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GNSS测量技术|常规RTK测量系统作业模式

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.RTK作业过程外业准备准备工作在进行RTK作业前,测量人员需要进行外业踏勘、收集已有资料、制定外业观测计划、星历预报、测量仪器及配套设配的准备、交通运输工具准备等工作,为工作的正常有序开展做好准备。

GNSS测量技术|常规RTK测量系统作业模式

1.RTK作业过程

(1)外业准备准备工作

在进行RTK作业前,测量人员需要进行外业踏勘、收集已有资料、制定外业观测计划、星历预报、测量仪器及配套设配的准备、交通运输工具准备等工作,为工作的正常有序开展做好准备。

(2)外业作业过程

1)设备的架设与启动

基准站安置在已知点,也可安置在测区范围地势较高的任意点上。连接好电缆,打开基准站主机与数传电台电源,打开移动站主机与手簿电源,量取基准站和移动站的仪器高,双击“工程之星2.0”桌面图标,打开工程之星,执行下拉菜单“工具/其他/查看卫星图”命令,观看当前接收到的卫星状态。如图5.18所示。

图5.18 工程之星操作菜单

仪器开机后,对数传电台频道设置,频道1、2、3、4可以任选其一,对移动站与手簿间蓝牙通信进行设置并连接,随后对卫星进行搜索与锁定,当有4颗及以上数量的卫星信号时能很快进入“固定解”状态,显示三维坐标为移动站在前次测量时所设坐标系。

2)新建工程项目

进入“工程”选项,点击新建工程,选择向导,依次按要求填写或选取如下工程信息:工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置(未启用可以不填写)、七参数设置(未启用可以不填写)和高程拟合参数设置(未启用可以不填写),最后确定,工程新建完毕。

GNSS系统采用世界大地坐标系WGS-84。我们常用的有1954北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系。要把大地坐标投影到高斯平面坐标上需要设置参数有:

①参考椭球体参数(即坐标系统);

②长半轴;

③扁率;

④中央子午线,1954北京坐标系或是1980西安坐标系都要根据已知点坐标计算出3度带或6度带的中央子午线,如河南开封地区一般为114度;

⑤纵、横坐标的加常数,横坐标加常数一般为0,纵坐标加常数为500000m;

⑥比例因子,一般为1;

⑦投影高度。

3)测区参数求解(点校正)

目前GNSS系统如GPS、GLONASS采用的坐标系并不一样,但它们采用的都是地心坐标系,比如GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据,而目前测量成果普遍使用的是1954年北京坐标系、1980年国家坐标系或地方(任意)独立坐标系为基础的坐标数据,因此必须将WGS-84坐标转换到BJ-54坐标系或地方(任意)独立坐标系,这就是进行参数求解的原因。

①常用的求参方法:

a. 七参数法。两个空间直角坐标系分别为O-XYZ和O-X'Y'Z',其坐标系原点不同则存在三个平移参数ΔX0、ΔY0和ΔZ0,它们表示O-X'Y'Z'坐标系原点O'相对于O-XYZ坐标系原点O在三个坐标轴上的分量; 又当各坐标轴相互不平行时,即存在三个旋转参数εx、εy、εz。相应的坐标变换公式为:

式中有三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度变化参数m,共计有七个参数。简称此公式为布尔莎七参数变换公式,是坐标变换中一个非常重要的公式。七参数变换公式,除了布尔莎公式外,还有莫洛琴斯基公式和范氏公式。

b. 三参数法。当式5.1中εxyz=m=0,参数只有三个平移参数ΔX0、ΔY0和ΔZ0,称为三参数公式。三参数公式表明两个空间直角坐标系尺度一致,且两个坐标轴相互平行。

c. 平面四参数法。平面四参数坐标转换方法是一种降维的坐标转换方法,即由三维空间的坐标转换转化为二维平面的坐标转换,避免了由于已知点高程系统不一致而引起的误差。

四参数变化公式为:

式中,ΔX为坐标x的平移分量;

ΔY为坐标y的平移分量;

m为尺度因子;

α为旋转量。

②南方工程之星参数计算方法:

方法一: 利用控制点坐标库求四参数(设置→控制点坐标库)。在校正之前,首先必须采集控制点坐标,一般大于2个以上控制点(采集数据的方法见后边叙述的数据采集部分),采集完成后在控制点坐标库界面中点击“增加”,根据提示依次增加控制点的已知坐标,然后点OK,继续增加控制点原始坐标,选择第一项“从坐标管理库选点”,然后点左下角的: “导入”,选择当前工程名下的DATA文件夹里的后缀为“.RTK”的文件,选择对应点,然后确定,OK。同样的方法增加其他控制点,当所有的控制点都输入以后查看确定无误后,单击“保存”,选择参数文件的保存路径并输入文件名,建议将参数文件保存在当前工程下文件名result文件夹里面,保存的文件名称以当天的日期命名。完成之后单击“确定”。然后单击“保存成功”小界面右上角的“OK”,四参数已经计算并保存完毕。

说明: 在求完四参数后,一定要查看一下四参数中的比例因子K,一般K的范围保证在0.9999~1.0000。这样才能确保采集精度。查看四参数: 设置→测量参数→四参数。

方法二: 四参数+校正参数方法,通过校正向导(工具→校正向导)完成参数计算,采用此法时又分为两种模式。

注意: 此方法只能进行单点校正,是在有四参数或七参数的情况下才通过此方法进行校正。也就是说,在同一个测区,第一次测量时已经求出了四参数,下次继续在这个测区测量时,必须先输入第一次求出的四参数,再做一次单点校正。这种四参数+校正参数方法也可适用于自定义坐标的情况下。

a. 基准站架在已知点上。选择“基准站架设在已知点”,点击“下一步”,输入基准站架设点的已知坐标及天线高,并且选择天线高形式,输入完后即可点击“校正”。系统会提示你是否校正,并且显示相关帮助信息,检查无误后“确定”校正完毕。

说明: 此处天线高为基准站主机天线高,形式一般为斜高,只能通过卷尺来测量。

b. 基准站架在未知点上。选择“基准站架设在未知点”,再点击“下一步”。输入当前移动站的已知坐标、天线高和天线高的量取方式,再将移动站对中立于已知点上后点击“校正”,系统会提示是否校正,“确定”即可。

说明: 此处天线高为移动站主机天线高,形式一般为直高,为一固定值2.065m。

注意: 如果软件界面上的当前状态不是“固定解”时,会弹出提示,这时应该选择“否”来终止校正,等精度状态达到“固定解”时重复上面的过程重新进行校正。

方法三: 利用“参数计算”计算四参数和七参数。

选择“计算四参数”,弹出“计算四参数”对话框,选择“增加”,类似方法—控制点库计算参数的方法,选择两个以上公共点后,点计算即可计算出四参数,选择“启用四参数”即可在该工程文件中使用。

四参数是同一个椭球内不同坐标系之间进行转换的参数。在工程之星软件中的四参数指的是在投影设置下选定的椭球内GNSS坐标系和施工测量坐标系之间的转换参数。需要特别注意的是参与计算的控制点原则上至少要用两个或两个以上的点,控制点等级的高低和分布直接决定了四参数的控制范围。经验上四参数理想的控制范围一般都在20~30km2以内。总的来说四参数的转化方式灵活、便捷,但控制的范围相对较小。

七参数的应用范围较大(一般大于50km2),计算时用户需要知道三个已知点的地方坐标和WGS-84坐标,即WGS-84坐标转换到地方坐标的七个转换参数。三个点组成的区域最好能覆盖整个测区,这样的效果较好。

③参数计算的要求: 做点校正时,可以视情况采用内业校正或外业校正的方法。内业校正时必须有校正点的地方坐标和其对应的WGS-84坐标,WGS-84坐标之间相对矢量关系是准的,WGS-84坐标可由一个静态网平差得到的。公共点的WGS-84坐标和地方坐标输入到计算软件中进行校正。外业校正时,当地地方坐标输入到计算软件中,WGS-84坐标可等流动站获得初始化后,到公共点上实测得到,测量完毕后计算进行校正。

做点校正前应有至少有3个控制点的三维已知地方平面坐标和相对独立的WGS-84坐标。公共控制点就均匀分布在测区范围内。

a. 已知点最好要分布在整个作业区域的边缘,能控制整个区域,例如,如果用四个点做点校正的话,那么测量作业的区域最好在这四个点连成的四边形内部;

b. 一定要避免已知点的线性分布,例如,如果用三个已知点进行点校正,这三个点组成的三角形要尽量接近正三角形,如果是四个点,就要尽量接近正方形,一定要避免所有的已知点的分布接近一条直线,这样会严重的影响测量的精度,特别是高程精度;

c. 如果在测量任务里只需要水平的坐标,不需要高程,建议用户至少要用两个点进行校正,但如果要检核已知点的水平残差,那么至少要用三个点;

d. 如果既需要水平坐标又要高程,建议用户至少用三个点进行点校正,但如果要检核已知点的水平残差和垂直残差,那么至少需要四个点进行校正;

e. 已知点之间的匹配程度也很重要,比如GNSS观测的已知点和国家的三角已知点,如果同时使用的话,检核的时候水平残差有可能会很大的。

点校正作完后,要进行校正检核,检查水平残差和垂直残差的数值,看其是否满足用户的测量精度要求,一般水平残差和垂直残差都不应超过2cm,如果超过2cm则说明参与点校正的已知点不在同一系统下或者有粗差(最大可能就是参差最大的那个点)。先检查已知点输入是否有误或输错,如果无误的话,就是已知点的匹配有问题,要更换已知点了。

4)数据采集

RTK差分解有几种类型,单点定位表示没有进行差分解; 浮动解表示整周模糊度还没有固定; 固定解表示固定了整周模糊度。固定解精度最高,通常只有固定解可用于测量。

工程之星测量菜单(见图5.19)包含测点,放样,纵、横端面测量三个方面的内容。这三方面的内容又分为八个子菜单: 目标点测量、自动存储、点放样、线放样、曲线放样、线路放样、电力线放样、横断面测量和纵断面测量。

图5.19 工程之星测量菜单

图5.20 工程之星测量界面

图5.20中位置显示的符号有圆圈和三角两种显示方式,当天线位置静止不动,或移动的范围小于2cm,则以带中心点的圆圈表示,当天线移动的时候,显示位置为三角形,三角形的锐角方向为移动的方向。

当左下角状态处显示固定解后,选择测量→目标点测量或在测量界面下快捷键按“A”键,弹出点存储对话框如图5.21所示。存储当前点坐标,默认点名为PT1(可改),输入天线高。继续存点时,点名将自动累加,在图中我们可以看到高程“H”值为“28.568”,这里看到的高程为天线相位中心的高程,当这个点保存到坐标管理库里以后软件会自动减去2m的天线高,我们再打开坐标管理库看到的该点的高程即为测量点的实际高程。

图5.21 工程之星测量界面

2.RTK定位精度可靠性

不同类型的GNSS接收机RTK定位都有各自的出厂精度,可据此估算RTK定位的精度。如南方S82RTK定位的水平精度为1cm+1ppm,即±(10+1×10-6×D)mm,垂直精度为2cm+1ppm,即±(20+1×10-6×D)mm,D为基准站GNSS接收机至流动站GNSS接收机的水平距离。

为了保证流动站的测量精度和可靠性,应在整个测区选择高精度的控制点进行检测校对,选择的控制点应有代表性,均匀地分布在整个测区,如图5.22所示。

图5.22 RTK定位的控制点分布要求

RTK定位测量的精度与测区内已知控制点的等级和个数有关。

(1)测区内仅有一个已知控制点的情况

定位测量时,仅已知点上的精度最高,以本点为圆心,离此点越远,精度越低,理论上讲,在半径为10km的范围内,可达到2~5cm精度。其坐标转换的方法是WGS-84和BJ54的坐标相减而得ΔX、ΔY、ΔZ。

(2)测区附近有两个已知控制点的情况(必须为整体平差结果)

定位测量时,仅两个已知控制点和两点的连线上的精度最高,远离此直线则精度越低。

(3)测区附近有三个已知控制点的情况(必须为整体平差结果)

定位测量时,仅三个已知控制点和三角形内部的精度最高,远离此三角形则精度越低。

(4)测区附近有四个已知点的情况(必须为整体平差结果)

定位测量时,若四个已知点均匀分布在测区四周,仅四个已知控制点和四边形内部的精度最高,远离四边形则精度越低,如图5.23所示。

当然还有多于四个已知控制点的情况,可根据以上内容进行分析。

图5.23 测区已知点分布对RTK定位的影响

3.RTK作业质量控制

(1)影响RTK测量的因素

RTK的作业需要避免一些不利因素的影响,而造成这些影响的主要原因是源于整个GNSS系统的局限性。

GNSS依靠的是接收从地面以上约两万公里的卫星发射来的无线电信号。相对而言,这些信号频率高、功率低,不易穿透可能阻挡卫星和GNSS接收机之间视线的障碍物。事实上,存在于GNSS接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不利的影响。有些物体如房屋,会完全屏蔽卫星信号。因此,GNSS不能在室内使用。同样原因, GNSS也不能在遂道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡,反射或折射信号。GNSS信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林中有时会有足够的信号来计算概略位置,但信号清晰度难以达到厘米水平的精确定位。因此,GNSS在林区做也有一定的局限性。但并不意味着GNSS只能用于四周相对开阔的地区。GNSS测量在部分障碍的地区也可以是有效而精确的。这是因为GNSS要实现精确可靠的定位必需5颗适当分布的卫星,而一般情况下在任何时间,任何地区都可能会有7~10颗GNSS卫星。有障碍物的地点只要可以观测到至少5颗卫星,就有可能进行GNSS测量。在树林或大楼四周作测量时,只要该地留有足够的开放空间,使GNSS系统可观测到至少5颗卫星,GNSS测量就能完成。

RTK作业的另一个不利因素来源于RTK传输数据链本身。RTK数据链的工作与周围的电磁环境以及作用距离都有较大关系。

RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪观测值,相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机,而RTK电台功率为25W,因此基准站与移动站之间不能有大的障碍物。

考虑到以上因素在基准站架设时应当选择较好的已知点点位,观测站位置具有以下条件:

①在10°截止高度角以上的空间部应无障碍物。

②邻近不应有强电磁辐射源,比如电视发射塔、雷达电视,手机信号发射天线等,以免对RTK电信号造成干扰,其距离不得小于200m。

③基准站做好选在地势相对高的地方以利于电台的作用距离。

④地面稳固,易于点的保存。

当用户如果在树木等对电磁传播影响较大的物体下设站,当接收机工作时,接收的卫星信号将产生畸变。(www.xing528.com)

(2)导致RTK测量发生粗差的原因

1)初始化错误

①发生原因: 未能正确确定模糊度。

②产生后果: 导致所有观测结果发生较大偏差。

2)模糊度未保持错误

①发生原因: 未正确探测或修复基准站及流动站载波相位数据中的周跳。

②产生后果: 导致保持失败后的所有观测成果发生较大偏差。

(3)RTK质量控制的方法

RTK在野外需要通过初始化过程实时计算出整周未知数。由于初始化过程中存在各种误差。实际观测中有可能会导致解算出来的整周未知数结果不可靠或不正确,致使观测的整个RTK测量全部偏离正确的位置。实际工作中必须通过对RTK测量成果进行质量控制,才能确保实际观测的RTK成果正确可靠,一旦发现问题,可以及时采取相应的措施进行处理。

1)快速静态比较法

这种方法是在进行RTK观测的同时,对某些RTK点再做一次快速静态观测,事后对这些点的RTK成果和快速静态成果进行比较分析,从而检查RTK成果是否有质量问题。采用这种方法作快速静态时,需要流动站和基准站约定好同时记录原始观测数据,因为在正常的RTK观测时,基准站通常并不记录原始观测数据的。快速静态的采样间隔可以采用RTK的采样间隔,观测时间视基线的长短可以为5~10分钟或更长的时间。

内业处理时,对RTK的成果和快速静态的成果进行比较分析,并按X、Y、H坐标的差值、平面位移、空间位移等要素进行报表和图形输出,作为RTK测量成果质量控制的资料。

实际操作中,可以每天测3~6个快速静态点,也可以每条测量链观测1~2个快速静态点。

2)重测比较法

重测比较法要求在每次重新初始化成功后,先重测附近已测过的RTK点1~3个,并现场比较其成果,从而判断这次的初始化是否正确可靠。确认初始化没有问题以后,再进行新的RTK观测。由于这种方法要求在已测的RTK点上进行重测比较,所以对第一条RTK测量链,应该测1~2个快速静态点进行质量控制。如果附近有其他已知点,重测比较法也可以在这些点上进行重测比较,以判断本次初始化是否正确可靠。

重测比较法虽然外业时已经实时地对RTK成果进行了比较,内业处理时还需要做进一步的分析,并将比较分析的结果进行报表和图示输出,这些和快速静态比较法是基本相同的。

3)穿线比较法

这种方法和重测比较法略有不同,是在某一部分测区的RTK基本完成后,重新布测一条RTK测量链,用于对整个这一部分测区内的RTK成果进行质量控制。该测区内每一条RTK测量链上取一个RTK点,组成新的一条RTK测量链,即新布测的这条RTK测量链穿过整个测区。通过比较这条测量链的RTK成果,来判断该测区内全部的RTK测量链是否有质量问题。

这种方法进行质量控制的实时性不如重测比较法,但可以一次检查多条RTK测量链的成果质量,所以一般适用于主管部门对RTK测量成果进行质量检查和成果验收。

和重测比较法类似,穿线比较法也需要内业将比较分析的结果进行报表和图示输出,作为RTK测量成果质量控制的资料上交。

4)电台变频法

这种方法是在测区内建立两个或两个以上的基准站,每个基准站都用各自不同的频率发射差分改正数据; 流动站做RTK观测时,其电台配有变频开关,可以选择接收不同的基准站发射的差分改正数据,从而在每个RTK点上实时地接收某一个基准站的差分改正数据,即可获得一个RTK成果; 此后电台切换为另一个频率,又可接收到另一个基准站的差分改正数据,得到同一点的另一个RTK成果。实时地比较多个RTK成果的数据,就可以判断这次观测有无质量问题。

这种方法的最大优点是可以完全实时地对某个RTK点进行质量控制,但需要有两个或两个以上的基准站,流动站的电台则需要改装变频开关,或者是流动站携带多个不同频率的电台备用。

(4)RTK成果检验

由于RTK技术目前正处于推广应用阶段,外业工作应加强对RTK成果的检验。对RTK成果的外业检查可以采用下列方法。

①与已知点成果的比对检验;

②重测同一点的检验;

③已知基线长度测量检验;

④不同基准站对同一测点的检验。

4.RTK测量应用范围

(1)控制测量

传统的大地测量、工程控制测量采用三角网、导线网方法来施测,不仅费工费时,要求点间通视,而且精度分布不均匀,且在测量外业时并不知测量结果的精度如何。采用常规的GNSS静态测量、快速静态、准动态方法,在外业测量时不能实时确定定位精度,如果测量完成后,内业处理时发现精度不合要求,还必须返测,而采用RTK来进行控制测量,能够实时获得定位精度,如果点位精度要求满足,用户即可停止观测,而且知道观测质量如何,这样可以大大提高作业效率。如果把RTK用于公路控制测量、线路控制测量、水利工程控制测量、地籍控制测量等方面,则不仅可以大大减少人力强度、节省费用,而且大大提高工作效率,测一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成。

1)RTK控制测量技术一般要求

RTK控制测量前,应根据任务需要,收集测区高等级控制点的地心坐标、参心坐标、坐标系统转换参数和高程成果等,进行技术设计。RTK平面控制点按精度划分等级为:一级控制点、二级控制点、三级控制点。RTK高程控制点按精度划分等级为五等高程点。平面控制点可以逐级布设、越级布设或一次性全面布设,每个控制点宜保证有一个以上的等级点与之通视。

RTK测量可采用单基准站RTK测量和网络RTK测量两种方法进行。在通信条件困难时,也可以采用后处理动态测量模式进行测量。已建立CORS网的地区,宜优先采用网络RTK技术测量。RTK测量卫星的状态应符合表5.1的规定。

表5.1 RTK测量卫星状态的基本要求

全球定位系统实时动态(RTK)测量采用地心坐标系,即2000国家大地坐标系,当RTK测量成果要求提供其他参心坐标系(如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系)时,应进行坐标转换。国家测绘局提供了新坐标系的技术参数。2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现,其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。

RTK控制测量高程系统采用正常高系统,按照1985国家高程基准起算。

当采用经纬度记录格式时,记录精确至0.00001″,平面坐标和高程记录精确至0.001m。天线高量取精确至0.001m。

2)RTK平面控制点测量

RTK平面控制点的点位选择要求参照《全球定位系统(GNSS)测量规范》GB/T18314—2009执行。RTK平面控制点测量主要技术要求应符合表5.2的规定。

表5.2 RTK平面控制点测量主要技术要求

注: ①点位中误差指控制点相对于起算点的误差。

②采用单基准站RTK测量一级控制点需更换基准站进行观测,每站观测次数不少于2次。

③采用网络RTK测量各级平面控制点可不受流动站到基准站距离的限制,但应在网络有效服务范围内。

3)RTK平面控制点坐标的测定

RTK控制点平面坐标测量时,流动站采集卫星观测数据,并通过数据链接收来自基准站的数据,在系统内组成差分观测值进行实时处理,通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。在获取测区坐标系统转换参数时,可以直接利用已知的参数。在没有已知转换参数时,可以自己求解。地心坐标系(2000国家大地坐标系)与参心坐标系(如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系)转换参数的求解,应采用不少于3点的高等级起算点两套坐标系成果,所选起算点应分布均匀,且能控制整个测区。转换时应根据测区范围及具体情况,对起算点进行可靠性检验,采用合理的数学模型,进行多种点组合方式分别计算和优选。

4)RTK平面控制点测量基准站的技术要求

①采用网络RTK测量时,CORS网点的设立要求按CH/T2008—2005执行。

②自设基准站如需长期和经常使用,宜埋设有强制对中的观测墩。

③自设基准站应选择在高一级控制点上。

④用电台进行数据传输时,基准站宜选择在测区相对较高的位置。用移动通信进行数据传输时,基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。

⑤选择无线电台通信方法时,应按约定的工作频率进行数据链设置,以避免串频。

⑥应正确设置随机软件中对应的仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等。

⑦应正确设置基准站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。

5)RTK平面控制点测量流动站的技术要求

①网络RTK测量的流动站获得系统服务的授权。

②网络RTK测量流动站应在CORS网的有效服务区域内进行,并实现数据与服务控制中心的通信。

③用测量手簿设置流动站的与当地坐标的转换参数、平面和高程的收敛精度,设置与基准站的通信。

④RTK测量流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测。

⑤观测开始前应对仪器进行初始化,并得到固定解,当长时间不能获得固定解时,宜断开通信链路,再次进行初始化操作。

⑥每次观测之间流动站应重新初始化。作业过程中,如出现卫星信号失锁,应重新初始化,并经重合点测量检测合格后,方能继续作业。

⑦每次作业开始与结束前,均应进行一个以上已知点的检核。

⑧RTK平面控制点测量平面坐标转换残差应≤±2cm。

⑨测量手簿设置控制点的单次观测的平面收敛精度应≤±2cm。

⑩RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平,每次观测历元数应大于20个,各次测量的平面坐标较差应满足≤±4cm要求后取中数作为最终结果。

⑪进行后处理动态测量时,流动站应先在静止状态下观测10~15min,然后在不丢失初始化状态的前提下进行动态测量。

6)RTK高程控制点测量

RTK高程控制点的埋设一般与RTK平面控制点同步进行,标石可以重合。RTK高程点控制测量主要技术要求应符合表5.3的规定。

表5.3 RTK高程控制点测量主要技术要求

注: ①高程中误差指控制点高程相对于起算点的误差。

②网络RTK高程控制测量可不受流动站到基准站距离的限制,但应在网络有效服务范围内。

RTK控制点高程的测定,是将流动站测得的大地高减去流动站的高程异常获得。流动站的高程异常可以采用数学拟合方法、似大地水准面精化模型内插等获取。当采用数学拟合方法时,拟合的起算点平原地区一般不少于6点,拟合的起算点点位应均匀分布于测区四周及中间,间距一般不宜超过5km,地形起伏较大时,应按测区地形特征适当增加拟合的起算点数。当测区面积较大时,宜采用分区拟合的方法。

RTK高程控制点测量高程异常拟合残差应≤±3cm。RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应≤±3cm。RTK高程控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平,每次观测历元数应大于20个,各次测量的高程较差应满足≤±4cm要求后取中数作为最终结果。当采用似大地水准面精化模型内插测定高程时,似大地水准面模型内符合精度应小于±2cm。如果当地某些区域高程异常变化不均匀,拟合精度和似大地水准面模型精度无法满足高程精度要求时,可对RTK测量大地高数据进行后处理或用几何水准测量方法进行补充。

7)成果数据处理与检查

RTK控制测量外业采集的数据应及时进行备份和内外业检查。RTK控制测量外业观测记录采用仪器自带内存卡或测量手簿,记录项目及成果输出包括下列内容:

参考点的点名(号)、残差、转换参数; 基准站点名(号)、流动站点名(号); 基准站、流动站的天线高、观测时间; 基准站发送给流动站的基准站地心坐标、地心坐标的增量; 流动站的平面、高程收敛精度; 流动站的地心坐标、平面和高程成果; 测区转换参考点、观测点网图。

用RTK技术施测的平面控制点成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测,外业检测可采用相应等级的卫星定位静态(快速静态)技术测定坐标,全站仪测量边长和角度等方法,检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表5.4的要求。

表5.4 RTK平面控制点检测精度要求

用RTK技术实测的高程控制点成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测。外业检测可采用相应等级的三角高程、几何水准测量等方法,检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表5.5的要求。

表5.5 RTK高程控制点检测精度要求

注: D为检测线路长度,以km为单位。

(2)地形图测绘

过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点,然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图,现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码,利用大比例尺测图软件来进行测图,甚至于发展到最近的外业电子平板测图等。但上述作业方法都要求在测站上测四周的地貌等碎部点,这些碎部点都与测站通视,而且一般要求至少2~3人操作,需要在拼图时一旦精度不合要求还到外业返工,较为麻烦。采用RTK作业时,仅需一人拿着接收机在要测的地貌碎部点呆上1~2s,并同时输入特征编码,通过手簿可以实时知道点位精度,把一个区域测完后回到室内,由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图。这样用RTK仅需一人操作,不要求点间通视,大大提高了工作效率,采用RTK配合电子手簿可以测设各种地形图,如普通测图、铁路线路带状地形图的测绘,公路管线地形图的测绘,配合测深仪可以用于测水库地形图,航海海洋测图等。

(3)施工放样

放样是测量一个常用应用分支,它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地标定出来,过去采用常规的放样方法很多,如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样、全站仪坐标放样等。这些放样方法放样出一个设计点位时,往往需要来回移动目标,而且要2~3人操作,同时在放样过程中还要求点间通视情况良好,在生产应用上效率不是很高,有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样。采用RTK放样时,仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中,拿着GNSS接收机,它会提醒你走到要放样点的位置,既迅速又方便,由于GNSS是通过坐标来直接放样的,而且精度很高也很均匀,因而在放样中效率会大大提高,且只需一个人操作。

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