分析GPS RTK技术在测量中的应用

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　　摘要: RTK技术灵活、方便的特点使其在城市测量中有广阔的应用前景，利用GPS实时定位技术可进行控制点加密、工程放样、碎部点采集、中线高程的采集等测量任务。本文对RTK技术在城市测量中的应用进行了探讨。
　　关键词: RTK 技术测量
　　1概 述
　　 RTK技术是GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的实时定位技术，主要由两部分组成，即基准站和流动站。基准站连续把观测到的卫星数据发射出去，流动站实时差分处理基准站和流动站的载波相位观测值，获取所在点的坐标、高程和精度指标。利用RTK 技术，能够满足快速求得厘米级整周模糊度固定解的要求，在接收到较多GPS卫星信号、多路径现象影响小的情况下，RTK在5s内确定整周模糊度固定解的置信度达到99%，做到动态测量时平面精度达±(10mm+1×10-6D)。相对传统GPS静态、快速静态定位，需要较长时间观测和事后进行数据处理，其测量定位效率大大提高，并能够满足一般城市测量的要求。
　　 利用GPS实时定位技术可进行控制点加密、工程放样、碎部点采集、中线高程的采集等测量任务。
　　 RTK技术灵活、方便的特点使其在城市测量中有广阔的应用前景，但是由于城市现代通信业的高度发达，城市建筑的高大化和装潢材料的强反射性，市区道路车流量大且行动缓慢等因素，使得RTK作业受到一定的影响。主要表现在: ①数据链不稳健，无法进行动态初始化或整周模糊度计算； ②长时间无法获得固定双差解；③视空高度角大，无法接收到足够的卫星。如何发挥RTK 技术快速、准确的定位优势，服务城市测量工作是一个值得讨论的话题。
　　2测量的流程
　　2.1 内业准备
　　 在实施RTK 外业测量前，应事先对测区进行踏勘，根据城市测量的特点完成内业的准备工作。
　　 主要包括以下几方面的内容:
　　（1）根据工程项目，设定工程名称；
　　 （2）主机的参数设置，基准站的数据采样率一般为4～5s，流动站的数据采样率一般为1～2s，截止高度角通常先设定为10°；
　　（3）若已知坐标转换参数，则输入手簿；
　　 （4）若无坐标转换参数，则整理测区的已知控制点资料，控制点尽可能均匀分布在测区，使所测点在已知点的内涵之内，尽可能避免从一端向另一端无限制的外推。控制点所处的位置和周围的条件应符合GPS作业的要求；
　　（5）实施工程放样时，内业输入每个放样点的设计坐标，以便野外实时、准确放样。
　　2.2 求定测区转换参数
　　 城市测量是在地方独立坐标系上进行的，这就存在WGS284 坐标和地方独立坐标系的坐标转换问题。由于RTK 作业要求实时给出当地坐标，这使得坐标转换工作非常重要。根据总体规划和工程需要，求定测区转参数可分为2种情况：
　　 （1）可以对一个大的测区(一个乡镇、县区的一部分等) 事先测定转换参数，在测区内各工程实施RTK作业时，直接输入参数和基准站WGS284坐标。首先在测区以GPS 静态方式布设均匀分布的高等级GPS 控制点，获得各点的WGS284 坐标和地方坐标系下的坐标，利用同一点的2 种坐标求出转换参数。在工程应用中，每个点都可安置基准站。
　　 （2）也可在一个工程中临时求得转换参数，但不能在另一个工程中应用。首先在对空视野开阔的地方设立基准站并采集单点定位WGS284 坐标，然后流动站联测2个以上的地方坐标系下的控制点，求解坐标转换参数。
　　 2.3 基准站的选定原则
　　 数据传输系统由基准站发射台和流动站接收台组成，它是实时动态测量的关键设备。稳健可靠的数据链是动态初始化的前提。保持高质量的数据传输，可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高工作效率，所以基准站的安置是顺利实施RTK 作业的关键之一，基准站安置应满足下列条件：
　　（1）基准站可设立在有精确坐标的已知点上，也可设在未知点上；
　　 （2）基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方，城市测量首选测区中央的高大建筑物上；
　　 （3）为防止数据链的丢失和多路径效应，周围应无GPS信号反射物(大型停车场，大型建筑物，车辆拥挤的街区等) ，200m范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源；
　　（4）考虑到南北极附近是卫星的空洞区，电台的天线应架设在GPS 接收机的北方。
　　2.4 RTK 施测步骤
　　 野外作业时，基准站安置在选定的控制点上，打开接收机输入点号、天线高、WGS284 的已知坐标。
　　 如果未知WGS284坐标，则需采集单点定位坐标，设置完毕检查接收的GPS卫星数≥5 颗。设置电台的通道和灵敏度，检查电台发射指示灯是否正常，基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率，检查电台接收指示灯是否正常，检查接收卫星颗数≥4 颗，流动站可开始测量任务。先联测1～2个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求则开始测量任务。实时动态RTK 数据处理相对简单，外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统，直接下载到计算机内。经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。
　　3RTK 实测中注意的问题及对策
　　 RTK技术在城市测量中有广阔的应用前景，但是由于城市特殊的环境，存在诸多不利于RTK 作业的因素，诸如强大的无线电网络等。在大量的实践应用中，我们就发现许多测量过程中的问题，经过认真的分析，主要有以下几方面：
　　 3.1 由于实时动态RTK的测量与卫星分布以及数据链的性能有关，而且各观测值都是独立观测的，那么在观测时如何判断观测数据的可靠性呢? 在开始观测前先联测其他已知点进行对比，以确定基准站和流动站各参数设置是否正确，以及数据链通讯是否正常。在观测一段时间或仪器失锁以及观测结束前都进行这一检测，这样可以有效地判断仪器是否处于正常状态，从而确保观测成果的可靠性。
　　 3.2 为提高观测成果的精度，流动站宜采用三脚架或带支架的对中杆，这样流动站天线稳定性好、对中整平误差小，同时在采集数据时应等数据跳动变化在设计要求时采集。
　　 3.3 RTK作业时，有时会出现数据链不稳定的现象。可能是由于流动站附近存在与电台频率相同的外界无线电，干扰了数据的传输，这时应通知基准站重新选择电台发射频率，流动站也重新选择接收频率；也可能是电台的电量不足，应及时充电。
　　 3.4 在RTK测量过程中，有时会出现在某个区域或一个时间段里，解算时间较长甚至无法获取固定双差解的情况。这可能是由于周围存在如反射性强的建筑物、水面、临时停车等反射物引起多路径现象，可选择复位后重新观测记录；也可能没有足够的卫星可用或卫星分布不利，可选择适当提高截止高度角(如10°或15°) 或删星。
　　 3.5 在房屋密集区域，为防止由于天空通视条件的限制，RTK无法确定其坐标位置，应采用常规测量方法。
　　4总 结
　　 RTK 实时动态测量技术是继GPS全球定位技术之后，测量领域又一次技术革命。它改变了传统的测量模式，能够实时提供厘米级定位精度，在不通视的条件下远距离传输3 维坐标。应用于城市测量中，RTK能够快速准确的布设导线网，弥补由于城市日新月异的发展造成的低等级导线点的毁坏，减轻由于城市高速发展而给测绘人员造成的时间压力。RTK 测量需要的测量人员少、作业时间短，能够极大地提高工作效率，并且RTK测量成果都是独立观测值，不会像常规测量造成误差积累。当然，RTK技术快速、灵活的作业方式有赖于足够的卫星数、稳健的数据链、较小的多路径效应等外界条件，在城市环境下更显得突出，有时会出现无法正常作业的情况，这就需要不断完善RTK技术，探讨先进作业方式。随着RTK技术的日趋成熟，必将更好地服务于城市测量。

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