在公路定線測量中的點位精度可達(dá)厘米級 ， 內(nèi)符合精度較好 ， 且與全站儀測量結(jié)果接近 ， 可以較好地滿足公路設(shè)計和施工中的定線、放樣測量的精度要求。另外 ， RTK 放樣時 ， 放樣精度是實時顯示的 ,而且 RTK 放樣每個中樁的過程一樣 ,不存在誤差積累 ， 每個中樁的點位精度大致相同 ，因此 ， 保證了中樁點位精度的可靠性和均勻性。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 23 第五章 GPS RTK 線路測量的技術(shù)總結(jié) 優(yōu)缺點分析 RTK 技術(shù)的優(yōu)點 作業(yè)效率高 在一般的地形地勢下 ， 設(shè)站一次即可測完大約 6 km半徑的測區(qū) ， 大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的 /搬站 0 次數(shù) ， 僅需一人操作 ， 在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘測出一點坐標(biāo) ， 作業(yè)效率高 ， 勞動強度低 ， 減少測量工作的經(jīng)費。 定位精度高 ， 數(shù)據(jù)安全可靠 ， 沒有誤差積累 只要滿足 RTK 的基本工作條件 ， 在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi) (一般為 6 km)， RTK 的平面精度就能達(dá)到厘米級。 降低了作業(yè)條件要求 RTK 技術(shù)不要求點間通視 ， 因此 ， 它和傳統(tǒng)測量相比 ， 受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小 ， 在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū) ， 只要滿足 RTK 的基本工作條件 ， 它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。 操作簡便 ， 數(shù)據(jù)處理能力強 只要在設(shè)站時進(jìn)行簡單的設(shè)置 ， 就可以邊走邊獲得測量結(jié)果。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強 ， 能方便快捷地與計算機通信。 RTK 在線路測量中的不足及其解決辦法 受衛(wèi)星狀況 限制和天空環(huán)境影響 在高山及密林區(qū)，城市高樓區(qū)，衛(wèi)星信號被 遮擋時間較長。白天中午 ， 受電離層干擾大 ， 共用衛(wèi)星數(shù)少 ， 常接收不到 5 顆衛(wèi)星 ， 因而初始化時間長 ， 甚至不能初始化 ， 無法進(jìn)行測量。 這可由選擇 好的 作業(yè)時間來解決。 數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小 RTK 數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測區(qū)中央的最高點上 ，但應(yīng)避開強磁場 (雷達(dá)、高壓線、微波塔和磁鐵礦等 ) 的干擾。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 24 初始化能力和所需時間問題 解決這類問題的辦法主要是選用初 始化能力強、所需時間短的 RTK 機型。 高程異常問題 RTK 作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確 ， 但我國現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū) ， 尤其是山區(qū) ， 存在較大誤差 ， 精度也不均勻。 精度和穩(wěn)定性問題 RTK 測量有時會受到衛(wèi)星信號傳輸質(zhì)量的影響，盡管電臺信號和接收衛(wèi)星的數(shù)量都很正常，但仍不能求解待測點的坐標(biāo)（解算無法達(dá)到 fixed 要求），給測量造成很 大不便。 GPS RTK 技術(shù)的限制性 RTK 技術(shù)極大的方便了需要動態(tài)高精度服務(wù)的用戶，但 RTK 技術(shù)有著一定局限性，使得其在應(yīng)用中受到限制，主要表現(xiàn)為 用戶需要架設(shè)本地的參考站； 誤差隨距離增長； 誤差增長使流動站和參考站距離受到限制 (10~15 km)； 可靠性和可行性隨距離的增加而降低。 RTK 線路測量的優(yōu)化布測方案 熟習(xí)儀器特性 工程作業(yè)前應(yīng)將儀器進(jìn)行一次總復(fù)位，以確保儀器工作狀態(tài)最佳。 通過在各種條件下反復(fù)試驗，摸清儀器各種特性，以便應(yīng)用時得心應(yīng)手。 布控制點 控制點主要布置在制高點上用來設(shè)置基準(zhǔn)站，以利于接收衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)鏈信號?？刂泣c的選點還要避免無線電干擾和 多路徑效應(yīng)。 目標(biāo)點施測 第一個觀測點應(yīng)是控制點或已知坐標(biāo)點，以檢核精度。開始 RTK 測量的第一個成果檢核很重要，如果忽略了這一步，可能造成整天的測量成果作廢。 第一個觀測點如果找不到已知坐標(biāo)點，則應(yīng)該在基準(zhǔn)站附近施測得出第一個固定解成果，用羅盤儀和距離反算法檢核成果 的 精度和可靠性。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè) 論文 25 在整個測量過程中都要注意質(zhì)量控制檢驗，方法如上所述，還可利用原有大比例尺地圖，檢驗其山頂點的高程，圈出未能進(jìn)行 RTK 測量的盲點。 解決盲點 。 如果盲點地區(qū)致 盲的主要原因是數(shù)據(jù)鏈信號接收問題，首先可提高基準(zhǔn)站和流動站天線的架設(shè)高度，流動站天線可采用 長垂準(zhǔn)桿架設(shè)以保證成果精度。若不行再考慮搬站；如果盲點地區(qū)致 盲的主要原因是接收衛(wèi)星狀況不良，則應(yīng)該在盲點周圍加測 圖 根控制點，以便用全站儀補測。 選擇作業(yè)時段。一般中午時分不易進(jìn)行 RTK 測量，或者測量效率很低，所以要早出工，晚收工，利用良好時段進(jìn)行 RTK 測量， 這樣 不僅效率快，而且精度高。 GPSRTK 的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 美國的 GPS、前蘇聯(lián)的 GLONASS、歐洲的 GALILEO 等導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)相繼在使用中。歐美及日本已經(jīng)建立起完整 GPS 站網(wǎng)系統(tǒng)。目前 ,有影響的系統(tǒng)有美國的連續(xù)運行參考站網(wǎng)系統(tǒng)（ CORS）、加拿大的主動控制網(wǎng)系統(tǒng) (CACS)、德國的衛(wèi)星定位與導(dǎo)航服務(wù)計劃 (SAPOS)、日本的 GPS 連續(xù)應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng) (COSMOS)等 。80 年代后期，我國開始引進(jìn) GPS 接收機并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域（大地測量、工程測量、航空攝影測量、地球動力學(xué)、海洋監(jiān)測、水下地形測繪、工農(nóng)業(yè)等），我國也已經(jīng)有部分城市建立了永久性的 GPS 跟蹤站，同時我國也已經(jīng)開始建立屬于自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能 夠自主生產(chǎn)導(dǎo)航型 GPS 接收機和測地型 GPS 接收機。 目前 , RTK(Real time kinematic 的技術(shù)研究主要集中于無基準(zhǔn)站的 RTK 技術(shù)方面 , 國外已于 90 年代中期就開始提出了虛擬參考站技術(shù) ,不久我國也相繼提出了網(wǎng)絡(luò) RTK 技術(shù) ,該技術(shù)實現(xiàn)了 RTK 的無基準(zhǔn)站模式 , 而且它的測量距離也比較理想，可以達(dá)到100km,該技術(shù)逐漸成為現(xiàn)在 RTK 技術(shù)的研究熱點。在網(wǎng)絡(luò) RTK 研究上 , 國內(nèi)外研究