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RTK技术在工程测量中的应用

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   【摘要】本文重点介绍RTK技术在测绘行业中的应用,同时,对GPS RTK技术的原理、数据处理方法及在工程测量中应用的优点也进行了简要地阐述。
   【关键词】RTK;应用;数据处理;优点
  
   1 前言
   随着现代科技的日新月异,GPS技术正以其全天候、高精度、自动化、高效益等显著特色,深得测绘同仁的信赖,并逐步改变着我们的日常工作。尤其是GPS静态相对测量已广泛应用于控制测量,大家对它已不陌生。但是GPS静态测量固有的缺点是外业测量在测站上时间较长,成果不能及时获取,精度不能及时反映,难免要造成外业返工现象。而GPS实时动态测量RTK模式,则克服了上述缺点,以实时、快速及高精度而著称。不仅给控制测量带来突破,而且对工程放样、碎部采集、水域测量、地籍测量、房产测绘等广泛领域带来了深刻变化。
   2 GPS RTK技术在工程测量中的应用
   RTK(Real - time kinematic)实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。
   2.1 控制测量
   为满足城市建成区和规划区测绘的需要,城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点,城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面,随着城市建设的飞速发展,这些点常被破坏,影响了工程测量的进度,如何快速精确地提供控制点,直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量,要求点间通视,费工费时,且精度不均匀。GPS 静态测量,点间不需通视且精度高,但数据采集时间长,还需事后进行数据处理,不能实时知道定位结果,如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度,还是作业效率上都具有明显的优势。
   2.2 线路中线定线
   RTK测量技术用于市政道路中线或电力线中线放样,放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器,即可放样。放样方法灵活,即能按桩号也可按坐标放样,并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移动,直到误差小于设定的为止。
   2.3 建筑物规划放线
   建筑物规划放线,放线点既要满足城市规划条件的要求,又要满足建筑物本身的几何关系,放样精度要求较高。使用RTK进行建筑物放样时需要注意检查建筑物本身的几何关系,对于短边,其相对关系较难满足。在放样的同时,需要注意的是测量点位的收敛精度,如果点位收敛精度不高的情况下,强制测量则有可能带来较大的点位误差。在点位精度收敛高的情况下,用RTK进行规划放线一般能满足要求。
   2.4 用地测量
   在建设用地勘测定界测量中,RTK技术可实时地测定界址点坐标,确定土地使用界限范围,计算用地面积,在土地分类及权属调查时,应用RTK技术可实时测量权属界限、土地分类修测,提高了测量速度和精度。
   3 GPS RTK技术在工程测量中处理数据方法
   实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下,基准站通过数据锭―调制解调器,将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据.同时本身也要采集GPS卫星信号,并取得观测数据,在系统内组成差分观测值进行实时处理,瞬时地给出精度为厘米级(相对于参考站)的流动站点位坐标。
   在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测位和测站坐标信息(如基准站坐标和天线高度)―但传送给流动站,流动站在完成初始化后,二方面通过数据链接收来自基站的数据,另外,自身也采集观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,再经过坐标转换、高程拟合和投影改正,即可给出实用的厘米级定位结果。
   4 GPS RTK技术在工程测量中应用的优点
   4.1 高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。
   4.2 RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。
   4.3 降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视,因此,和传统测量相比,RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区,只要满足RTK的基本工作条件,它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
   4.4 定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。不同于全站仪等仪器,全站仪在多次搬站后,都存在误差累积的状况,搬的越多,累积越大,而RTK则没有,只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内,RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
   4.5 作业效率高。在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了测量效率。
   4.6 操作简便、数据处理能力强。南方测绘RTK的基准站无需任何设置,移动站就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。南方测绘灵锐S82-2008、灵锐S86在基准站架设、移动站操作、手簿软件的使用方面都比较简单易学。
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