拓普康HiperⅡG型RTK对像控点的采集

徐伯青 芮军栋 刘勇



拓普康HiperⅡG型RTK对像控点的采集

徐伯青 芮军栋 刘勇

(西安测绘总站 陕西西安 710054)

用拓普康系列RTK做像控采集是航测外业控制点测量常用到的重要装备和解决方案。本文对拓普康HiperⅡG RTK的技术特点、设置方法、测量精度做了较为详细阐述，总结了其在外业应用过程中容易出现的问题及注意事项。

HiperⅡG型RTK 特点 精度对比

1 引言

HiperⅡG型RTK是日本拓普康公司针对中国用户本土化生产制造的第一款测量型GNSS产品，也是Hiper系列的第二代产品（如图1所示）。其国际原装的外观设计、拓普康先进的GNSS技术、国际标准的绿色环保材料、已实现国内生产制造的四大要素，自2010年上市以来受到各类用户的青睐。在实际的航测外业像控点的测量过程中，HiperⅡG型RTK可快速、高效测量得到毫米级的定位精度，满足了航测外业的作业需要。

2 主要技术特点

2.1 无连接电缆的RTK基准站及流动站，可完成GPS+GLONASS RTK和静态测量。HiperⅡG基准站、流动站内置发射/接收电台，无需要连接外置电台，从此告别了基准站和流动站之间繁琐的电缆连线，在外业任务中减少了大量电缆配件的携带，极大程度地释放了双手。具有外置数字UHF电台功能。能够接收GPS、GLONASS两种信号，可做RTK和静态测量。

2.2 其内置GSM/CDMA模块，兼有网络RTK功能。HiperⅡG集成GSM或CDMA两种类型的移动通信模块可选，全内置一体化设置。这为外业人员在CORS站密集区域人工采集像控点提供了最为高效、便捷的方法，省去了基准站的架设、校正等步骤，节省了大量的工作时间，提高了工作效率。

2.3 完备的Topcon Tools GNSS数据管理和后处理软件。Topcon Tools软件提供从外业测量到最终成果的解决方案，可以编辑复杂的数据，直接对拓普康GNSS数据进行处理、分析。测量采集到的数据存储于手薄中，导出后即可用数据线接入计算机使用。

2.4 具有支持SD/SDHC卡存储静态数据功能。连续测量作业或者静态观测时必须具备大容量的存储。拓普康HiperⅡG支持日常所用的SD/SDHC4G及以上更大容量的存储卡。

2.5 多功能指示的LED灯与语言提示。拓普康HiperⅡG基准站、流动站面板上均有丰富、统一、准确的LED指示灯，这让操作者通过视觉一目了然地掌握基准站和流动站的工作状态。同时，HiperⅡG也具有亲切的各种语音提示功能，如卫星信号中断、电台中断、电量多少、内存不足、开关机等，极大方便了作业人员通过语音了解掌握基准站、流动站的工人作状态，大大提升了工作效率。

2.6 坚固、灵巧的镁合金外壳，既增强了野外作业防止磕碰的强度，同时也减轻了负重，外携作业十分方便，如图2所示。

图2   

3 对航测外业像控点的快速测量

3.1 陕西汉中某测区位于汉江上游、秦岭南麓，东经106°51′～107°10′，北纬33°2′～33°22′之间。某测区航片像控点，用拓普康HiperⅡG通过RTK方式可快速完成点位座标的采集。航摄面积370平方千米，设计分辨率0﹒25～0﹒35m，成图比例尺1：5000，飞行高度3300～4100m。依据相关规范及技术要求布设像控点，共布设像控点位50个，其中检验区14个、验证区36个。

3.2 作业流程

3.2.1 基准站的架设

根据飞行区域面积、航线条数准确计算出基准站点位个数。点位布设要控制在拓普康HiperⅡG RTK有效准确的工作范围内，一般取10km内的距离选择适合做基准站的点位。基准站的设计应该坚持以下几项原则：（1）基准站四周应当空旷、开阔，地势较高的地方，在10～15°以上的范围内不要有遮掩物体。（2）在实际测量过程中，基准站架设要尽可能地避开多路径效应易发生的区域，如钢结构建筑、河流湖泊、反射较强的物体等。（3）基准站也要远离大功率发射装置、高压线等，防止电磁辐射对测量结果的影响。（4）拓普康HiperⅡG基准站电台发射功率是一定的，信号强弱随距离、具体环境不同而有较大差异，要考虑到信号的不稳定性及数据的准确性，测量时应该根据具体的工作环境选择架站的地点和工作距离。（5）基准站最好架设在测区的中间，使电台信号能够更好地覆盖。基准站必须保持水平，否则测量结果误差较大。（6）基准站架设点应当选择在交通便利、人员上下方便的地方，以便提高架设的速度。

3.2.2 基准站、流动站的参数设置

基准站、流动站架设好之后，需要通过手簿对基准站、流动站分别进行操作设置,如图3所示。

图3   

基准站设置：（1）在开始菜单中找到TOPSURV图标，双击该图标，运行TOPSURV8软件；（2）在“打开作业”对话框点击“新建”，创建作业，输入作业名称后继续；（3）基准站如使用外置电台，选择外置电台配置集；（4）设置电台配置集有关文件，包括仪器的类型、电台的类型、电台通讯协议与调制方式、坐标类型等；（5）所有的设置结束，保存设置，完成新项目的配置；（6）选择基准站后连接；（7）选择手簿所对应的GPS接收机编号，手簿通过蓝牙连接到GPS接收机，右上角的“连接指示图标”将由灰色转为绿色；（8）点击左上角拓普康标志，选择“切换菜单”，点测量，设置基准站；（9）输入基准站参考坐标，基准站设置成功后，关闭对话框。

流动站设置：（1）使手簿断开基准站连接，选择流动站连接；（2）手簿连接到流动站GPS接收机；（3）点击“surv//t”状态栏，打开流动站状态页面，显示流动站状态；（4）点击左上角拓普康图标，再次设置电台。确认流动站电台通道要和基准站的通道号一致，后点击“设置电台”，流动站电台设置完毕。（5）点“surv//t”中的“状态”“系统栏”，可以查看到“点位类型”和基站电台的信号强度；（6）流动站设置结束，点位类型处于固定解状态下就可以测量像控点了。在“点测量”页面输入点名，使对中杆气泡保持水平，点击“存储”标志，软件会自动记录这个点的经度、纬度、椭球高等信息。

基准站、流动站设置好以后，开始测量像控点之前，用两台流动站对测区已知的控制点进行检核，以确保两台流动站的测绘精度一致，最大限度控制测量误差在合理的范围内。

4 测量结果及精度分析

以像控测量某一天的数据采集成果说明拓普康HiperⅡG型RTK的测量精度。

4.1 对已知控制点的检核：

表1   

表2   

4.2 对当天采集成果任意取3个像控点进行两次测量结果进行比较如表3：

表3：  

分别通过检核点及同一点位的两次测量比较，其误差都在合理的范围内，符合1:5000外业数字测图规程及任务设计书要求。在严格按照作业条件下使用该设备，拓普康HiperⅡG型RTK的测量精度是很高的，能够完全满足外业像控测量的精度要求，与传统的测量方法相比具有很大的优越性。

5 实地作业中遇到的问题

（1）受外置电台发射功率的影响，像控点采集的精度会有较大变化。为了保证测量结果的准确可用，我们一般在10KM范围内架设基准站、作业，要防止因距离过远、信号不稳定而导致测量结果出现误差较大的情况。（2）基准站、流动站电池衰减很快。特别是连续使用2年以上及长时间不用的锂电池，全天满负荷工作的状态下，需要多块电池保证即时供给。

（3）外置电台模式工作条件下，供基准站电台工作的电瓶在高温、严寒的不利条件下，性能稳定性会变差，需要定期维护电瓶或更换。（4）受时间、空间状况的限制。卫星数目的多少和电离层的干扰是影响RTK测量精度的两大因素。上午11时之前或者15时之后，RTK测量值准确值高、采集速度快。（5）磁场、电场严重干扰RTK设备的作业精度。实时测量时如RTK处于城区高楼林立、金属材料物体、电线或大功率发射器等物体周围时，流动站将不能有固定解。（6）手簿初始化速度较慢，偶尔会有死机的情况出现。

6 结束语

拓普康HiperⅡG型RTK是日本拓普康公司GNSS产品中Hiper系列的第二代产品，目前第五代产品Hiper V已经在市面上销售。拓普康Hiper系列产品锁星快、跟踪能力强、抗干扰强、精度高、实时定位等优点极大地提高了航测外业的工作效率。相信随着RTK测量技术不断发展、完善，会有更好的产品应用于航测专业。

[1] 刘瑛.RTK在航测像控点测量中的应用[J].太原科技，2009(1).

[2] 严勇，龚忆清，袁铭.GPS RTK技术在苏州西部地区像控测量中的应用[J].工程勘察，2006(1).