如何應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪

劉玉慶 叢露滋

摘 要：文章討論RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和制約因素，實(shí)際應(yīng)用中如何應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，以及測(cè)繪中需要注意的地方，如何盡可能的減少測(cè)繪誤差。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；RTK技術(shù)；站點(diǎn)；測(cè)繪

1 RTK定位技術(shù)的測(cè)量原理

RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，其原理是：基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)的把測(cè)量的載波相位觀測(cè)值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等測(cè)量數(shù)據(jù)用無(wú)線電傳輸?shù)竭\(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站點(diǎn)，在流動(dòng)站點(diǎn)通過無(wú)線電接受基站點(diǎn)所發(fā)射的信息，再把載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)的進(jìn)行相應(yīng)的處理，具體就是對(duì)載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，最終得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站點(diǎn)的基線向量，基線向量加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算就可以定位每個(gè)流動(dòng)站點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)和相關(guān)軟件的計(jì)算就可以得到每個(gè)流動(dòng)站點(diǎn)的平面坐標(biāo)X，Y和海拔高度。

2 測(cè)繪工作中應(yīng)用RTK技術(shù)的分析

2.1 RTK定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）定位精度高，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性好，每次測(cè)量都是新的測(cè)量基準(zhǔn)，沒有數(shù)據(jù)誤差積累。其測(cè)量的平面精度和海拔精度能達(dá)到厘米級(jí)。（2）測(cè)量快速，后期的維護(hù)費(fèi)用，工作人員的人力、資金投入低。在一般的地形地勢(shì)條件下，每次站點(diǎn)的架設(shè)都可以測(cè)量完5km半徑的測(cè)繪地區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)所需控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的搬站次數(shù)，操作非常簡(jiǎn)便，在無(wú)強(qiáng)烈的電磁干擾條件下一般幾秒鐘就可以對(duì)一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行定位，測(cè)量速度快，操作人員的操作簡(jiǎn)單，便捷，需要的操作人員少，從而為測(cè)繪工作的順利進(jìn)行節(jié)約了大量資金投入，提高了勞動(dòng)效率。（3）RTK設(shè)備自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測(cè)繪的內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站采用先進(jìn)的軟件控制系統(tǒng)，設(shè)備的自動(dòng)化程度高，可以依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化的運(yùn)行，其測(cè)量數(shù)據(jù)可以連接數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，通過相應(yīng)的軟件設(shè)置就可以得到最終結(jié)果，使得人為操作引起的誤差大大減少，保證了作業(yè)精度。（4）因?yàn)镽TK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間通視，只需要能夠接收到電磁波信號(hào)就可以精確的定位，因此，和傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，其測(cè)量的作業(yè)不受通視條件、能見度、天氣、季節(jié)等因素的影響。在人員難以到達(dá)的地區(qū)，不方便測(cè)量的地區(qū)，只要無(wú)強(qiáng)烈的電磁干擾，其就能測(cè)繪得到有效的數(shù)據(jù)。（5）其后期的工作量減少，因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)一般是數(shù)字式的，配合相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，就可以進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)處理，得到相應(yīng)的結(jié)果，因?yàn)橄到y(tǒng)的集成化極高，所以其操作起來(lái)也非常的簡(jiǎn)便，能最大程度地減少人力，財(cái)力等資源的消耗。

2.2 RTK定位技術(shù)的不足

（1）測(cè)量信號(hào)受衛(wèi)星信號(hào)的影響大，如果測(cè)繪的地區(qū)衛(wèi)星信號(hào)不能覆蓋，或者衛(wèi)星信號(hào)薄弱，就會(huì)使得測(cè)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。（2）受地球電離層的影響大，在白天的時(shí)候，因?yàn)榈厍虻碾婋x層薄弱，就會(huì)使得可以進(jìn)行定位的衛(wèi)星數(shù)量減少，當(dāng)搜星少于5顆的時(shí)候，其測(cè)量就無(wú)法進(jìn)行。在山區(qū)，城市里樓宇布置比較緊密的地區(qū)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)的時(shí)候，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)被大大的減弱，從而導(dǎo)致信號(hào)的丟失嚴(yán)重，使得測(cè)繪工作不能良好的進(jìn)行。（3）相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定性不好。因?yàn)槭切录夹g(shù)的應(yīng)用，所以其運(yùn)行的穩(wěn)定性都有待時(shí)間的考證，其數(shù)據(jù)的測(cè)量因?yàn)槭艿叫l(wèi)星信號(hào)、天氣因素等條件的干擾，所以其數(shù)據(jù)的測(cè)量還是有局限性的。

3 在實(shí)際測(cè)繪過程中應(yīng)該注意的問題

RTK施工測(cè)量作業(yè)模式按實(shí)現(xiàn)手段可分為兩大類：一類是以單基站廣播差分改正信息的常規(guī)RTK模式；另一類是以CORS（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)RTK模式。常規(guī)RTK電臺(tái)作業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，但是其基站需要架設(shè)的地勢(shì)較高，CORS初始化時(shí)間短，作業(yè)范圍大，采用連續(xù)的基站，使得用戶可以隨時(shí)觀測(cè)，使用方便，工作效率大大提高。

一般在使用RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)參考站點(diǎn)的設(shè)置要求如下：（1）參考站位置的選擇必須嚴(yán)格。參考站點(diǎn)周圍應(yīng)視野開闊，上空無(wú)明顯的遮擋物，因?yàn)閰⒖颊窘邮諜C(jī)每次衛(wèi)星信號(hào)失鎖將會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有流動(dòng)站的正常工作。參考站可以為測(cè)區(qū)內(nèi)已知控制點(diǎn)，也可以為根據(jù)用戶需要自由設(shè)站。（2）參考站應(yīng)避開強(qiáng)磁場(chǎng)（如微波塔、通信塔、雷達(dá)、磁鐵礦等大型電磁發(fā)射源）的干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離200米外；另參考站要遠(yuǎn)離高壓輸電線路、通訊線路50米外。（3）在作業(yè)的時(shí)候需要基準(zhǔn)站與流動(dòng)站應(yīng)同步鎖定5顆以上的衛(wèi)星數(shù)，以便于對(duì)信號(hào)的鎖定和接受處理。

參考站的作業(yè)要求：（1）要使得設(shè)備能夠有效的運(yùn)行，使用過程中要注意設(shè)備的使用環(huán)境，不能在暴曬和雨天的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)繪任務(wù)。（2）在使用的過程中，盡可能的避免相應(yīng)的電磁干擾，尤其是手機(jī)，在操作機(jī)器的時(shí)候要關(guān)機(jī)，或者距離相關(guān)設(shè)備100米遠(yuǎn)。（3）參考站要保證良好的電源供應(yīng)，采用12V蓄電池工作，及時(shí)可靠的保證參考站的良好運(yùn)行，如果采用無(wú)線通信模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳時(shí)，要求通訊卡只能進(jìn)行上網(wǎng)，保證卡內(nèi)有足夠的流量，防止外來(lái)電話對(duì)其數(shù)據(jù)的傳輸中斷。

一般在使用RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)流動(dòng)站的要注意以下事項(xiàng)：（1）在開展作業(yè)前，要檢查內(nèi)存卡是否有足夠的容量。（2）保證足夠的電源供應(yīng)。（3）RTK作業(yè)應(yīng)盡量在天氣良好的狀況下作業(yè)，要盡量避免雷雨天氣。夜間作業(yè)因?yàn)殡姶判盘?hào)好所以其測(cè)量精度一般優(yōu)于白天。

4 RTK作業(yè)的工作模式

4.1 快速靜態(tài)測(cè)繪法

在使用這種測(cè)繪方法時(shí)，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)放置，靜止的進(jìn)行觀測(cè)。在測(cè)繪時(shí)，通過對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行同步觀測(cè)，實(shí)時(shí)的對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，從而建立用戶的三圍坐標(biāo)值。采用這種測(cè)繪方法的時(shí)候，一般不用保持對(duì)GPS衛(wèi)星的實(shí)時(shí)跟蹤，定位精度達(dá)1cm。

4.2 動(dòng)態(tài)測(cè)繪方法

與一般的靜態(tài)測(cè)繪方法相比，動(dòng)態(tài)測(cè)繪方法，要求流動(dòng)接收機(jī)首先工作在靜態(tài)測(cè)繪狀態(tài)，首先對(duì)某一點(diǎn)進(jìn)行靜止的觀測(cè)，在系統(tǒng)初始化以后，流動(dòng)的接收機(jī)對(duì)每一個(gè)觀測(cè)站點(diǎn)，靜止的測(cè)試幾個(gè)數(shù)據(jù)，再加上基準(zhǔn)站點(diǎn)的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后求得流動(dòng)站的三維坐標(biāo)，在此方法下進(jìn)行測(cè)繪工作，要求對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤，不能丟失信號(hào)，要求實(shí)時(shí)同步。

5 提高RTK測(cè)繪精度的方法和措施

（1）對(duì)于已知點(diǎn)精度要高一些，且有足夠的精度。（2）對(duì)于已知點(diǎn)，要進(jìn)行多次測(cè)量，點(diǎn)的密度要足夠高。（3）在站點(diǎn)的布局過程中，要充分考慮當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，天氣因素，是否有遮擋物，不能有強(qiáng)烈的電磁干擾，等外圍因素，其作業(yè)半徑要符合RTK的作業(yè)要求，不能盲目的要求過大，損失測(cè)繪精度。（4）電臺(tái)不能放在離GPS接收機(jī)過近的地方，手機(jī)等無(wú)線通信設(shè)備要保持至少30米的距離，電臺(tái)的信號(hào)線和電源線不能過長(zhǎng)，不能卷起來(lái)，否則會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生電感效應(yīng)，從而引起測(cè)繪精度的下降。

6 結(jié)束語(yǔ)

RTK技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于工程測(cè)量及勘察等領(lǐng)域，并已發(fā)展成為一個(gè)真正的三維測(cè)量工具，然而困難地區(qū)獲得初始化問題、高程精度問題仍然是RTK領(lǐng)域還待研究解決的問題，使其實(shí)際應(yīng)用中仍然具有一定的限制性。其具有精度高、速度快、不受氣候條件及通視條件的限制等優(yōu)點(diǎn)，通過以上對(duì)RTK技術(shù)的理論分析和實(shí)際作業(yè)過程中需要注意事項(xiàng)的分析，在實(shí)際的測(cè)繪過程中要想得到良好可靠的測(cè)繪數(shù)據(jù)，就需要在注意一些相關(guān)的工作細(xì)節(jié)，盡可能地消除各種誤差。

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