任意設(shè)基站RTK測量與傳統(tǒng)RTK測量比較研究

范文濤 羅致

摘 要：文章以RTK接收機設(shè)站方式的變化為研究對象，比較了傳統(tǒng)的基站設(shè)置方式和最新的基站設(shè)置方式，評價了最新的基站設(shè)置方式的合理性。最終通過實驗分析和理論推導(dǎo)證明了任意設(shè)基站RTK的可行性，其精度可以滿足要求，而且使用更加方便。

關(guān)鍵詞：RTK；坐標(biāo)較差；基準(zhǔn)站

1 引言

RTK（Real Time Kinematic） 實時動態(tài)測量系統(tǒng)，它是在基準(zhǔn)站安設(shè)一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實時地發(fā)送給用戶觀測站。

基本思路：本設(shè)計將從RTK基準(zhǔn)站的設(shè)置上入手，綜合考慮儀器本身的性質(zhì)，地形的差異，已知點的分布和氣候的變化等諸多因素的影響，以實驗為依托，對比任意設(shè)基站RTK測量與傳統(tǒng)RTK測量，并從實驗的數(shù)據(jù)入手，在數(shù)據(jù)的比較中找出兩種設(shè)基站方法的自身所存在的優(yōu)缺點，進(jìn)行歸納總結(jié)。

2 RTK測量方法

2.1 傳統(tǒng)RTK測量

將RTK基準(zhǔn)站在位置較高、信號較好的任意位置設(shè)置，用RTK流動站到三個已知控制點上進(jìn)行點矯正，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后再用RTK流動站對布設(shè)好的碎部點逐個進(jìn)行測量，記錄觀測數(shù)據(jù)，標(biāo)清點號，注意點號與數(shù)據(jù)的對應(yīng)。

2.2 任意設(shè)基站RTK測量

在完成傳統(tǒng)RTK測量之后，將基準(zhǔn)站變換位置，重新整平，不進(jìn)行點矯正，而是用RTK流動站到一已知點上進(jìn)行檢測，確認(rèn)數(shù)據(jù)誤差在允許范圍內(nèi)后，即對碎部點進(jìn)行測量并記錄觀測數(shù)據(jù)。

3 實驗數(shù)據(jù)

3.1 傳統(tǒng)設(shè)基站RTK測量結(jié)果（見表1）

3.2 任意設(shè)基站RTK測量結(jié)果（見表2）

表1 傳統(tǒng)設(shè)基站RTK測量結(jié)果 表2 任意設(shè)基站RTK測量結(jié)果

3.3 實驗數(shù)據(jù)處理分析

表3 傳統(tǒng)設(shè)基站RTK測量點坐標(biāo)與任意設(shè)基站

RTK測量點坐標(biāo)較差

從上表的數(shù)據(jù)中可以看出，兩者X方向較差絕對值最大為32mm，最小為7mm；Y方向較差絕對值最大為41mm，最小為6mm；Z方向較差絕對值最大為42mm，最小為7mm。數(shù)據(jù)中反映出來的兩種RTK測量方法對同一點的測量結(jié)果并無很大差異。

4 基準(zhǔn)站位置的變化和測量點坐標(biāo)之間的關(guān)系

4.1 基準(zhǔn)站與流動站的關(guān)系

基準(zhǔn)站把接收到的衛(wèi)星信息和基準(zhǔn)站信息傳遞到流動站，流動站同時接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站傳送的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在流動站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)站信息傳到控制器內(nèi)，并將基準(zhǔn)站的載波觀測信號與本身接收到的載波觀測信號進(jìn)行差分處理，即可實時求解得出兩基站間的基線值，從而求出未知點的坐標(biāo)。

4.2 基準(zhǔn)站位置的變化造成的影響

由于基準(zhǔn)站位置發(fā)生改變，而流動站測量的碎部點的點位未發(fā)生改變，這就會使其間的基線必發(fā)生以流動站為中心的偏轉(zhuǎn)，若基準(zhǔn)站的信息不變，則這種基線的偏轉(zhuǎn)勢必會造成測量碎部點坐標(biāo)值的改變?；鶞?zhǔn)站位置的變化必然導(dǎo)致其傳遞給流動站的信息的變化，因此待測碎部點在基準(zhǔn)站位置改變前后，由動態(tài)接收機測量的兩個坐標(biāo)值之間，就存在著兩個變量，其內(nèi)在聯(lián)系，由上述這兩個變量決定。

在這兩個變量中，基準(zhǔn)站位置的變化決定著基準(zhǔn)站與流動站間基線值的變化，是影響測量點坐標(biāo)值的根本因素。雖然基準(zhǔn)站的移動，發(fā)生于碎部點測量，這時轉(zhuǎn)換參數(shù)已經(jīng)求完，但這還是對參數(shù)造成了影響，而基準(zhǔn)站的移動是水平方向上和豎直方向上的移動，并未涉及到旋轉(zhuǎn)和比例縮放，所以平移參數(shù)？駐X、？駐Y、？駐Z會有所改變。由于流動站是以基準(zhǔn)站為基準(zhǔn)，通過基準(zhǔn)站的信息及其間的基線值為已知數(shù)據(jù)來求解其所測碎部點的坐標(biāo)值，因此流動站所測碎部點坐標(biāo)必然也會隨著基準(zhǔn)站有所移動，并以基準(zhǔn)站相同的位移矢量進(jìn)行偏移。

此時，第二次設(shè)基站時，到一個已知點上進(jìn)行點校正的作用就凸現(xiàn)出來。已知點的三維坐標(biāo)剛好可以對三個方向上的平移進(jìn)行修正，這樣參數(shù)恢復(fù)了正確，就可以進(jìn)行下面的測量了。

4.3 實驗數(shù)據(jù)反映的情況

從表1與表2的對比及表3的比較結(jié)果中可以看出，兩種設(shè)基站方式對相同碎部點測量的較差大多分布在-20～20之間，超過4cm的較差極少，較差范圍較小，波動情況相對穩(wěn)定，從數(shù)據(jù)上說明了任意設(shè)基站RTK測量的可行性。

5 結(jié)束語

通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和理論上的推導(dǎo)，并以此為手段比較研究在這兩種設(shè)基站方式下RTK測量的優(yōu)缺點，并最終確定了任意設(shè)基站RTK測量的可行性和使用條件，這為以后在生產(chǎn)實踐中決定采取何種設(shè)基站方式提供依據(jù)。

控制點圈定的實驗區(qū)范圍很大，但是由于人員、經(jīng)費、時間、GPS電臺等因素的限制，碎部點只能布設(shè)在相對狹小的范圍內(nèi)，而且點數(shù)也不十分的多，對實驗的結(jié)果造成了一定的局限性；為了使基準(zhǔn)站與流動站間的電臺信號保持暢通，基準(zhǔn)站設(shè)在樓頂，這使基準(zhǔn)站的移動范圍大大縮小，兩種測量方法的基站位置過于接近會減小測量結(jié)果的差異性。

綜上所述，任意設(shè)基站RTK測量方式的精度雖稍遜色于傳統(tǒng)RTK測量，但是依然滿足要求，而且使用起來更加方便，在實際的測量任務(wù)中，這種方法更便捷、更高效，更能發(fā)揮RTK實時動態(tài)定位的特點和優(yōu)勢。

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