利用RTK测量建筑物墙角点方法的研究

利用RTK测量建筑物墙角点方法的研究

张为成1，2，邢立新2，马俊海1，张 雷1，刘 江1，梅晓丹1，储晓雷1 【摘 要】在地形测量、地籍测量、工程测量中，RTK已经被广泛使用，但是测量建筑物（构筑物）墙角点时却非常困难。利用自制RTK辅助装置来测量建筑物（构筑物）墙角点，通过实验进行精度分析，并结合吉林省扶余市地籍调查项目进行应用检验，文中方法达到了地籍测量的精度要求，具有一定应用价值。 【期刊名称】测绘工程 【年(卷),期】2015(000)007 【总页数】4

【关键词】RTK；辅助装置；精度分析；应用

基于RTK模式下的GPS测量定位技术，以实时定位、施测灵活和高效率等优点被广泛应用于地形测绘、地籍测量、工程测量和土地利用规划等工程建设中，深受广大测量工作者的喜爱。然而在应用RTK测量定位方法测定房屋等建筑物墙角点时却遇到了非常大的困难。一是由于建筑物本身高度的遮挡影响使RTK接收机天线不能同时接收到4颗（或4颗以上）GPS卫星的信号，也就无法实时地测定和计算出房屋等建筑物的墙角点坐标，或者测定出的坐标数据解算精度很差，远远满足不了相应规范或工程建设的要求。二是由于RTK接收机天线都是具有一定尺寸的几何外形，从而使RTK接收机与建筑物的墙角点无法完全靠近，致使测定结果产生较大的误差，当进行大比例尺地形测绘或地籍测量时满足不了相应规范的要求。受此制约，当前进行墙角点测量方法，如地形图测绘中的居民地测绘、地籍测量等，一般都是通过RTK结合全站仪来测量，而测量的主要仪器是全站仪，这样就大大降低了测量的效率，增加了测量人数，从

而使得测量的人力、物力、财力大大增加。也有专家学者提出了仅利用RTK进行墙角点测量的方法，如通过测量房屋墙角的延长线上的多点坐标和距离用解线性方程或者三角函数计算的方法来计算墙角点坐标，这些方法在测量外业上需要测量的点位比较多，而且无论是测角和测距都有严格的要求，测量非常不方便。在内业上计算也相对繁琐，而且最终也只能解算出该点的平面坐标，高程坐标却无法得到，所以当有些时候需要测量墙角点高程时，RTK测量则无法办到。以上这些问题严重地影响了RTK在地形图测绘 地籍测量等工程中的广泛应用。

1 RTK测量建筑物墙角要解决的几个问题

通过以上分析可以看出，如果想解决RTK测量墙角点坐标，必须解决以下几个问题：①RTK不受遮挡，能同时接收4颗（或4颗以上）GPS卫星的信号；②RTK接收机天线有几何外形的存在，如何在不能完全靠近建筑物的墙角点时测量；③要能否通过RTK直接测量，而不需要全站仪的配合；④如何解决高程点的高程测量问题。经多年外业测量实践探索，实际测量中建筑物的墙角点（如房屋墙角点或者围墙墙角点），绝大多数都是垂直的，呈90°。正因为此，笔者产生了解决这一问题的思路，并制作了非常简单而且实用的辅助RTK测量的装置，从而从根本上解决了不能直接利用RTK测量墙角点的问题。

2 辅助装置设计

辅助装置共分4部分。第1部分为辅助装置的前端为V形挡板，角度呈90°。V形挡板与第2部分内尺连接，内尺外是第3部分外尺，内外尺均有刻度，可伸缩。在外尺的底端为第4部分U形口，测量时U形口与RTK对中杆进行连接。实物如图1所示。

3 作业流程和坐标计算原理

3．1 作业流程

在使用RTK测量墙角点时，前期的设置基站、匹配参数等操作流程与普通测量使用RTK一样，只是在测量墙角点时，要用RTK的辅助装置配合RTK来共同完成。具体的使用方法如下：

1）在墙角选择合适的高度和位置，将V形挡板贴紧墙角，调整内尺和外尺之间的距离，搜索有GPS信号的位置，将U形口与RTK接收机连接，整平RTK接收机，使外尺与RTK的对中杆处于垂直状态。

2）进行RTK测量，并对RTK测量数据进行自动存储，记录此点为A点坐标（X A，Y A，Z A），同时记录RTK快速辅助测量装置的长度S AQ。

3）将RTK快速辅助测量装置处于竖直状态，使V形挡板与地面接触，从而来测量从地面到墙角点的高差H QN和RTK的对中杆到地面的高差H AM。 4）重复1）和2），利用RTK快速辅助测量装置在其延长线上继续测量B点，并同时记录下RTK快速辅助测量装置的长度和S BQ。 3．2 坐标计算原理 3．2．1 平面坐标的计算

利用RTK采集和记录的测量点A（X A，Y A，Z A），B（X B，Y B，Z B）和所需要观测的遮挡信号的墙角点Q点共线，可根据A，B两点的平面坐标和到墙角点的距离S AQ，S BQ计算出墙角点Q的坐标。如图2所示。

具体计算的原理为：先通过A，B两点坐标进行坐标反算，计算出直线BA的坐标方位角αBA，然后再根据B点坐标和BQ的距离S BQ进行坐标正算，算出墙角点Q的坐标。计算公式如下：