淺談rtk測量中的關(guān)鍵技術(shù)

1、<p>　　淺談RTK測量中的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　摘要：目前,實時動態(tài)測量技術(shù)(RealTimeKinematic,簡稱RTK)以其實時、高效、不受通視條件限制等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于工程控制測量、像片控制測量、施工放樣測量及地形碎部測量等諸多方面,倍受用戶青睞。但是,相對于GPS靜態(tài)測量,RTK的實時性也給測量人員提出了更高的要求。因為RTK測量缺少必要的檢核條件,作業(yè)時如果操作失誤或某些技術(shù)問

2、題處理不當(dāng),都將會給測量成果帶來嚴(yán)重影響。因此,及時了解RTK的技術(shù)特點及提高RTK測量成果精度的關(guān)鍵技術(shù),對RTK測量將大有裨益。 </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>　　中圖分類號：[TU198+.2]文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p>　　1. RTK測量技術(shù)簡介 </p><p>　　RTK的原理RTK的工作原理是將一臺接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺或幾臺接收機(jī)置于載體（稱為流動站）上，基準(zhǔn)站和流動站

6、同時接收同一時間相同GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準(zhǔn)站所獲得的觀測值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個改正值及時地通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺傳遞給共視衛(wèi)星的流動站以精化其GPS觀測值，得到經(jīng)差分改正后流動站較準(zhǔn)確的實時位置。且整個測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器（如全站儀）不可比擬的優(yōu)點。 </p><p>　　2. RTK測量的關(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)后處理時進(jìn)行的。而對于RTK測量,要求實時得出待測點在實用坐標(biāo)系1980年西安坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系或地方獨立坐標(biāo)系等中的坐標(biāo),因此,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題就顯得尤為重要。 </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)，然后通過平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，求得WGS-84平面坐標(biāo)與獨立坐標(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對應(yīng)的克氏橢球或西安80對應(yīng)的1975國際橢球）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)出的信號到接收機(jī)接收,中間要經(jīng)過電離層、對流層以及來自多方面的干擾,其信號

10、一般十分微弱,通常只有-50～-180dB。同時,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、尋呼臺發(fā)射塔、變電站、高壓線、電視臺等);同時,為了減少多路徑效應(yīng)的影響,基準(zhǔn)站周圍應(yīng)無明顯的大面積的信號反射物(如大面積水域、大型建筑等);另外,要求基準(zhǔn)站電臺天線和移動站天線之間無大的遮擋物(如高層建

11、筑物、高山等),且天線應(yīng)盡量設(shè)置高一些,以提高數(shù)傳電臺的傳輸距離。 </p><p>　　2. 3 作業(yè)半徑的限制 </p><p>　　移動站離開基準(zhǔn)站的最大距離稱作RTK的作業(yè)半徑,它的大小取決于基準(zhǔn)站電臺信號的傳輸距離,且對RTK測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)鏈電臺多為美國ＰＣＣ公司的35Ｗ(基準(zhǔn)站)

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

13、對實時數(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值,在使用25Ｗ電臺進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈傳輸時,其單機(jī)站RTK的覆蓋范圍可達(dá)1250ｋｍ2,即RTK測量的作業(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,如果在建筑物或樹木比較多的地區(qū)作業(yè),移動站接收電臺的信號會比較弱且容易失鎖,而且高程精度較差。因此,RTK的作業(yè)半徑控制在10ｋ

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

15、;　　為了保證RTK測量的精度、速度(初始化時間)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測量中還應(yīng)注意以下幾點: </p><p>　　(1) 觀測衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度要高。 </p><p>　　在進(jìn)行坐標(biāo)解算時,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,才能進(jìn)行RTK測量。 </p><p>　　(2)作業(yè)員的責(zé)任心要強(qiáng)。 </p><p>　　作業(yè)員的專業(yè)水平、經(jīng)驗和責(zé)任心對RTK成果的精確性和可靠性有著嚴(yán)重的影響。作業(yè)時,接收機(jī)的對中、整平、天線高的量取及輸入已知點坐標(biāo)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)及天線高等數(shù)據(jù)的任何誤差,都將影響RTK測量的全部坐標(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,對儀器基

17、座和測桿上的水準(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) 觀測成果要注意復(fù)核。 </p><p>　　RTK測量具有顯著的實時、快捷等優(yōu)點,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,個別點可能會出現(xiàn)粗差。因此,為了保證RTK的實測精度和可靠性,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,先在已知點上檢測,新測坐標(biāo)與已知坐標(biāo)較差符合要求后,才能進(jìn)行RTK測量；作業(yè)中復(fù)核一般是指在作業(yè)中采用不同起算點測定部分重合點,或在同一點上采用兩次觀測法(失鎖或關(guān)機(jī))觀測。 </p><p>　　(4) 保證測量精度 </p><p>　　用RTK方法進(jìn)行控制測量時,應(yīng)采取一定的措施保證測量精度。為了保證測量成果的精確、可靠,宜采用多歷元的觀測結(jié)果；同時,觀測時應(yīng)使用三腳架

19、固定移動站的天線,進(jìn)行嚴(yán)格的對中、整平,并遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源和大面積的信號反射物。 </p><p>　　隨著RTK技術(shù)的不斷完善,RTK測量的初始化速度、成果精度及可靠性會越來越高。但是由于受衛(wèi)星信號、接收機(jī)狀態(tài)、測站周圍環(huán)境及儀器操作的影響,RTK定位有時會出現(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)的特點及測區(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>　　隨著我國綜合國力的快速增強(qiáng)，全國測繪領(lǐng)域迎來了又一次技術(shù)革命，代表著未來衛(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)，