RTK技術在測量中的應用及相關注意問題的探討
2013-12-12 18:05:34 來源: 測繪論壇 作者：
摘要：隨著GPS技術的不斷發(fā)展，其應用已遍及各種測量領域，特別是GPS實時動態(tài)差分RTK技術的迅速發(fā)展和完善在常規(guī)測量領域里得到了越來越廣泛的應用。
關鍵詞：GPS RTK 測量技術
一、RTK在測量工作中的應用
1.用于工程放樣測量
首先確定控制點及其坐標系、坐標轉換參數(shù)的求解方法。把放樣點的坐標或線及樁號成批地存入掌上電腦RTK手簿中。選擇地勢高、無干擾、寬闊的已知點架設基準站，設置好基準站，使接收機至少能收到5顆以上衛(wèi)星，數(shù)據(jù)鏈發(fā)射正常，測量人員設置好流動站，在快速初始化完成后可以開始作業(yè)。從RTK手簿中讀取當前測量點距放樣點或線的縱橫坐標差Dx、Dy、S以及方位，并以圖形方式顯示出來，同時顯示測量的點位精度水平，當精度水平達到期望值時可結束該點的放樣，操作起來比較直觀、方便。采用RTK放樣，單人就可以作業(yè)，工作效率很高。同時，作業(yè)時不必布測常規(guī)的導線，節(jié)省了大量的人力，在道路條件差的地方相當方便。如在某廠區(qū)的道路放樁中，該地區(qū)灌木、小葉樹密度高，如果用全站儀放樁，必須花費大量的人力去砍樹開路以便通視，并且還需要布置導線，采用RTK方法能夠省去這些艱難的工作，常規(guī)方法需要10天的工作，使用該方法約2天即可完成。高程測量方面，GPS測量的高程誤差與常規(guī)水準不同。它主要取決于擬合面與大地水準面的符合程度。
2. RTK技術用于定位測量
RTK技術定位有動態(tài)定位和快速靜態(tài)定位兩種測量模式。兩種定位模式相結合，在公路工程中的應用中可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS前端數(shù)據(jù)采集。
1)動態(tài)定位測量前需要在一個控制點上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘(有的儀器只需2～10 s)以進行初始化工作，之后流動站就可以按預定的采樣間隔自動進行觀測，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時確定采樣點的空間位置。目前，其定位精度可以達到厘米級。動態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4 s，精度就可以達到±(1～3)cm，且整個測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器(如全站儀)不可比擬的優(yōu)點。
2)快速靜態(tài)定位模式要求GPS接收機在每一流動站上，靜止地進行觀測。在觀測過程中，同時接收基準站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，實時解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標，如果解算結果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設計要求，便可以結束實時觀測。一般應用在控制測量中，如控制網(wǎng)加密;若采用常規(guī)測量方法(如全站儀測量)，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實施比較困難，而采用RTK快速靜態(tài)測量，可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5～10 min(隨著技術的不斷發(fā)展，定位時間還會縮短)，不及靜態(tài)測量所需時間的1/5，在公路測量中可以代替全站儀完成導線測量等控制點加密工作。
3.RTK用于控制測量
由于RTK測量在20km內點位平面標稱精度為±3cm，根據(jù)控制測量規(guī)范要求Ⅰ級導線點的點位誤差為±5cm，從理論上講RTK測量完全可以滿足Ⅰ級以下導線點的技術規(guī)范要求。在某工程道路放樁RTK測量中，我們對距離基準站1～6 km的一些四等GPS控制點采用一點法進行檢核比較，結果表明平面坐標分量最大差值為3.1 cm，高程最大差值為4.9 cm，完全符合Ⅰ級導線點的規(guī)范精度要求。某工程1∶1 000數(shù)字地形圖測繪任務，測區(qū)長約7km，寬07 km，面積約5km2。整個測區(qū)采用Ashtech Z-X雙頻GPS接收機，用靜態(tài)法共布測了5個四等GPS點，21個一級GPS點，點位均勻分布，最弱點點位中誤差Mx為±40 cm，My為±3.9cm，并聯(lián)測了四等水準高程。為了進一步檢核Ashtech Z-X雙頻GPS系統(tǒng)的測量精度，采用GPS控制點聯(lián)測法均勻地檢測了其中12個GPS控制點，基準站布設在測區(qū)中間。GPS測量坐標值與靜態(tài)聯(lián)測法坐標值的較差X坐標中誤差為±3.1 cm，Y坐標中誤差為±2.3 cm，H高程中誤差為±5.0 cm，結果完全可滿足Ⅰ級導線點(5點以下)的規(guī)范精度要求。盡管GPS測量的標稱精度及實測精度完全滿足Ⅰ級導線點5點以下的規(guī)范精度要求，但目前的規(guī)范對利用GPS測量進行Ⅰ級導線甚至更高精度的控制測量，其采集數(shù)據(jù)的方法、數(shù)量等還沒有明確的規(guī)定，因此還需要用大量的實踐來證實。
二、應用RTK作業(yè)應注意的問題
1)GPS作業(yè)時由于每個測點都是獨立的觀測量，缺乏相關聯(lián)的檢核手段，因此，在作業(yè)前后，在測區(qū)內找均勻分布的已知控制點進行檢核，是目前較好的檢核手段。
2)坐標轉換方法，如控制聯(lián)測法、單點法等所測量的點位精度不同，作業(yè)時應依據(jù)任務要求、測區(qū)大小使用不同的方法。
3)RTK采用VHF超高頻無線電波作數(shù)據(jù)鏈，容易受到電信發(fā)射塔、無線電臺、高壓電等干擾以及地形起伏條件的影響。因此，基準站應盡可能遠離干擾源，并位于地勢高處。
4)RTK系統(tǒng)測量時儀器的連線電纜配件較多，特別是基準站發(fā)射電臺的鞭狀天線價格昂貴且目前國內沒有替代產(chǎn)品，因此注意保護儀器、防止人為丟失及損壞而影響工作正常進行也是值得注意的問題。
三、結束語
RTK實時動態(tài)測量技術是繼GPS全球定位技術之后，測量領域的又一次技術革命。它改變了傳統(tǒng)的測量模式，能夠實時提供厘米級定位精度，能夠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能夠快速準確地布設控制點，彌補由于城市日星月異的發(fā)展所造成低等級導線點毀壞的損失，減輕由于城市高速發(fā)展而給測繪人員造成的時間壓力。
參考文獻:
［1］朱道璋. 淺析GPS測量的誤差及對應措施[A]華東六省一市測繪學會第十一次學術交流會論文集[C], 2009
［2］徐紹銓．GPS測量原理及應用［M］．修訂版．武漢:武漢大學出版社，2000．
關鍵詞：GPS RTK 測量技術
一、RTK在測量工作中的應用
1.用于工程放樣測量
首先確定控制點及其坐標系、坐標轉換參數(shù)的求解方法。把放樣點的坐標或線及樁號成批地存入掌上電腦RTK手簿中。選擇地勢高、無干擾、寬闊的已知點架設基準站，設置好基準站，使接收機至少能收到5顆以上衛(wèi)星，數(shù)據(jù)鏈發(fā)射正常，測量人員設置好流動站，在快速初始化完成后可以開始作業(yè)。從RTK手簿中讀取當前測量點距放樣點或線的縱橫坐標差Dx、Dy、S以及方位，并以圖形方式顯示出來，同時顯示測量的點位精度水平，當精度水平達到期望值時可結束該點的放樣，操作起來比較直觀、方便。采用RTK放樣，單人就可以作業(yè)，工作效率很高。同時，作業(yè)時不必布測常規(guī)的導線，節(jié)省了大量的人力，在道路條件差的地方相當方便。如在某廠區(qū)的道路放樁中，該地區(qū)灌木、小葉樹密度高，如果用全站儀放樁，必須花費大量的人力去砍樹開路以便通視，并且還需要布置導線，采用RTK方法能夠省去這些艱難的工作，常規(guī)方法需要10天的工作，使用該方法約2天即可完成。高程測量方面，GPS測量的高程誤差與常規(guī)水準不同。它主要取決于擬合面與大地水準面的符合程度。
2. RTK技術用于定位測量
RTK技術定位有動態(tài)定位和快速靜態(tài)定位兩種測量模式。兩種定位模式相結合，在公路工程中的應用中可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和GIS前端數(shù)據(jù)采集。
1)動態(tài)定位測量前需要在一個控制點上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘(有的儀器只需2～10 s)以進行初始化工作，之后流動站就可以按預定的采樣間隔自動進行觀測，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時確定采樣點的空間位置。目前，其定位精度可以達到厘米級。動態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4 s，精度就可以達到±(1～3)cm，且整個測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器(如全站儀)不可比擬的優(yōu)點。
2)快速靜態(tài)定位模式要求GPS接收機在每一流動站上，靜止地進行觀測。在觀測過程中，同時接收基準站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，實時解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標，如果解算結果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設計要求，便可以結束實時觀測。一般應用在控制測量中，如控制網(wǎng)加密;若采用常規(guī)測量方法(如全站儀測量)，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實施比較困難，而采用RTK快速靜態(tài)測量，可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5～10 min(隨著技術的不斷發(fā)展，定位時間還會縮短)，不及靜態(tài)測量所需時間的1/5，在公路測量中可以代替全站儀完成導線測量等控制點加密工作。
3.RTK用于控制測量
由于RTK測量在20km內點位平面標稱精度為±3cm，根據(jù)控制測量規(guī)范要求Ⅰ級導線點的點位誤差為±5cm，從理論上講RTK測量完全可以滿足Ⅰ級以下導線點的技術規(guī)范要求。在某工程道路放樁RTK測量中，我們對距離基準站1～6 km的一些四等GPS控制點采用一點法進行檢核比較，結果表明平面坐標分量最大差值為3.1 cm，高程最大差值為4.9 cm，完全符合Ⅰ級導線點的規(guī)范精度要求。某工程1∶1 000數(shù)字地形圖測繪任務，測區(qū)長約7km，寬07 km，面積約5km2。整個測區(qū)采用Ashtech Z-X雙頻GPS接收機，用靜態(tài)法共布測了5個四等GPS點，21個一級GPS點，點位均勻分布，最弱點點位中誤差Mx為±40 cm，My為±3.9cm，并聯(lián)測了四等水準高程。為了進一步檢核Ashtech Z-X雙頻GPS系統(tǒng)的測量精度，采用GPS控制點聯(lián)測法均勻地檢測了其中12個GPS控制點，基準站布設在測區(qū)中間。GPS測量坐標值與靜態(tài)聯(lián)測法坐標值的較差X坐標中誤差為±3.1 cm，Y坐標中誤差為±2.3 cm，H高程中誤差為±5.0 cm，結果完全可滿足Ⅰ級導線點(5點以下)的規(guī)范精度要求。盡管GPS測量的標稱精度及實測精度完全滿足Ⅰ級導線點5點以下的規(guī)范精度要求，但目前的規(guī)范對利用GPS測量進行Ⅰ級導線甚至更高精度的控制測量，其采集數(shù)據(jù)的方法、數(shù)量等還沒有明確的規(guī)定，因此還需要用大量的實踐來證實。
二、應用RTK作業(yè)應注意的問題
1)GPS作業(yè)時由于每個測點都是獨立的觀測量，缺乏相關聯(lián)的檢核手段，因此，在作業(yè)前后，在測區(qū)內找均勻分布的已知控制點進行檢核，是目前較好的檢核手段。
2)坐標轉換方法，如控制聯(lián)測法、單點法等所測量的點位精度不同，作業(yè)時應依據(jù)任務要求、測區(qū)大小使用不同的方法。
3)RTK采用VHF超高頻無線電波作數(shù)據(jù)鏈，容易受到電信發(fā)射塔、無線電臺、高壓電等干擾以及地形起伏條件的影響。因此，基準站應盡可能遠離干擾源，并位于地勢高處。
4)RTK系統(tǒng)測量時儀器的連線電纜配件較多，特別是基準站發(fā)射電臺的鞭狀天線價格昂貴且目前國內沒有替代產(chǎn)品，因此注意保護儀器、防止人為丟失及損壞而影響工作正常進行也是值得注意的問題。
三、結束語
RTK實時動態(tài)測量技術是繼GPS全球定位技術之后，測量領域的又一次技術革命。它改變了傳統(tǒng)的測量模式，能夠實時提供厘米級定位精度，能夠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能夠快速準確地布設控制點，彌補由于城市日星月異的發(fā)展所造成低等級導線點毀壞的損失，減輕由于城市高速發(fā)展而給測繪人員造成的時間壓力。
參考文獻:
［1］朱道璋. 淺析GPS測量的誤差及對應措施[A]華東六省一市測繪學會第十一次學術交流會論文集[C], 2009
［2］徐紹銓．GPS測量原理及應用［M］．修訂版．武漢:武漢大學出版社，2000．
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