|
RTK在現(xiàn)代測(cè)繪中的實(shí)踐與探索
許月琴（無錫市測(cè)繪院有限責(zé)任公司，江蘇無錫，214031）
摘 要：測(cè)量科技如今正在快速發(fā)展中，全球定位系統(tǒng)GPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工作和生活中?？茖W(xué)在進(jìn)步，現(xiàn)在RTK測(cè)量技術(shù)憑借它的實(shí)時(shí)性和高效性在實(shí)踐中也普及起來了。GPS RTK技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，它的接收設(shè)備也已經(jīng)被市場(chǎng)化。但是在發(fā)展其高效率、高精度、可靠性的巨大優(yōu)勢(shì)的同時(shí)還需要我們不斷探索來克服其自身的盲點(diǎn)和局限性，充分發(fā)揮它的功能。
關(guān)鍵詞：RTK技術(shù)；實(shí)時(shí)；控制測(cè)量
中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：
RTK是Real Time Kinematic的簡(jiǎn)稱，即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的已被常用的GPS測(cè)量方法，與以往的事后進(jìn)行解算來獲取信息的精度不同，RTK在野外實(shí)時(shí)可精確到厘米級(jí)定位精度，因?yàn)樗捎玫氖禽d波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分法。極大的提高了地形測(cè)圖和工程放樣等測(cè)繪工作的效率。因此對(duì)RTK的應(yīng)用、研究與探索現(xiàn)在已經(jīng)被越來越多的測(cè)繪人員重視了。
1、RTK的原理概述
RTK是高精度的GPS測(cè)量，它的技術(shù)采用的是載波相位觀測(cè)值來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位。接收信號(hào)需要一個(gè)基準(zhǔn)站和一個(gè)流動(dòng)站還有GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站上的接收機(jī)器接收到GPS信號(hào)后將其觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到的值即GPS差分改正值，將此值立刻以無線電數(shù)據(jù)的形式提交到流動(dòng)站上的幾臺(tái)接收器，這樣就可以精確觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置及精度，歷時(shí)不到一秒鐘。因此不管流動(dòng)站是靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都可以經(jīng)過差分改正來測(cè)得準(zhǔn)確實(shí)時(shí)位置。RTK技術(shù)不僅可以提供出測(cè)站點(diǎn)的詳細(xì)三維定位結(jié)果，而且定位達(dá)到了厘米級(jí)精度。測(cè)量可在固定點(diǎn)上進(jìn)行初始化之后轉(zhuǎn)入動(dòng)態(tài)或者在動(dòng)態(tài)下開機(jī)作業(yè)，在動(dòng)態(tài)的環(huán)境中求解，分每個(gè)歷元來實(shí)時(shí)處理，要流動(dòng)站給出厘米級(jí)定位結(jié)果就要利用多于四顆的衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤或者幾何圖形。在測(cè)繪生產(chǎn)作業(yè)中，要保證RTK測(cè)量正常有序進(jìn)行并且得到良好的控制質(zhì)量，就必須要掌握RTK運(yùn)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，解決可能出現(xiàn)的問題。
2、RTK技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用
RTK最主要的技術(shù)是處理數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，由于在定位時(shí)基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)給流動(dòng)站接收機(jī)的數(shù)據(jù)量很大，因此一般都要求9600的波特率?，F(xiàn)在的RTK技術(shù)發(fā)展為WADGPS即廣域差分系統(tǒng)，在一些城市慢慢建立起CORS系統(tǒng)后。RTK的測(cè)量范圍也逐漸變廣。也不再使用電臺(tái)傳輸而是GPRS和GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸，這樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎头秶仓苯犹岣吡恕，F(xiàn)在RTK主要應(yīng)用在控制測(cè)量、碎部測(cè)量、點(diǎn)放樣、房屋軸線放樣、建筑物規(guī)劃放線、地籍測(cè)繪等。
2.1 控制測(cè)量
三角點(diǎn)、導(dǎo)線網(wǎng)、像控點(diǎn)測(cè)量，大量的時(shí)間與人工是在過去的工程控制測(cè)量中必須付出的，而且測(cè)量出來的結(jié)果也是誤差較大，受視野局限性大，測(cè)量精度分布不均勻。再后來用的GPS靜態(tài)測(cè)量或者偽動(dòng)態(tài)方法又缺乏實(shí)時(shí)定位的特點(diǎn)，遇到不合格的測(cè)量返工重測(cè)的也比較常見。發(fā)展至今的RTK技術(shù)的控制測(cè)量在滿足精度要求的同時(shí)，還可以實(shí)時(shí)定位，不需要不停地觀測(cè)，控制測(cè)量變的易操作了。
2.2 地形測(cè)圖
在測(cè)區(qū)先建立圖根控制點(diǎn)，然后架上全站儀或者經(jīng)緯儀外加小平板來測(cè)圖，是過去舊的測(cè)地形圖的方法。后來發(fā)展到利用大比例尺測(cè)圖軟件進(jìn)行測(cè)圖，這是建立在外用全站儀和電子手薄配合地物編碼。最近開始使用的是外業(yè)電子平板測(cè)圖。這些方法都有一定的缺點(diǎn)，不僅需要至少兩到三人來操作，而且還要在測(cè)站上測(cè)四周的地貌，然后再進(jìn)行拼圖，精度不合格時(shí)還需返測(cè)?，F(xiàn)在使用RTK技術(shù)，在作業(yè)時(shí)，只需一人攜帶儀器到需要測(cè)的碎部點(diǎn)測(cè)圖，由專業(yè)的軟件接口導(dǎo)出地形圖，不需要點(diǎn)間通視便可測(cè)得實(shí)時(shí)點(diǎn)位精度。目前，RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用在水域測(cè)量、管線測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)量等方面。測(cè)量過程可以縮短到幾秒幾分鐘
2.3 放樣
放樣即采用儀器把人設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位在實(shí)際的地方上標(biāo)注出來，放樣同樣有自己的發(fā)展進(jìn)步階段。不管是經(jīng)緯儀交會(huì)放樣還是全站儀邊角放樣都需要兩至三個(gè)人在放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí)來回移動(dòng)目標(biāo)，在這種操作過程中也麻煩多多，受點(diǎn)間通視影響，效率低。而采用RTK技術(shù)，工作人員只需要將設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位輸入到電子手薄中，GPS接收器就可以告之放樣點(diǎn)的位置。RTK放樣主要有7步：1、測(cè)前準(zhǔn)備；2、站的架設(shè)；3、建立新工程；4、輸入放樣點(diǎn)；5、測(cè)量校正；6、放樣點(diǎn)；7、數(shù)據(jù)檢查。整個(gè)操作不僅方便，參與的勞動(dòng)力少，而且精度高。
3、RTK的研究與探索
3.1 RTK應(yīng)用局限性與解決辦法
RTK技術(shù)應(yīng)用中有一定的不穩(wěn)定性，要先了解它的局限性產(chǎn)生的原因才能保證RTK測(cè)量準(zhǔn)確。
從前面的RTK工作原理可以知道，RTK技術(shù)依靠的是GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)源于兩萬多公里高空之上。該信號(hào)有頻率高、信號(hào)弱、易受干擾阻擋的特點(diǎn)。因此GPS接收器和衛(wèi)星之間有許多不可預(yù)測(cè)的障礙繼而對(duì)測(cè)量造成一些不良影響。在房屋內(nèi)也會(huì)屏蔽掉GPS，所以室內(nèi)一般不能使用RTK。在天空中有5顆分布適當(dāng)?shù)男l(wèi)星的情況下，便可精確定位。在有障礙的地區(qū)做RTK測(cè)量，只要可以觀測(cè)到5顆以上的衛(wèi)星，就有可能成功測(cè)量。
另一方面，由于GPS信號(hào)源覆蓋不全也會(huì)產(chǎn)生一些隨機(jī)的錯(cuò)誤假值，再加上數(shù)據(jù)鏈傳輸時(shí)會(huì)受到城市里高大建筑或者高大山體的干擾，削弱信號(hào)影響作業(yè)半徑。所以需要解決的問題還有許多，在測(cè)量前要進(jìn)行一定的測(cè)量控制方法。
在實(shí)際作業(yè)中，避免誤差常用的方法為：a.已知點(diǎn)檢核比較法、b.重測(cè)比較法、c.電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法、d.提高基準(zhǔn)站布置點(diǎn)。a方法就是將測(cè)出的已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)檢測(cè)比較，改正其中隱藏的問題。b方法需要重新測(cè)已經(jīng)測(cè)過的點(diǎn)，沒有問題的情況下再進(jìn)行RTK測(cè)量，這種方法可解決因信號(hào)源隨機(jī)產(chǎn)生假值的問題。c方法要求多個(gè)基準(zhǔn)站用不同的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，而流動(dòng)站這邊接收基準(zhǔn)站發(fā)來的改正數(shù)據(jù)就要用變頻開關(guān)選擇性的分別接收，也就是說，只要有兩個(gè)以上結(jié)算結(jié)果就可以判斷其正誤。d方法主要是為了加大作業(yè)的有效半徑，將基準(zhǔn)站布置在檢測(cè)區(qū)最高點(diǎn)可以避免周圍的電磁波干擾，最好是在平頂樓房的房頂，這樣視野才開闊。
3.2 RTK的未來推廣方向
GPS RTK的一大發(fā)展熱點(diǎn)就是“雙星系統(tǒng)”，也就是說它可以接收14-20顆衛(wèi)星，這樣RTK技術(shù)就可以有更強(qiáng)的抗干擾，使測(cè)量到厘米級(jí)精度用更短的時(shí)間。
另一大熱點(diǎn)就是虛擬參考站，主要是關(guān)于RTK技術(shù)的可靠性和初始化時(shí)間的縮短，未來可以取消基準(zhǔn)站，平面位置精度達(dá)1-2cm。
4、總結(jié)
如今的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航是國際八大無線產(chǎn)業(yè)之一，是全球發(fā)展最快的三大信息產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)在測(cè)繪的主要技術(shù)手段。RTK實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，主要在野外作業(yè)時(shí)更加方便。RTK的主要技術(shù)特點(diǎn)為：工作效率高、定位精度高、全天候作業(yè)、測(cè)量自動(dòng)化和集成化程度高、操作簡(jiǎn)單易于使用，所以才引來各地形測(cè)繪人員的青睞。但RTK技術(shù)也有著自己的缺陷，要精確測(cè)出目標(biāo)的位置、境界、面積就要不斷探索克服它的缺陷，取利避害才能使它更廣泛更充分的利用，為科學(xué)社會(huì)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 李維成,李麗,徐衛(wèi)東;GPS RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法[J];本溪冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào);1999年01期
[2] 達(dá)多雙;田世順;控制測(cè)量中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用[J];地礦測(cè)繪;2006年01期
[3] 馬永來,宋海松,弓增喜;RTK測(cè)高試驗(yàn)與精度分析[J];人民黃河;1999年06期
[4] 蔡文惠;謝峰震;RTK技術(shù)實(shí)際應(yīng)用優(yōu)劣及其質(zhì)量控制探討[J];科技資訊;2006年36期
RTK in modern surveying and mapping of the practice and exploration
Xuyueqin(Wuxi Surceying & Mapping Institute Co.,Ltd., Wuxi Jiangsu ,214031)
Abstract Measuring technology now is fast development; global positioning system has been used widely in GPS work and life. In the progress of science and technology, now RTK measurement of real-time and efficiency in practice also slowly universal up. GPS RTK technology has more and more mature, it has also been receiving equipment market. But in the development of its high efficiency, high precision and reliability of the great advantage and at the same time we need to continuously explore to overcome its own blind spots and limitation, and give full play to its function.
Keywords RTK technology; Real-time; Control measure
|