GPS和RTK雙基站在控製測量中的應用

RTK定位技術是一種將數據通信技術與GPS技術相結合額的一種載波相位實時動態差分定位技術。該技術可以提供測量站點在設定坐標係當中的三維定位結果，其測量精度能夠達到厘米級別。在該種作業模式之下，基準站利用生數據鏈將測量站的坐標信息以及觀測值一起傳送給流動觀測站。而流動站則在接收這些信息的同時，還要及時的采集GPS獲得的觀測數據，同時在各個係統內形成差分觀測值，通過實時處理後得到定位結果。
　　當前，在測繪作業的過程中，采用的一個主要測量手段就是進行GPS靜態定位，而RTK定位技術則主要是進行工程放樣以及圖根的控製測量。而隨著雙基站、多基站測量技術的發展，區域首級控製測量等問題得到了有效的解決。但是，由於RTK測量網絡的建設周期較長，且投資成本較高。而利用雙基站RTK技術來對一、二級平麵以及五等水準高程控製測量，則在不明顯增加投資成本的同時，可以顯著的提高測量的精度，是一種測繪過程中可以大量推廣的測量技術。在這裏，所謂的雙基站就是指在一個區域當中同時設置兩個基準站，或者是將一個基準站分別兩次設置在不同的地方。
　　1 GPS—RTK雙基站作業方法
　　采用GPS-RTK雙基站對一、二級平麵和五等水準高程控製測量的方法主要有這樣幾種：其一，在待測區域選定一個滿足無線電信號和GPS信號接收條件的地方，在該處同時架設兩個基準站，而流動站則在待測區域內同時接收來至這兩個個基準站的信號，對未知點或者是已知點進行二次觀測；其二，在待測區域選定一個滿足無線電信號以及GPS信號接收的地點，然後設置一個基準站，對未知點和已知點進行二次觀測，之後再將該基站設置在另一個地方，對未知點和已知點進行二次測量。當所有的野外數據采集工作完成之後就可以進行室內數據的處理環節，該項工作主要是利用差分方法進行數據處理，並進行WGS-84坐標係與1954年北京坐標係、1980西安坐標係或者各個地方的獨立坐標係之間的轉換工作。最後，將獲得的兩組數據成果進行平均取值，得到最後的定位結果。或者是將兩個基站設置不同位置時獲得的四組數據進行處理，得到最終的結果。
　　2 相關的技術要求
　　2.1 基準站點位置以及觀測技術要求
　　具體的要求主要包括下麵這樣幾個方麵：
　　其一，采用GPS-RTK測量技術時，基準站的設置位置最好在等級控製之上，當然也可以臨時的選擇在待測區域中心地點的某個固定點之上；
　　其二，當用無線電進行數據傳輸時，測量基站最好選擇在待測區域相對較高的位置；
　　其三，當利用GPS進行數據傳輸時，測量基站最好選擇在待測區域內設置有移動信號接收裝置的位置；
　　其四，當選擇作為參數轉換的參考點的控製點時，最好將位置選擇在那些地基不容易發生沉降的建築物或者是山丘之上。
　　其五，所有的測量技術都應該符合CJJ 73-97以及GB/T18314—2001中的相關要求。
　　2.2 GPS-RTK具體的測量技術要求
　　GPS-RTK測量的平麵與高程的相關技術要求如下表1所示，在進行具體的操作過程中，都應該在該前提下進行。
　　3 GPS—RTK雙基站在一、二級控製測量中麵對的主要問題
　　3.1 定位誤差的問題
　　采用GPS-RTK雙基站的測量方式中，主要的誤差來自這樣三個方麵：
　　其一，由於每一個用戶所的接收機是公用的。諸如星曆、電離層、對流層以及衛星鍾等方麵都存在著一定的誤差：
　　其二，各個用戶的信號接收設備是固定的。而其中所包含的內部噪聲、天線的相位變化、信號幹擾、天線的姿態、氣象因素以及多路徑效應等；
　　其三，進行基準參數轉換的過程中存在的誤差。諸如控製點的誤差、水準麵差距的內插誤差以及坐標係統轉換存在的誤差等。
　　其中，第一部分中的衛星誤差、星曆誤差等都可以在進行差分技術處理時加以消除，而電離層和對流層導致額的誤差可以通過技術手段予以消除，但是它們的殘餘誤差可能會隨著測量站與基站間距離的增加而增大；第二部分中的天線相位誤差可以采用專門的技術予以消除，其餘部分可以適當的采取防範消除，但是其殘餘誤差對RTK測量值的影響很大。
　　3.2 待測區域坐標轉換參數的問題
　　在對轉換參數進行選擇時，主要對這樣幾個問題加以考慮：
　　其一，應該對待測區域四周以及其中心控製點符合均勻分布特點的基站，為了能夠提高轉換的精度，應該選擇三個以上的公共點，通過最小二乘法來進行參數轉換；
　　其二，由於在進行GPS-RTK雙基站測量之前，通常都已經做好了待測區域GPS的基礎控製，可以根據該區域室內計算得到的各個控製點當地坐標以及WGS-84坐標，然後通過坐標的參數轉換，將參數直接輸入到RTK控製冊當中，利用這種方法可以得到一個較為準確的參數；
　　其三，當在進行內業的七參數轉換計算工作時，沒有一個專門的軟件能夠將WGS-84係坐標以及54係向其他模型轉換，得到誤差方程矩陣。然後分別利用EXCEL軟件中的MINVERSE（array）與MMULT（ar-ray）函數得到誤差矩陣的逆矩陣以及兩個矩陣的乘積，進而求得七個待定的參數。