RTK在航测像控点测量中的应用.pdf
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太原科技2009年第1期TAIYUANSCI-TECHRTK在航测像控点测量中的应用刘瑛(太原市勘察测绘研究院,山西太原030002)摘要:
结合太原市勘察测绘研究院使用RTK测量航测像控点的应用,对RTK技术原理、软硬件配置以及操作流程等方面作了阐述。
通过应用并分析得出,GPSRTK技术完全可以满足航测像控点测量的精度要求。
关键词:
RTK;航测像控点;测量中图分类号:
P228.4文献标志码:
A文章编号:
10064877(2009)01007102收稿日期:
20081107;修回日期:
20081208作者简介:
刘瑛(1979-),男,山西阳曲人。
2003年7月毕业于太原理工大学,助理工程师。
常规的GPS测量方法,如静态、快速静态都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而实时动态(RTK)是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新的曙光,极大地提高了野外作业效率。
1RTK技术RTK测量系统,是GPS测量技术与数据传输技术的结合,是GPS测量技术中的一个新突破。
RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。
在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数,并计算显示用户站的三维坐标及其精度。
通过实时计算的定位结果,便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况,实时地判定解算结果是否成功,从而减少冗余观测量,缩短观测时间1。
RTK测量系统一般由GPS接收设备、数据传输设备、软件系统组成。
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。
2RTK测量航测像控点以太原市小店、晋祠南部地区13000航片像控点测量为例,详细介绍RTK技术用于航测像控点测量的情况。
21测区概况该测区位于太原市东南部,面积约30km2,共测量110个像控点。
测区属于平原地区,地形平坦、交通发达。
测区内耕地较多且春耕已经开始,地形有的已经变化,给控制点的判读与选刺工作带来一定的难度。
22RTK操作流程2.2.1基准站的布设1)为了保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量,基准站上空应尽可能的开阔,在1015以上不能有成片的障碍物。
2)为了减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源,如大功率无线电发射设施、高压线等。
3)为了避免或减少多路径效应的发生,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物,如高层建筑、大片水域等。
4)为了提高架设基准站的速度,基准站就选在交通便利、上点方便的地方。
2.2.2基准站和流动站设置架设好仪器后,在控制器的配置菜单中,对RTK测量形式的基准站设置、流动站设置进行配置,配置项目主要有天线类型、电台型号、发射功率、发射频率等,注意基准站、流动站两者的发射频率设置为完全一致才能实现无线电连接。
用控制器选择RTK测量,启动基准站,输入基准站所在的点名和精确坐标等项目后开始启动。
将流动站接收机安置在碳纤测杆上,确认天线类型、天线高(默认值为2m)、电台频率等无误后,开始连接无线电,无线电连接无误后开始测量。
2.2.3用RTK对已知控制点进行测量和检核每天开始作业前两台流动站在测区内检测已知控制点的坐标,以检测两台仪器的测绘精度一致性以及作业的准确性。
2.3RTK进行像控点测量2.3.1像控点的目标选择像控点的目标选择直接关系到内业加密的判读,因此,点位目标应选在影像清晰的明显地物上,一般选在交角良好的细小线状地物上、明显地应用技术71太原科技2009年第1期TAIYUANSCI-TECH物折角顶点、影像小于0.2mm的点状地物中心。
黑白反差不大、弧形地物及阴影等不应作点位目标。
2.3.2像片上的位置选择航测像片的像片坐标误差会影响到像片边缘的像点位移和影像变形,像控点位置距像片边缘要大于11.5cm。
像控点选定后,像片上要进行刺点,刺孔直径不得超过0.1mm。
为了避免返工,选择RTK技术观测速度快的优势,在同一像控点范围内,对点位模糊和没有把握的情况下,选择观测了多个像控点,以便内业处理时有所选择。
刺点无误后,现场要进行像片反面整饰,在刺点位置绘制直径23mm的圆并注明了点号,在点孔旁加绘了点位略图、文字说明,并严格做到了刺孔、点位略图、文字说明三者一致。
2.3.3像控点测量在所选像控点上安置RTK流动站,气泡居中后用三角支撑杆固定,确认点号、测点类型、天线高等设置无误后,开始测量便可获取太原市独立坐标系下的三维坐标成果。
2.4实地检查及精度分析在RTK流动站开始测量前,需进行控制点自检,检查结果见表1。
同时,对部分像控点(50个)进行了两次测量,最大平面误差S=0.023,最大高程误差H=0.028,检查结果见表2。
控制点检测和同一像控点重复测量较差,其误差都在规范允许范围内,满足有关规范以及项目设计书的要求。
3RTK在测量过程中的优劣势3.1RTK技术优点1)作业效率高。
在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完4km的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了劳动效率。
2)定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。
只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为4km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
3)降低了作业条件要求。
RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”,与传统测量相比,RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,在传统测量看来,由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区,只要满足RTK的基本工作条件,它也能轻松地进行精度定位作业。
4)RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大。
RTK可胜任各种测绘内、外业。
流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,保证了作业精度。
5)操作简便,容易使用,数据处理能力强。
只要在设站时进行简单的设置,就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。
数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便快捷地与计算机及其他测量仪器通信。
3.2RTK技术劣势1)受卫星状况限制。
当卫星系统位置对美国是最佳的时候,世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖,容易产生假值。
另外,在高山峡谷深处、密集森林区及城市高楼密布区,卫星信号被遮挡时间较长,使一天中可作业时间受限制。
2)天空环境影响。
中午12:
00,受电离层干扰大,共用卫星数少,经常接受不到5颗卫星,因而初始化时间长甚至不能初始化,也就无法进行测量。
根据多年来使用RTK的经验,在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量,上午11:
00之前和下午15:
30之后,RTK测量结果准而快,而中午12:
00时,很难进行RTK测量。
可见控制点点号XYZC2019(流动站一)151723C2019(流动站二)221421C2022(流动站一)111034C2022(流动站二)18912表1RTK检测已知控制点检查表/mm像控点点号XYZP145731221P146021010P14632812P1466588P1469395P1442221013P1445151115P144814153P145112135P1359458P13624410P13656212P136881513P137110914表2重复测量同一像控点的较差表/mm(下转第75页)应用技术72太原科技2009年第1期TAIYUANSCI-TECH选择作业时段的重要性。
3)RTK数据链传输易受到障碍物和各种高频信号源的干扰,在传输过程中衰减严重,严重影响外业精度和作业半径。
在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。
4)初始化能力和所需时间问题。
在山区、林区、城镇密楼区等地作业时,GPS卫星信号被阻挡机会较多,容易造成失锁。
4结束语现阶段RTK技术还存在着许多缺点,但随着RTK差分定位技术、RTK技术规程的不断改进和完善,RTK测量技术必然会以其他测量手段无法比拟的优势在整个测绘领域占有重要位置。
参考文献:
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武汉大学出版社,2004.(责任编辑梁志刚)ApplicationofRTKinPhoto-controlPointSurveyingLIUYing(TaiyuanSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030002,China)Abstract:
BasedontheapplicationofRTKinphoto-controlpointsurveyingofTaiyuansurveyanddesigninstitute,theauthorelaboratedtheprinciplesofRTKtechnology,software,andhardwareconfiguration,operatingproceduresandsoon.Byapplicationandanalysis,theauthorfoundGPSandRTKtechnologyfullymettheaccuracyrequire-mentofphoto-controlpointsurveying.Keywords:
RTK;photo-controlpoint;measurement可靠的连接,形成初级屏蔽网。
对设备的屏蔽,首先要调查了解被保护设备耐过电压的水平,然后按雷电保护区进行多极保护3。
6做等电位连接为了减小建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差,将各防雷区的金属和系统以及在一个防雷区内部的金属物和系统,在界面处做等电位连接,建立一个三维的连接网络,即等电位连接。
等电位连接在雷电防护中有着非常重要的作用。
一般用S型或M型,还可以将两种型式(S型和M型)的优点组合在一起(见图5和图6)。
7结束语随着国民经济与社会的快速发展,国家对雷电灾害的监测、预警和防御的科学认识也提出了更高、更广泛的需求。
不断提高雷电领域的科技创新能力和业务技术开发、服务能力是促进气象综合防灾减灾事业持续、健康发展的重要保障。
参考文献:
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电子工业出版社,2000.5汪道洪,郄秀书,郭昌明.雷电与人工引雷M.上海:
上海交通大学出版社,2000.(责任编辑刘旭东)图5S形等电位连接SS型星型结构MM型网状结构图6M形等电位连接DesignandComprehensiveProtectionofLightninginHigh-riseBuildingGAOQing-lan1,BAIGui-ju1,CHENHong-ping2,WeiBing-you3,LIUPei-e4(1.DatongMeteorologicalBureau,Datong037004,China;2.JinzhongMeteorologicalBureau,Jinzhong030600,China;3.GuanglingMeteorologicalBureau,Datong037500,China;4.FanshiMeteorologicalBureau,Xinzhou034300,China)Abstract:
Fromatechnicalpointofviewonlightningprotection,combiningwithcharacteristicsofhigh-risebuild-ingsandelectronicdevices,weelaboratedhowtoconductanintegratedlightningprotectiondesignandhowtore-ducelightningdisastersandsomeotherissues.Keywords:
high-risebuilding;lightningdisaster;comprehensiveprotection(上接第72页)应用技术75
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