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    RTK技術運用需注意的一些事項

    2013-07-07 12:32:00 來源: 測繪論壇
    聊聊

      RTK技術近年來發展比較迅速,它在各種控制測量、地形測圖、工程選線及工程放樣中應用廣泛,與常規儀器相比非常明顯地提高了作業效率和作業精度。但在整個GPS應用方面,測量行業始終是一個小分支,測量知識的流通面也非常有限,再加上普通測量員或非測量專業人員普遍對新技術理解不深,在進行GPS測量時,往往會按照培訓人員的要求機械化地去接受,這樣時間一長就會對整個測量工作效率產生影響,GPS的優越性也不能完全被發揮出來。特別是在RTK即將普及的今天,熟練操作RTK在實際應用中顯得尤為重要。
    以南方測繪最新款RTK靈銳S82為例,筆者對主要的RTK作業需注意事項作一下介紹。
    根據RTK的原理,參考站和流動站直接采集的都為WGS84坐標,參考站一般以一個WGS84坐標作為起始值來發射,實時地計算點位誤差并由電臺發射出去,流動站同步接收WGS84坐標并通過電臺來接收參考站的數據,條件滿足后就可達到固定解,流動站就可實時得到高精度的相對于參考站的WGS84三維坐標,這樣就保證了參考站與流動站之間的測量精度。如果要符合到已有的已知點上,需要把原坐標系統和現有坐標系統之間的轉換參數求出。
    在S82應用中,轉換參數大概分為校正參數、四參數、七參數和擬合參數,這些參數全部體現在S82的采集手簿即工程之星上。
      校正參數是一個核心的內容,它是通過一個已知點來校正,求出WGS84坐標系統的坐標值與實際應用坐標值的三維差值,即△X、△Y、△H。校正參數從原理上說參考站每次開機都需要重新校正,如果參考站架設在同一地點,且每次開機發射的WGS84坐標都已經通過設置來固定,那么校正參數就不需要再重新求。工程之星軟件可以設置為參考站發射坐標固定,這種方法因局限于參考站每次只能架設在同一個點上,因此很少采用。所以每次開機校正一次是最常用的方法,這種方法參考站可以在已知點上,也可以在未知點上,但每次都需要一個已知點。如果參考站在已知點,那么流動站可以在任何地方輸入參考站坐標來校正;參考站在未知點,流動站必需到已知點上輸入流動站坐標進行校正。對于參考站在測量中位置不動而偶爾關機的情況(如電瓶電量耗盡),工程之星最近加入了一項自動改正,再次開機時軟件會自動提示參考站坐標已變,選擇重新計算即可繼續使用,不需要再重新校正。可以看到,校正參數只是一個點的三維改正值,它默認了使用點所在的坐標系與WGS84坐標系北方向是一致的,但實際情況并非如此,隨著距離的增大RTK測量結果會和已知坐標系產生越來越大的偏移量,誤差也會越大,所以采用標準坐標系時這種方法僅限于1km左右的測量范圍。當然如果是假定近似直角坐標就沒有這種距離限制,因為通常假定的坐標北方向與WGS84方向是一致的。
    四參數和七參數并不是一個概念,四參數是同一橢球不同坐標系之間的轉換參數,表示為△X、△Y、A(旋轉角)、K(尺度比),七參數是兩個不同橢球之間的轉換參數,表示為△X、△Y、△Z、△α、△β、△γ、△K,三個平移、三個旋轉和一個尺度參數,是不嚴密的。四參數和七參數是不能同時使用的,兩者只能選其一,那么在具體測量時怎么確定這兩種參數是一個關鍵問題。
         RTK直接測量的坐標是屬于WGS84坐標系,我們通常用的是國家標準坐標系統,比如1954年北京坐標系,兩者并不是一個橢球,那么原則上講需要七參數才可以實現兩個橢球的轉換,我們才有可能采集到54坐標。但在不能精確求取七參數的情況下,工程之星是把WGS84的原始經緯度作為北京54的經緯度處理,這樣一來就可以通過采集兩個或兩個以上的北京54已知點來求取四參數。工程之星上提供了兩種求取四參數的方法:一是利用控制點坐標庫,即在未校正的情況下先采集所有已知點的WGS84坐標,再打開控制點坐標庫把相同點在兩套坐標系統內的坐標依次輸入,軟件就會自動計算出四參數并給出點位精度;另一種方法就是利用校正向導的多點校正,多點校正不同于單點校正,單點校正只能在第一個向導點出現時校正,計算出的是上面提到的校正參數,而多點校正則是每個向導點都需進行校正,兩個點以上即可求出四參數,并自動啟用。
    七參數的求解方法一般是靠做控制測量即靜態測量。S82靜態測量的數據導入平差軟件進行處理后,軟件會自動求出七參數,在做RTK測量時可以直接輸入使用。七參數相對于四參數來說可以認為是更準確、精度更高,有條件的話盡量使用七參數。
    擬合參數是指高程擬合參數,在需要高精度的正常高高程值時,用RTK測量必須合理地求解高程擬合面,這樣才能滿足一般作業要求。GPS靜態測量高程最高可以達到三等水準的精度,做RTK時為四等或四等以外,它的前提是必須有高精度的高程擬合面。求擬合參數實際上就是求一個區域高程異常的過程,S82的工程之星提供了計算高程擬合參數的方法,在利用控制點坐標庫求四參數時,如果帶有高程的已知點個數達到6個或更多,那么軟件會另外計算高程擬合參數并自動啟用。
    以上是求參數的方法,在實際工作中,轉換參數是一個很重要的問題,所以一定要正確求取,最好留一些點進行檢查,以實時把握參數的精度。具體求參數時主要是對已知點的要求比較多,有以下幾個方面:
         1、控制點的數量應足夠。一般來講,平面控制應至少三個,高程控制應根據地形地貌條件,數量要求會更多(比如6個或以上)以確保擬合精度要求。
         2、控制點的控制范圍和分布的合理性。控制范圍應以能夠覆蓋整個工區為原則,一般情況下,相鄰控制點之間的距離在3km-5km,所謂分布的合理性主要是指控制點分布的均勻性,當然控制點是越多越好。
         3、已知點少時,點位決定精度。如果只有兩個點情況下,兩已知點距離不應太近,一般情況下作用范圍不應超過兩點距離的1.5倍;另外兩已知點也不應在象限方向上,即不應在東西或南北方向,應存在一定的偏角。
         4、控制點精度應統一。用于求參數的控制點應是經過統一平差的點。
    有很多用戶在沒有已知點的情況下一般采用假定坐標,那么這種情況只需假定一個已知點校正即可,任意選坐標系統,注意輸入中央子午線時要輸入測區范圍的平均經度,這樣不會產生太大的投影變形,與常規測量儀器方便聯測。此種情況一般不應采取全站儀定向方法,因為全站儀定向存有偏差,必須求出四參數才行,而且這種參數一般精度不高。所以,在進行GPS測量時,假定坐標只能取一個。
    此外,注意S82的狀態及工程之星的文件類型,對用戶來講有很大的幫助。
         1、架設S82參考站時,一定要注意電瓶的正負極,先聯接電瓶端,檢查無誤后再聯接主機和電臺。
         2、參考站狀態指示。主機上面的指示燈,一般只需看前兩個,RTK模式正常工作應為:STA燈1秒間隔閃爍表示,DL燈5秒間隔連續閃爍兩次;電臺指示燈正常應為:通道正常顯示,TX燈1秒間隔閃爍。
         3、流動站狀態指示。主機上面的指示燈,RTK模式正常工作應為:STA燈1秒間隔閃爍表示,DL燈1秒間隔閃爍;手簿正常工作狀態:工程之星常規界面,下方顯示點位信息,有點號、坐標、精度及衛星狀況,左上角有電臺通道(與參考站一致)及信號強度指示條。
    以上三點是正常工作的前提,如果測量中間出現問題,要根據狀況來判斷原因。比如工程之星下方顯示無數據,那就表示手簿與流動站沒有聯接,熱啟動手簿重新聯接即可;通道號沒顯示或顯示與參考站不一致的通道號,用電臺設置切換到需要的通道即可。在真正測量時,工程之星提示的狀態一定要達到固定解,而且藍牙不應離流動站太遠,正常情況是顯示的坐標更新率應1秒1次。
    另外,工程之星的作業是以工程文件來管理的,每個工程對應一個文件夾,而其后綴為INI文件,調用工程其實就是調用INI文件;相應的工程里面存有橢球信息、所有參數信息。工程文件夾下面可以建立文件,這些文件其中主要的有DAT文件,是用來存儲坐標的。一個測區可以只建一個工程,求出參數后在此工程下面每天可以新建一個文件,測量時利用校正向導求校正參數即可。當然始終用一個工程一個文件也可以,但由于手簿內存有限,文件如果存的點多運行起來速度就會減慢。如果外業測量時求不出校正參數而需要后處理的話,參考站每次開機盡量都用一個新的工程和新的文件來采集,且每次要聯測至少一個已知點,在內業處理時可以根據已知點將數據改正過來。
         RTK測量技術還有很大發展空間,操作方**越來越簡單,但是要更好的應用RTK技術,還是要測量人員親身體會其原理及性能,對各種情況做到心中有數,這樣才能有效地保證RTK測量精度,提高作業效率。

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