gps-rk信息測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

gps-rk信息測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

1工作原理及實(shí)踐以廣州地震為基礎(chǔ)，利用球冠和諧色度法計(jì)算廣州地震的高度差。包含了廣州市7434km2行政區(qū)域,其精度≤±1cm。該似大地水準(zhǔn)面為GPS-RTK測(cè)量技術(shù)乃至模擬參考站(VRS)技術(shù)的應(yīng)用提供了精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐,成為廣州市城市測(cè)繪模式轉(zhuǎn)變的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在似大地水準(zhǔn)面精化控制成果框架下的GPS-RTK測(cè)量,面對(duì)城市地形測(cè)量、工程測(cè)量、地下管線普查測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用推進(jìn),數(shù)據(jù)安全可靠而無誤差積累。特別是在連續(xù)衛(wèi)星運(yùn)行城市測(cè)量服務(wù)系統(tǒng)(虛擬參考站VRS系統(tǒng))的投入建設(shè)與應(yīng)用,開啟了測(cè)量技術(shù)應(yīng)用新時(shí)代。以似大地水準(zhǔn)面精化控制成果為依托,利用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量,平面、高程達(dá)到了相當(dāng)高的精度,解決了地下管線普查測(cè)量缺現(xiàn)況圖,需邊探測(cè)邊測(cè)量的作業(yè)模式的作業(yè)區(qū)等級(jí)控制測(cè)量及圖根測(cè)量問題。在實(shí)施GPS-RTK測(cè)量控制點(diǎn),以3點(diǎn)為一組的形式不布設(shè),作為圖根導(dǎo)線測(cè)量依據(jù),其測(cè)量模式和測(cè)量速度、精度有所改變。大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和設(shè)備、人員投入。特別是網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量技術(shù)的嘗試,“電磁波通視”取代光學(xué)通視,通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素趨小。對(duì)于地形復(fù)雜、地物障礙造成難通視的地區(qū),在傳統(tǒng)測(cè)量困難的測(cè)繪環(huán)境,只要滿足網(wǎng)絡(luò)RTK的基本工作條件,便能高精度進(jìn)行三維定位作業(yè)。2技術(shù)設(shè)計(jì)理念2.1gps-rtk測(cè)量從難以準(zhǔn)確測(cè)量到核心核心控制在廣州市地下管線普查區(qū)域(第71測(cè)區(qū)),充分利用GPS-RTK技術(shù),對(duì)全區(qū)26.4km2,33幅1∶2000地形圖區(qū)域,跨越等級(jí)導(dǎo)線控制測(cè)量,以似大地水準(zhǔn)面精化高精度GPS控制點(diǎn)為依據(jù)實(shí)測(cè)首級(jí)控制點(diǎn),作為圖根控制導(dǎo)線測(cè)量的起算點(diǎn)。在此測(cè)區(qū)中,對(duì)于敷設(shè)有管線的364幅1∶500地形圖,以測(cè)區(qū)附近的7個(gè)似大地水準(zhǔn)面精化高精度控制點(diǎn)A1～A7(具有二等平面、二等水準(zhǔn)精度)建立參考站。在測(cè)區(qū)中部區(qū)域便于開展GPS-RTK測(cè)量作業(yè)的樓頂架設(shè)基準(zhǔn)站,進(jìn)行測(cè)區(qū)首級(jí)控制點(diǎn)測(cè)量。作為圖根控制導(dǎo)線起算的首級(jí)控制點(diǎn),均布設(shè)在已知點(diǎn)(A1～A7)控制范圍內(nèi),最大測(cè)程(基線)為10.8km,形成圖1的GPS-RTK測(cè)量控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在測(cè)區(qū)內(nèi),在高精度控制點(diǎn)(A1～A7)框架下,利用GPS-RTK技術(shù)布設(shè)了114個(gè)首級(jí)控制點(diǎn),考慮作為圖根測(cè)量起算的因素,3點(diǎn)為1組,組點(diǎn)至少2個(gè)方向互為通視,為后續(xù)全站儀檢測(cè)邊長、高差和夾角創(chuàng)造條件。圖根控制導(dǎo)線在2組控制點(diǎn)間穿行布設(shè),即從一組控制點(diǎn)選2點(diǎn)為起算設(shè)站觀測(cè),附合到另一組控制點(diǎn)的2個(gè)點(diǎn)上,形成附合圖根控制導(dǎo)線。共布設(shè)38組,在實(shí)測(cè)過程中,利用區(qū)域內(nèi)已有城市等級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)(B字軌二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)),通過坐標(biāo)檢測(cè)、比較,均勻檢驗(yàn)不同時(shí)段GPS-RTK測(cè)量精度。不同時(shí)間、不同時(shí)段開展GPS-RTK測(cè)量,每次均從已知等級(jí)控制點(diǎn)開始,最后從已知控制點(diǎn)結(jié)束。采用GPS-RTK測(cè)量首級(jí)控制點(diǎn),采集不少于3次的固定解,儀器自動(dòng)取平均值作為成果,注意流動(dòng)站測(cè)量狀態(tài)中水平殘差的變化,保證數(shù)據(jù)的采集精度。全區(qū)GPS-RTK控制測(cè)量統(tǒng)一整理、計(jì)算形成統(tǒng)一的GPS-RTK測(cè)量成果報(bào)告。2.2gps-rtk測(cè)量GPS-RTK測(cè)量初始化2次,取100個(gè)歷元的平均值,儀器設(shè)置:HRMS≤±0.03m,高程VRMS≤±0.03m。利用全站儀測(cè)量同組首級(jí)控制點(diǎn)通視點(diǎn)間邊長,通視方向形成的夾角,通視點(diǎn)間高差,通過比較GPS-RTK測(cè)量計(jì)算成果,檢驗(yàn)和控制GPS-RTK測(cè)量成果質(zhì)量。GPS-RTK測(cè)量重復(fù)檢測(cè)量50%,通視邊長≥150m。GPS-RTK測(cè)得的首級(jí)控制點(diǎn),其精度采用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)指標(biāo)來控制:檢測(cè)邊長相對(duì)精度≤1/5000,檢測(cè)夾角較差互差值≤34″,檢測(cè)高差較差≤0.4Sm(S為斜邊長,單位為km)。GPS-RTK測(cè)量,每次從大地水準(zhǔn)面精化控制點(diǎn)(A1～A7)開始,通過檢測(cè)城市等級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)比較后,再開始首級(jí)控制點(diǎn)測(cè)量,最后結(jié)束時(shí),也檢測(cè)已知城市導(dǎo)線點(diǎn),以檢查GPS-RTK測(cè)量成果是否可靠。流動(dòng)站采用三腳架基座對(duì)中整平。數(shù)據(jù)采集不少于3次固定解,儀器自動(dòng)取平均值作為成果。2.3gps-rtk測(cè)量結(jié)果分析(1)res值ls每次GPS-RTK測(cè)量初始化均利用7個(gè)似大地水準(zhǔn)面精化控制點(diǎn)進(jìn)行檢核。已知點(diǎn)檢測(cè)水平殘差(HRes)均小于±2cm,有6個(gè)小于1cm;垂直殘差(VRes)全部小于2.5cm,符合設(shè)計(jì)要求。采用7個(gè)似大地水準(zhǔn)面精化高精度控制點(diǎn)進(jìn)行GPS-RTK測(cè)量,從已知點(diǎn)初始化的3cm水平、垂直殘差設(shè)置來看,在最終結(jié)束于已知點(diǎn)的整個(gè)測(cè)量過程中,平面、高程精度控制合理,達(dá)到要求。(2)檢測(cè)邊與邊的距離比較對(duì)GPS-RTK測(cè)量的首級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行全站儀設(shè)站實(shí)測(cè)邊長與坐標(biāo)反算求得的邊長進(jìn)行比較,結(jié)果如表1。邊長檢測(cè)結(jié)果,較差的絕對(duì)值優(yōu)于2cm。其中,互差2.3cm的檢測(cè)邊的邊長為265.34m,大于200m,其相對(duì)精度為1/11500。此結(jié)果說明,首級(jí)控制點(diǎn)的精度,滿足了作為圖根控制的起算點(diǎn)的精度要求。(3)角檢測(cè)精度分析GPS-RTK測(cè)量的首級(jí)控制點(diǎn)與全站儀設(shè)站檢測(cè)夾角的結(jié)果見表2。表2數(shù)據(jù)說明交角較差的絕對(duì)值滿足≤34″的控制要求。(4)核心控制方程精度驗(yàn)證檢測(cè)GPS-RTK測(cè)量首級(jí)控制點(diǎn)間高差共48個(gè),較差結(jié)果如表3。利用GPS-RTK測(cè)量的首級(jí)控制點(diǎn)間的高差,與全站儀實(shí)測(cè)高差進(jìn)行比較,互差值均小于0.4S的限差要求,作為圖根控制的起算點(diǎn)精度已符合技術(shù)指標(biāo),滿足管線帶狀地形測(cè)量對(duì)高程精度的要求。(5)測(cè)試結(jié)果分析在實(shí)施GPS-RTK測(cè)量首級(jí)控制點(diǎn)過程中,階段性對(duì)不同時(shí)段測(cè)量成果可靠性進(jìn)行監(jiān)測(cè),利用測(cè)區(qū)中的城市等級(jí)導(dǎo)線控制點(diǎn)檢測(cè)GPS-RTK成果精度。在不同區(qū)域采用GPS-RTK測(cè)量了13個(gè)已知一、二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)三維坐標(biāo),與其已知的三維坐標(biāo)進(jìn)行比較,判斷各區(qū)、各時(shí)段測(cè)量數(shù)據(jù)的是否可靠。從檢測(cè)結(jié)果分析(見表4),GPS-RTK測(cè)量的首級(jí)控制點(diǎn)平面精度滿足要求,高程互差≤3cm的個(gè)數(shù)達(dá)到92%,另外有1點(diǎn)互差6.5cm,誤差較大,通過分析,該點(diǎn)是在12:00pm測(cè)量,可能為電離層活躍影響,在另外時(shí)段對(duì)GPS-RTK測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測(cè),結(jié)果GPS-RTK測(cè)量的首級(jí)控制點(diǎn)精度符合要求。我們?cè)诳刂?4:00～17:00pm時(shí)段不進(jìn)行RTK測(cè)量的同時(shí),可能還需根據(jù)廣州地區(qū)情況,依天氣情況擴(kuò)大GPS-RTK測(cè)量時(shí)段控制區(qū)間。2.4測(cè)量圖根點(diǎn)高程誤差全區(qū)布設(shè)圖根控制導(dǎo)線120條,方位角閉合差均≤±40√n(n≤±40n√(n為測(cè)站數(shù)),相對(duì)閉合差均≤1/4000,滿足各項(xiàng)精度控制指標(biāo)。通過布設(shè)14條用于檢測(cè)的符合導(dǎo)線來檢測(cè)圖根點(diǎn)精度,每條檢測(cè)導(dǎo)線均將屬于不同導(dǎo)線的圖根點(diǎn)聯(lián)測(cè)起來。14條檢測(cè)導(dǎo)線聯(lián)測(cè)了110個(gè)圖根點(diǎn),在14條檢測(cè)導(dǎo)線符合各項(xiàng)精度要求的條件下,通過比較110個(gè)圖根點(diǎn)的平面坐標(biāo)、高程較差,利用公式:測(cè)量點(diǎn)位中誤差:mcs=±√n∑i=1△s2ci2nc高程中誤差:mch=±√n∑i=1△h2ci2nc(公式中△sci為點(diǎn)位較差,△hci為高程較差,n為測(cè)站數(shù))計(jì)算出平面點(diǎn)位中誤差±1.7cm,高程中誤差±0.8cm。檢測(cè)地物、管線點(diǎn)共2390個(gè),其中高程點(diǎn)1153個(gè),覆蓋1∶500地形圖119幅。以1∶500地形圖圖幅為單位評(píng)價(jià)精度,119幅圖中,平面中誤差最大:±4.3cm,最小±1.3cm。119幅1∶500地形圖檢測(cè)平面中誤差:±2.9cm,高程中誤差:±1.5cm,符合要求,以此推斷全區(qū)測(cè)圖精度滿足要求。3效度值測(cè)定結(jié)果利用3個(gè)似大地水準(zhǔn)面精化控制點(diǎn)(A1～A7的任意3點(diǎn)),對(duì)常規(guī)放樣的屋角點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),選取40個(gè)放樣點(diǎn)的35個(gè)進(jìn)行坐標(biāo)檢測(cè),按同時(shí)段、不同時(shí)段分別重復(fù)測(cè)量10次、7次、5次,得出的成果質(zhì)量情況分析于表5、表6。在同一時(shí)段實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)互差較小,不同時(shí)段測(cè)量的數(shù)據(jù)互差較大,重復(fù)測(cè)量次數(shù)多少對(duì)平面較差的影響不明顯,對(duì)高程較差有一定影響,這需要在測(cè)量實(shí)踐中歸納出GPS-RTK測(cè)量黃金時(shí)間,避免在廣州地區(qū)電離層活躍,基準(zhǔn)站同步固定衛(wèi)星少的時(shí)段作業(yè),使GPS-RTK測(cè)量成果更為可靠。4提高了測(cè)量精度和擬合高程的準(zhǔn)確度利用似大地水準(zhǔn)面精化高精度三維控制點(diǎn)實(shí)施GPS-RTK測(cè)量,解決了擬合高程的精度問題,拓展了GPS-RTK測(cè)量應(yīng)用空間,提高了工作效率,起到了代替常規(guī)城市導(dǎo)線控制測(cè)量的作用,滿足城市測(cè)量的技術(shù)要求。5rtk測(cè)量精度