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所屬欄目:電子技術論文 發布日期:2011-08-29 08:20 熱度:
摘要:剖析了RTK技術的基本原理,介紹RTK技術在城市測量中的作業流程,分:析了RTK技術在應用中存在的問題和相應對策,并總結RTK技術發展的前景。
關鍵詞:RTK,技術原理;作業流程
一,技術原理
常規的GPS(GlobalPositioningSystem)測量方法,如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得較高等級的精度,而RTK技術實際上是一種實時動態差分GPS定位技術,是一種能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它采用了載波相位動態實時差分限eal-TimeKinematic)方法。該方法是全球衛星定位系統(GPS)應用的重大里程碑,是GPS測量技術發展的最新形式。RTK系統主要由三大部分組成:一個基準站、若干個流動站和通訊系統。在RTK作業模式下,基準站通過數據鏈將其觀測值(偽距和載波相位觀測值)和測站坐標信息(如基準站坐標和天線高度)一起傳送給流動站,流動站在完成初始化后,一方面通過數據鏈接接收來自基準站的數據,另外自身也采集GPS觀測數據,并在系統內組成差分觀測值進行實時處理,再經過坐標轉換和投影改正,歷時只需幾秒鐘,即可給出實用的厘米級定位結果,極大地提高了外業工作效率。
二、作業淹程
1.1內業準備
在實施RTK外業測量前,應事先測區進行踏勘,根據城市測量的特點完成內業的準備工作。主要包括以下幾個方面的內容:
(1)根據工程項目,設定工程名稱;
(2)主機的參數設置,基準站的數據采樣率一般為4~5s,流動站的數據采樣率一般為1—2s,截止高度角通常先設定為10°;
(3)若已知坐標轉換參數,則輸入手簿,
(4)若無坐標轉換參數,則整理測區的已知控制點資料,控制點盡可能均勻分布在測區,使所測點在已知點的內涵之內,盡可能避免從一端向另一端無限制的外推。控制點所處的位置和周圍的條件應符合GPS作業的要求:
(5)實施工程放樣時,內業輸入每個放樣點的設計坐標,以便野外實時、準確放樣。
1.2求定測區轉換參數
城市測量是在地方獨立坐標系上進行的,這就存在WGS-84坐標和地方獨立坐標系的坐標轉換問題。由于RTK作業要求實時給出當地坐標,這使得坐標轉換工作非常重要。根據總體規劃和工程需要,求定測區轉參數可分為2種情況。
(1)可以對一個大的測區(一個鄉鎮、縣區的一部分等)事先測定轉換參數,在測區內各工程實施RTK作業時直接輸入參數和基準站WGS-84坐標。首先在測區以GPS靜態方式布設均勻分布的高等級GPS控制點,獲得各點的WGS84坐標和地方坐標下的坐標,利用同一點的2種坐標求出轉換參數。在工程應用中,每個點都可安置基準站。
(2)也可以在一個工程中臨時求得轉換參數,但不能在另一個工程中應用。首先在對空視野開闊的地方設立基準站并采集單點定位WGS-84坐標,然后流動站聯測2個以上的地方坐標系下的控制點,求解坐標轉換參數。
1.3基準站的選定原則
數據傳輸系統由基準站發射臺和流動站接收臺組成,它是實時動態測量的關鍵設備。穩定可靠的數據鏈是動態初始化的前提。保持高質量的數據傳輸,可以減少整周模糊度的解算時間,大大提高工作效率,所以基準站的安置是順利實施RTK作業的關鍵之一,基準站安置應滿足下列條件。
(1)基準站可設立在有精確坐標的已知點上,也可設在未知點上,
(2)基準站安置應選擇地勢較高、視空無遮擋、電臺有良好覆蓋域的地方,城市測量首選測區中央的高大建筑物上,
(3)為防止數據鏈的丟失和多路徑效應,周圍應無GPS信號反射物(大型停車場,大型建筑物,車輛擁擠的街區等),200m范圍內無高壓電線、電視臺、無線電發射臺等干擾源:
(4)考慮到南北極附近是衛星的空洞區,電臺的天線應架設在GPS接收機的北方。
1.4RTK施測步驟
野外作業時,基準站安置在選定的控制點上,打開接收機輸入點號、天線高、WGS-84的已知坐標。如果未知WGS-84坐標,則需采集單點定位坐標,設置完畢檢查接收的GPS衛星數≥5顆。設置電臺的通道和靈敏度,檢查電臺發射指示燈是否正常,基準站設置完成。流動站選擇與基準站電臺相匹配的電臺頻率,檢查電臺接收指示燈是否正常,檢查接收衛星顆數≥4顆,流動站可開始測量。先聯測1~2個已知控制點,評定測量精度,滿足設計要求則開始測量任務。實時動態RTK數據處理相對簡單,外業測量采集的實測坐標通過手簿的數據傳輸系統,直接下載到計算機內。經整理、分類、判斷形成文件后直接打印出來。
三RTK實測中注意的問題及對策
RTK技術在城市測量中有廣闊的應用前立觀測的那么在觀測時如何判斷觀測數據的可靠性呢?在開始觀測前先聯測其他已知點進行對比,以確定基準站和流動站各參數設置是否正確,以及數據鏈通訊是否正常。在觀測一段時間或儀器失鎖以及觀測結束前都進行這一檢測,這樣可以有效地判斷儀器是否處于正常狀態,從而確保觀測成果的可靠性。
(2)為提高觀測成果的精度,流動站宜采用三腳架或帶支架的對中桿,這樣流動站天線穩定性好、對中整平誤差小,同時在采集數據時,應等數據跳動變化至設計要求時采集。
(3)RTK作業時,有時會出現數據鏈不穩定的現象。可能是由于流動站附近存在與電臺頻率相同的外界無線電干擾了數據的傳輸這時應通知基準站重新選擇電臺發射頻率,流動站也重新選擇接收頻率,也可能是電臺的電量不足,應及時充電。
(4)在RTK測量過程中,有時會在某個區域或一個時間段里,出現解算時間較長甚至無法獲取固定雙差解的情況。這可能是由于周圍存在如反射性強的建筑物、水面、臨時停車等反射物引起多路徑現象,可選擇復位后重新觀測記錄,也可能沒有足夠的衛星可用或衛星分布不利,可選擇適當提高截止高度角(如10°或15°)或刪星。
(5)在房屋密集區域,為防止由于天空通視條件的限制,RTK無法確定其坐標位置,應采用常規測量方法。
四總結
RTK實時動態測量技術是繼GPS全球定位技術之后,測量領域又一次技術革命。它改變了傳統的測量模式,能夠實時提供厘米級定位精度,在不通視的條件下遠距離傳輸三維坐標。應用于城市測量中,RTK能夠快速準確的布設導線網,彌補由于城市日新月異的發展造成的低等級導線點的毀壞,減輕由于城市高速發展而給測繪人員造成的時間壓力。RTK測量需要的測量人員少、作業時間短,能夠極大的提高工作效率,并且RTK測量成果都是獨立觀測值,不會像常規測量造成誤差積累。隨著RTK技術的日趨成熟,必將更好地服務于城市測量。
文章標題:淺析RTK技術原理及作業流程
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