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南方rtk测量教程_浅谈RTK测量工作流程及注意事项

英语写作素材 时间:2018-12-28

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  【摘 要】本文着重对RTK测量的工作原理作业流程作了详细的阐述,简单的介绍了RTK技术的主要应用,分析了应用中体现出RTK的优缺点,提出了应用中应当注意事项。
  RTK(Real Time Kinematic)测量系统是GPS测量技术与数据传输技术构成的组合系统。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测,RTK定位技术就是基于载波相位观测的实时动态定位技术,它能够实时快速地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。
  1.RTK工作流程
  在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测的星历数据传送给流动站。流动站通过数据链接收来自基准站的数据,同时采集GPS观测数据,并在系统内进行实时处理,给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。载整周末知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持5颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。
  RTK工作过程中的坐标转换
  由于GPS所采用的坐标系为WGS-84,而在中国所采用的坐标系包括BJ-54,GJ-80,以及一些地方坐标系统如深圳独立坐标,等等,因此在RTK的工作过程中,坐标转换成为其重要的一环。
  其转换方法主要分为三种(三参数、四参数、七参数)。
  三参数法:即两空间三维直角坐标系之间的平移参数、DX、DY、DZ。要求: 一个BJ-54或GJ-80坐标起算点。该方法主要用于精度要求不高的水上定位测量,地形测量,或只有一个已知点的情况,精度随着移动站距离的增加变大, 一般三公里内精度优于5CM。具体作业方法为:将基准站架设于开阔,无干扰的已知点上,设置--基准站―输入已知点的当地坐标―选择单点定位求解近似七参数,即可。移动站即可接收到标准的BJ-54或GJ-80坐标。
  四参数法:又称高程拟合法,即两平面坐标系之间的平移,旋转,缩放参数DX、DY、α、κ。要求:至少两个任意同一坐标系的坐标(通用方法)该方法适用于普通的工程测量,工程放样。具体作业方法为:将基准站架在测区中央开阔处,移动站在窄带固定解状态下,测出两组已知点的原始坐标,手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标。
  七换参数法:即两空间三维直角坐标系之间的平移,旋转、缩放、参数、DX、DY、DZ、δx、δy、δz、k。要求: 三个BJ-54或GJ-80坐标起算点.该方法主要用于精度要求较高的控制测量,地形测量,施工放样,作用范围相对较大的情况。其作业方法为:将基准站架设于开阔,无干扰的已知点上,移动站在窄带固定解状态下,测出三组已知点的原始坐标,手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标。
  2.RTK技术主要应用范围
  (1)测图根点(精度均匀,效率高)
  (2)地形测图 (效率高,一人即可操作)
  (3)工程放样(实时显示位置信息,可进行复杂的线路测量,只需要输入线路要素即可生成复杂的道路曲线)
  (4)无验潮测水深:水下地形测量随着RTK技术的出现,使得水上测量采用GPS无验潮测量方式工作(RTK方式)成为可能。采用此种方式不仅可以避免定位系统和测深系统之间的延迟误差,而且由于无验潮,使得内业处理更简单、方便 。
  3.RTK技术在应用中体现出的优缺点
  3.1优点
  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10km半径的测区,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。
  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10km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
  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”,因此,和传统测量相比,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,它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
  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。
  3.2缺点
  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。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。
  天空环境影响。白天中午,受电离层干扰大,共用卫星数少,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。在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量,上午11点之前和下午3:30分之后,RTK测量结果准而快,而中午时分,很难进行RTK测量。可见选择作业时段的重要性。
  数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑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。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。(用GPRS通信不存在上述问题)
  高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确,但我国现有的高程异常图在有些地区,尤其是山区,存在较大误差,在有些地区还是空白,这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难,精度也不均匀。
  电量不足问题。RTK耗电量较大,需要多个大容量电池、电瓶才能保证连续作业,在电力供应缺乏的偏远作业区受到限制。(用GPRS通信不存在上述问题)
  精度和稳定性问题。RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪,特别是稳定性方面,这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故,要解决此类问题,要在布控制点时多布置一些“多余”控制点,作为RTK测量成果质量控制的检核点。
  4.应用中的注意事项
  (1)让客户提供控制点的时候最好是三个点以上,两个点很容易出问题,并且高程不易控制,而且有多余点就可以进行检核。
  (2)选择地方架设基准站最主要的是看周边环境时候开阔、有没有大面积水源、有没有大功率的发射设备,如移动或者联通的基站、地势是否比较高等因素进行综合考虑。
  (3)在架设基准站的时候要考虑到电台的信号能够覆盖到整个测区。
  (4)在作业前要仔细的检查电瓶的电量,否则可能导致工作中电量不足。
  (5)在作业前要检校基座,否则整平和对中的误差会对测量的结果有很大的影响。
  (6)如果是用 GSM/GPRS作业的时候,在作业前要检查卡内的余额。
  (7)在做控制点测量的时候一定保持对中和水平,控制点联测的精确度对测量结果的影响比较大。

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