RTK测图原理与方法规范探讨及数

RTK测图原理与方法、规范探讨及数字化内业成图问题的分析与解决方法李运海（云南能源职业技术学院测量091200901020111）摘要:RTK测量原理RTK测量相关规范RTK在地形测图中的要求RTK测量的方法地形图的整饰地形图的修改一RTK测量原理：RTK（RealTimeKinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。在基准站上安置1台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。二RTK测量相关规范1.1RTK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。1.2RTK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。1.3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。1.4RTK测量可采用单参考站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。1.5已建立CORS网的地区，宜优先采用网络RTK技术测量。1.6RTK测量卫星的状态应符合下表规定。RTK测量卫星状态的基本要求观测窗口状态截止高度角15°以上的卫星个数PDOP值良好≥64可用5≤6不可用562.1RTK平面控制点测量主要技术要求应符合下表规定。RTK平面控制点测量主要技术要求等级相邻点间距离（m）点位中误差（cm）边长相对中误差与参考站的距离（km）观测次数起算点等级一级≥500≤±5≤1/20000≤5≥4四等及以上二级≥300≤±5≤1/10000≤5≥3一级及以上三级≥200≤±5≤1/6000≤5≥2二级及以上注：1.点位中误差指控制点相对于起算点的误差。2.采用单参考站RTK测量一级控制点需更换参考站进行观测，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参考站距离的限制，但应在网络有效服务范围内。3RTK平面控制点坐标的测定3.1RTK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参考站的数据，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。3.2RTK平面控制点测量参考站的技术要求（1）采用网络RTK测量时，CORS网点的设立要求按CH/T2008-2005执行。（2）自设参考站如需长期和经常使用，宜埋设有强制对中的观测墩。（3）自设参考站应选择在高一级控制点上。（4）用电台进行数据传输时，参考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，参考站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。（5）选择无线电台通讯方法时，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）应正确设置参考站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。2RTK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讯。（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，设置与参考站的通讯。（4）RTK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。（8）RTK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。（10）RTK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。3RTK高程控制点测量4.1RTK高程控制点的埋设一般与RTK平面控制点同步进行。4.2RTK高程点控制测量主要技术要求应符合下表规定。RTK高程控制点测量主要技术要求等级高程中误差与基准站的距离（km）观测次数起算点等级五等≤±3cm≤5≥3四等水准及以上4RTK高程控制点高程的测定4.1RTK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。4.2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。4.3RTK高程控制点测量参考站的技术要求，参照3.3执行。4.4RTK高程控制点测量流动站的技术要求，参照3.4中（1）至（7）款执行。4.4RTK高程控制点测量高程异常拟合残差应≤±3cm。4.5RTK高程控制点测量设置高程收敛精度应≤±3cm。4.6RTK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。4.7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。5成果数据处理与检查5.1RTK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平面控制点检测精度要求等级边长校核角度校核坐标校核测距中误差(mm)边长较差的相对误差测角中误差(″)角度较差限差(″)坐标较差中误差（cm）一级≤±15≤1/14000≤±514≤±5二级≤±15≤1/7000≤±822≤±5三级≤±15≤1/4500≤±1234≤±55.2用RTK技术施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。检测结果应满足下表的要求。RTK高程控制点检测精度要求等级检核高差（mm）五等≤D40注：D为检测线路长度，以km为单位。7RTK地形测量技术要求7.1RTK地形测量主要技术要求应符合下表规定。RTK地形测量主要技术要求等级点位中误差（图上mm）高程中误差与基准站的距离（km）观测次数起算点等级图根点≤±0.11/10等高距≤72平面三级、高程五等以上碎部点≤±0.3相应比例尺成图要求≤101平面图根、高程五等以上注：1.点位中误差指控制点相对于起算点的误差。2.采用网络RTK测量可不受流动站到参考站间距离的限制，但宜在网络覆盖的有效服务范围内。7.2RTK图根点测量7.2.1图根点标志宜采用木桩、铁桩或其他临时标志，必要时可埋设一定数量的标石。7.2.2RTK图根点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法参照，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。7.2.3RTK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10个。7.2.3RTK图根点测量平面坐标转换残差应≤图上±0.07mm。RTK图根点测量高程拟合残差应不大于1/12等高距。7.2.5RTK图根点测量平面测量两次测量点位较差应≤图上±0.1mm，高程测量两次测量高程较差应≤1/10等高距，两次结果取中数作为最后成果。8RTK碎部点测量8.1RTK碎部点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法参照82，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。当测区面积较大，采用分区求解转换参数时，相邻分区应不少于2个重合点。8.3RTK碎部点测量平面坐标转换残差应≤图上±0.1mm。RTK碎部点测量高程拟合残差应≤1/10等高距。8.4RTK碎部点测量流动站观测时可采用固定高度对中杆对中、整平，每次观测历元数应大于5个。8.5连续采集一组地形碎部点数据超过50点，应重新进行初始化，并检核一个重合点。当检核点位坐标较差≤图上0.30mm时，方可继续测量。8.6成果数据处理与检查RTK图根点平面检测精度要求等级边长校核角度校核坐标校核测距中误差(mm)边长较差的相对误差测角中误差(″)角度较差限差(″)平面坐标较差（mm）图根≤±20≤1/3000≤±2060≤±图上0.1RTK图根点高差检测精度要求等级高程检核高差（mm）图根≤D50注：D为检测线路长度，以km为单位。三RTK测图的方法1内业准备在实施RTK外业测量前，应事先收集测区的小比例尺地形图，必要时进行野外踏勘，根据地形测量的特点完成内业准备工作。主要包括以下几方面的内容：（1）根据工程项目，制定工程名称；（2）若已只坐标转换参数，则把转换参数输入手簿，若不知道转换参数，影整理测区的控制点资料，用求四参数或七参数的方法求出转换参数；2野外实测架设基站，连接仪器，待移动站得到固定解后进行采点并比较所采点的误差能否达到精度，达到精度后方可进行碎部点的采集；若达不到精度，则应该重新采点或检查所输入的转换参数是否正确，待找出原因，达到精度后就可以进行碎部测量。3内业做图（1）数据的传输并进行内业做图；（2）对所测地形图的修剪整饰，最终得到正确可用的地形图。地形图的检查与修改1.地物绘制错误：如图（1）错误原因：图中坟应为散坟被绘制成独立坟修改方法：展上坐标点或控制点逐个修改改正后图应为：（2）错误原因：接进房屋的电力线应为配电线，而图中为输电线（逻辑性错误）改正方法：重绘电力线2属性错误：如图错误原因：在注记文字时未修改文字属性，绘制房屋属性注记错误从左至右房屋属性应为一般房屋及小比例尺房屋，而图中的属性为小比例尺房屋及一般房屋修改方法：根据地物类型重新注记文字，修改房屋属性改后图为3地物绘制不完整：如图错误原因：地物填充不完整，沟渠过道路时应有涵洞且应具有流向改正方法：根据周边地物填充不完整的地物，添加涵洞。根据高程绘制沟渠流向改后图为4等高线的错误：如图（1）等高线不穿过房屋，河流，坡坎，道路等改正方法：过滤穿过房屋，坡坎，河流，道路的等高线改后图为：（2）沟渠应沿山谷底或沟底走：如图改正方法：根据高程点移动等高线或移动沟渠线改后图为（3）等高线中途断开：如图改正方法：把高程值相等中途断开的等高线俩端拉在一起在连接改后图为（4）因沟心点太远而导致等高线分离形成鞍部：如图改正方法：根据高程点及周边等高线的走势修改分离的等高线改后图为：等高线穿河流的处理：等高线穿河流时，应在河流出断开原图如下处理后图形参考文献：[1]CJJ-1999.城市测量规范[S]；[2]杨德麟.地形图的数字化[J].测绘通报,1998(1)；[3]CJJ73-97.全球定位系统城市测量技术规程[S]；[4]GB/T18314《全球定位系统（GPS）测量规范》；[5]CJJ73《全球定位系统城市测量技术规程》；[6]《南方CASS用户手册》南方测绘仪器有限公司。