淺談rtk測(cè)量中的關(guān)鍵技術(shù)

1、<p>　　淺談RTK測(cè)量中的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　摘要：目前,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)(RealTimeKinematic,簡(jiǎn)稱(chēng)RTK)以其實(shí)時(shí)、高效、不受通視條件限制等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于工程控制測(cè)量、像片控制測(cè)量、施工放樣測(cè)量及地形碎部測(cè)量等諸多方面,倍受用戶(hù)青睞。但是,相對(duì)于GPS靜態(tài)測(cè)量,RTK的實(shí)時(shí)性也給測(cè)量人員提出了更高的要求。因?yàn)镽TK測(cè)量缺少必要的檢核條件,作業(yè)時(shí)如果操作失誤或某些技術(shù)問(wèn)

2、題處理不當(dāng),都將會(huì)給測(cè)量成果帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此,及時(shí)了解RTK的技術(shù)特點(diǎn)及提高RTK測(cè)量成果精度的關(guān)鍵技術(shù),對(duì)RTK測(cè)量將大有裨益。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：RTK；成果精度；關(guān)鍵技術(shù) </p><p>　　Abstract: At present, the real-time dynamic measurement technology (Real Time Kinematic,

3、referred to as RTK) with advantages of high real time, not by the visual conditions, etc., have been widely used in engineering control survey, photo control survey, the construction lofting survey and terrain measuremen

4、t and other aspects, favored by users. However, compared with the static measurement of GPS, real-time RTK also put forward higher requirements to the measurement personnel. Because the RTK m</p><p>　　Key wo

5、rds: RTK; precision; key technology </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：[TU198+.2]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013） </p><p>　　1. RTK測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介 </p><p>　　RTK的原理RTK的工作原理是將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)置于載體（稱(chēng)為流動(dòng)站）上，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站

6、同時(shí)接收同一時(shí)間相同GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個(gè)改正值及時(shí)地通過(guò)無(wú)線(xiàn)電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳遞給共視衛(wèi)星的流動(dòng)站以精化其GPS觀測(cè)值，得到經(jīng)差分改正后流動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。且整個(gè)測(cè)量過(guò)程不需通視，有著常規(guī)測(cè)量?jī)x器（如全站儀）不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　2. RTK測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù) </p><p>　　2. 1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)

7、換參數(shù)的求解 </p><p>　　在GPS靜態(tài)測(cè)量中,不同坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是在數(shù)據(jù)后處理時(shí)進(jìn)行的。而對(duì)于RTK測(cè)量,要求實(shí)時(shí)得出待測(cè)點(diǎn)在實(shí)用坐標(biāo)系1980年西安坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系等中的坐標(biāo),因此,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題就顯得尤為重要。 </p><p>　　坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法一般有兩種： </p><p>　?。?）WGS-84大地坐標(biāo)直接在W

8、GS-84橢球上做高斯投影，得到WGS-84高斯平面坐標(biāo)，然后通過(guò)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，求得WGS-84平面坐標(biāo)與獨(dú)立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)而將WGS-84高斯平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)。 </p><p>　?。?）WGS-84大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS-84空間直角坐標(biāo)，然后通過(guò)七參數(shù)方法將WGS-84空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)橢球（BJ54對(duì)應(yīng)的克氏橢球或西安80對(duì)應(yīng)的1975國(guó)際橢球）空間直角坐標(biāo)、目標(biāo)橢球大地坐標(biāo)，

9、最后做高斯投影、平面四參數(shù)轉(zhuǎn)換得到當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。 相比之下，前一種方法雖然簡(jiǎn)單，但是忽略了不同參考橢球之間的差異，因此精度不高，而后一種方法雖然過(guò)程比較復(fù)雜，但是精度卻較高。本文著重介紹前一種方法 </p><p>　　2. 2 基準(zhǔn)站的設(shè)置 </p><p>　　GPS衛(wèi)星處在2×104km多的高空,從衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)到接收機(jī)接收,中間要經(jīng)過(guò)電離層、對(duì)流層以及來(lái)自多方面的干擾,其信號(hào)

10、一般十分微弱,通常只有-50～-180dB。同時(shí),由于RTK數(shù)據(jù)鏈采用超高頻(UHF)電磁波,它的傳輸距離與接收天線(xiàn)的高度、地球曲率半徑以及大氣折射等因素有關(guān)。因此,要提高GPS信號(hào)接收的質(zhì)量,基準(zhǔn)站必須遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源(如微波站、尋呼臺(tái)發(fā)射塔、變電站、高壓線(xiàn)、電視臺(tái)等);同時(shí),為了減少多路徑效應(yīng)的影響,基準(zhǔn)站周?chē)鷳?yīng)無(wú)明顯的大面積的信號(hào)反射物(如大面積水域、大型建筑等);另外,要求基準(zhǔn)站電臺(tái)天線(xiàn)和移動(dòng)站天線(xiàn)之間無(wú)大的遮擋物(如高層建

11、筑物、高山等),且天線(xiàn)應(yīng)盡量設(shè)置高一些,以提高數(shù)傳電臺(tái)的傳輸距離。 </p><p>　　2. 3 作業(yè)半徑的限制 </p><p>　　移動(dòng)站離開(kāi)基準(zhǔn)站的最大距離稱(chēng)作RTK的作業(yè)半徑,它的大小取決于基準(zhǔn)站電臺(tái)信號(hào)的傳輸距離,且對(duì)RTK測(cè)量的速度和精度有著直接影響。 </p><p>　　目前,常用的單、雙頻RTK系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)多為美國(guó)ＰＣＣ公司的35Ｗ(基準(zhǔn)站)

12、和2Ｗ(移動(dòng)站)電臺(tái)。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)兩山頂能夠通視,移動(dòng)站距基準(zhǔn)站47km時(shí),也可收到差分信號(hào)。但是,在城鎮(zhèn)作業(yè)時(shí),如果兩點(diǎn)之間有較高的房屋遮擋,即使相距1km也很難進(jìn)行RTK測(cè)量。 </p><p>　　近年來(lái),隨著GPS技術(shù)的不斷完善,儀器制造商競(jìng)相采用先進(jìn)技術(shù),有效地?cái)U(kuò)大了RTK的作業(yè)范圍。例如山東省地質(zhì)測(cè)繪院使用的中海達(dá)9600E雙頻GPS接收機(jī)所采用的RTK技術(shù),通過(guò)對(duì)GPS內(nèi)部處理器、天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的改造以及

13、對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件的完善,采用自適應(yīng)雙頻處理技術(shù),最大限度的利用L1和L2的碼及載波相位觀測(cè)值,在使用25Ｗ電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈傳輸時(shí),其單機(jī)站RTK的覆蓋范圍可達(dá)1250ｋｍ2,即RTK測(cè)量的作業(yè)半徑為20kｍ,且定位精度可達(dá)1cm+1×10-6Ｄ(水平)和2cm+2×10-6Ｄ(垂直)。但是,如果在建筑物或樹(shù)木比較多的地區(qū)作業(yè),移動(dòng)站接收電臺(tái)的信號(hào)會(huì)比較弱且容易失鎖,而且高程精度較差。因此,RTK的作業(yè)半徑控制在10ｋ

14、ｍ以?xún)?nèi)為宜。當(dāng)信號(hào)受影響嚴(yán)重時(shí),還應(yīng)進(jìn)一步縮短作業(yè)半徑,以提高RTK測(cè)量的精度和速度。 </p><p>　　控制點(diǎn)間距離應(yīng)小于RTK有效作業(yè)半徑的2/3倍。為方便對(duì)RTK測(cè)量成果進(jìn)行控制檢核和避免出現(xiàn)作業(yè)盲點(diǎn)，應(yīng)在測(cè)區(qū)內(nèi)環(huán)境不良地區(qū)增設(shè)一些控制點(diǎn)，控制點(diǎn)的選點(diǎn)還要避免無(wú)線(xiàn)電干擾和多路徑效應(yīng)。 </p><p>　　2. 4 RTK測(cè)量中的一般要求 </p><p>

15、;　　為了保證RTK測(cè)量的精度、速度(初始化時(shí)間)和可靠性,除了正確求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、合理設(shè)置基準(zhǔn)站和限制作業(yè)半徑外,在RTK測(cè)量中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn): </p><p>　　(1) 觀測(cè)衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度要高。 </p><p>　　在進(jìn)行坐標(biāo)解算時(shí),所采用的衛(wèi)星數(shù)越多,分布越均勻,則ＰＤＯＰ值越小,RTK的精確性和可靠性越高,且初始化的時(shí)間也越短。因此,一般情況下,在接收衛(wèi)星數(shù)保持5顆以上,

16、且ＰＤＯＰ<6時(shí),才能進(jìn)行RTK測(cè)量。 </p><p>　　(2)作業(yè)員的責(zé)任心要強(qiáng)。 </p><p>　　作業(yè)員的專(zhuān)業(yè)水平、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心對(duì)RTK成果的精確性和可靠性有著嚴(yán)重的影響。作業(yè)時(shí),接收機(jī)的對(duì)中、整平、天線(xiàn)高的量取及輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)及天線(xiàn)高等數(shù)據(jù)的任何誤差,都將影響RTK測(cè)量的全部坐標(biāo)。因此,要求作業(yè)員必須具有強(qiáng)烈的責(zé)任心,認(rèn)真嚴(yán)格地按規(guī)程操作,另外,對(duì)儀器基

17、座和測(cè)桿上的水準(zhǔn)器等必須定期嚴(yán)格校正,以避免系統(tǒng)誤差的影響。 </p><p>　　(3) 觀測(cè)成果要注意復(fù)核。 </p><p>　　RTK測(cè)量具有顯著的實(shí)時(shí)、快捷等優(yōu)點(diǎn),但其初始化(整周模糊值)的置信度通常為95%～99%,且作業(yè)中缺乏檢核條件,個(gè)別點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)粗差。因此,為了保證RTK的實(shí)測(cè)精度和可靠性,作業(yè)中必須注重成果的復(fù)核。成果的復(fù)核分為作業(yè)前復(fù)核和作業(yè)中復(fù)核。作業(yè)前復(fù)核是指在

18、RTK作業(yè)前,先在已知點(diǎn)上檢測(cè),新測(cè)坐標(biāo)與已知坐標(biāo)較差符合要求后,才能進(jìn)行RTK測(cè)量；作業(yè)中復(fù)核一般是指在作業(yè)中采用不同起算點(diǎn)測(cè)定部分重合點(diǎn),或在同一點(diǎn)上采用兩次觀測(cè)法(失鎖或關(guān)機(jī))觀測(cè)。 </p><p>　　(4) 保證測(cè)量精度 </p><p>　　用RTK方法進(jìn)行控制測(cè)量時(shí),應(yīng)采取一定的措施保證測(cè)量精度。為了保證測(cè)量成果的精確、可靠,宜采用多歷元的觀測(cè)結(jié)果；同時(shí),觀測(cè)時(shí)應(yīng)使用三腳架

19、固定移動(dòng)站的天線(xiàn),進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)中、整平,并遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源和大面積的信號(hào)反射物。 </p><p>　　隨著RTK技術(shù)的不斷完善,RTK測(cè)量的初始化速度、成果精度及可靠性會(huì)越來(lái)越高。但是由于受衛(wèi)星信號(hào)、接收機(jī)狀態(tài)、測(cè)站周?chē)h(huán)境及儀器操作的影響,RTK定位有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真,其成果不可能100%的可靠。因此,在作業(yè)中,要根據(jù)RTK技術(shù)的特點(diǎn)及測(cè)區(qū)狀況,采取有效措施,嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè),并加強(qiáng)成果的復(fù)核,以確保RTK

20、成果的精確性和可靠性。 </p><p><b>　　3.展望 </b></p><p>　　隨著我國(guó)綜合國(guó)力的快速增強(qiáng)，全國(guó)測(cè)繪領(lǐng)域迎來(lái)了又一次技術(shù)革命，代表著未來(lái)衛(wèi)星導(dǎo)航定位發(fā)展的方向的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，正在全國(guó)迅猛發(fā)展。建成和在建的區(qū)域性CORS網(wǎng)絡(luò)有：深圳、昆明、廣州、北京、天津、成都、東莞、廣東省、河北省、江蘇省、香港等省區(qū)和城市。GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的出現(xiàn)，