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GPS RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)劣

2023年08月24日 15:22:42      來源:四川拓圖偉業(yè)測(cè)繪科技有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺(tái)      閱讀量:26

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前言

RTK測(cè)量技術(shù)時(shí)下,主要因?yàn)槠錅y(cè)量模式和測(cè)量速度、精度比以往的測(cè)量方式有了很大的變革,下面就其在行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)劣作簡(jiǎn)要分析。

一、RTK技術(shù)的測(cè)量速度

RTK技術(shù)的測(cè)量速度主要由初始化所需時(shí)間決定,初始化所需時(shí)間又由RTK技術(shù)差別(各種機(jī)型有不同的快速解算技術(shù))、接收衛(wèi)星的數(shù)量和質(zhì)量、RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量等因素決定,快速解算技術(shù)越*,在一定的高度角下接收到的衛(wèi)星數(shù)量越多、質(zhì)量越好,RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量越高,初始化所需時(shí)間就越短。在良好的環(huán)境條件下,RTK初始化所需時(shí)間一般為幾十秒;不良環(huán)境條件下(尚滿足RTK基本工作條件),技術(shù)*的RTK也需要幾分鐘到十幾分鐘,其它機(jī)型RTK需要幾十分鐘甚至不能測(cè)量。如美國(guó)ASHTECH生產(chǎn)的Z-X雙頻RTK在良好的環(huán)境條件下,初始化所需時(shí)間為2-10秒,在不良環(huán)境條件下,仍能較順利地進(jìn)行RTK測(cè)量,主要是這種機(jī)型擁有*的Z-跟蹤技術(shù)、快速RTK(INSTANT-RTK)技術(shù)和多路徑消減技術(shù),試驗(yàn)表明,即使測(cè)區(qū)內(nèi)有一部分地方環(huán)境惡劣,其觀測(cè)值點(diǎn)位中誤差仍在±2.41cm以下。南方測(cè)繪的9800RTK的初始化時(shí)間小于60秒,一般為45秒,而的靈銳S80的初始化為15秒左右,所以對(duì)于測(cè)量要求而言,國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的儀器差別并不是很明顯。

二、RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制

研究表明,RTK確定整周模糊度的可靠性為95%, RTK比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此,和GPS靜態(tài)測(cè)量相比,RTK測(cè)量更容易出錯(cuò),必須進(jìn)行質(zhì)量控制。

質(zhì)量控制的方法主要有:

(1)已知點(diǎn)檢核比較法———即在布測(cè)控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GPS或全站儀多測(cè)出一些控制點(diǎn),然后用RTK測(cè)出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核,發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。

(2)重測(cè)比較法———每次初始化成功后,先重測(cè)1-2個(gè)已測(cè)過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn),確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測(cè)量。

(3)電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法———在測(cè)區(qū)內(nèi)建立兩個(gè)以上基準(zhǔn)站,每個(gè)基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù),流動(dòng)站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個(gè)基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個(gè)以上解算結(jié)果,比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。

以上方法中,的是已知點(diǎn)檢核比較法,但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的,所以沒有控制點(diǎn)的地方需要用重測(cè)比較法來檢驗(yàn)測(cè)量成果,電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法的實(shí)時(shí)性好,但它需具備一定的儀器條件。

三、RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

3.1作業(yè)效率高

在一般的地形地勢(shì)下,高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完4km半徑的測(cè)區(qū),大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù),僅需一人操作,在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo),作業(yè)速度快,勞動(dòng)強(qiáng)度低,節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用,提高了勞動(dòng)效率。

3.2定位精度高,數(shù)據(jù)安全可靠,積累。

只要滿足RTK的基本工作條件,在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)(一般為4km),RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。

3.3降低了作業(yè)條件要求

RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視,只要求滿足“電磁波通視”,因此,和傳統(tǒng)測(cè)量相比,RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小,在傳統(tǒng)測(cè)量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū),只要滿足RTK的基本工作條件,它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。

3.4RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高,測(cè)繪功能強(qiáng)大。

RTK可勝任各種測(cè)繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng),無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能,使輔助測(cè)量工作極大減少,減少人為誤差,保證了作業(yè)精度。

3.5操作簡(jiǎn)便,容易使用,數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。

只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置,就可以邊走邊獲得測(cè)量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng),能方便快捷地與計(jì)算機(jī)、其它測(cè)量?jī)x器通信。南方測(cè)繪9800、靈銳S80在基準(zhǔn)站架設(shè)、移動(dòng)站操作、手簿軟件的使用方面都比較簡(jiǎn)單易學(xué)。

四、RTK的不足及其解決辦法

4.1受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國(guó)是的時(shí)候,世界上有些國(guó)家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋,容易產(chǎn)生假值。另外,在高山峽谷深處及密集森林區(qū),城市高樓密布區(qū),衛(wèi)星信號(hào)被遮擋時(shí)間較長(zhǎng),使一天中可作業(yè)時(shí)間受限制。產(chǎn)生假值問題采用RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時(shí)間受限制可由選擇作業(yè)時(shí)間來解決。

4.2天空環(huán)境影響。白天中午,受電離層干擾大,共用衛(wèi)星數(shù)少,常接受不到5顆衛(wèi)星,因而初始化時(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化,也就無法進(jìn)行測(cè)量。在南寧郊區(qū),我們做過試驗(yàn),在同樣的條件和同樣的地點(diǎn)上進(jìn)行RTK測(cè)量,上午11點(diǎn)之前和下午3:30分之后,RTK測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)而快,而中午時(shí)分,很難進(jìn)行RTK測(cè)量??梢娺x擇作業(yè)時(shí)段的重要性。

4.3數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號(hào)源的干擾,在傳輸過程中衰減嚴(yán)重,嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號(hào)受到限制。另外,當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離(一般為幾公里,每種機(jī)型在不同的環(huán)境又各不相同)時(shí),測(cè)量結(jié)果誤差超限,所以RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小很多,工程實(shí)踐和專門研究都證明了這一點(diǎn)。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)的點(diǎn)上。

4.4初始化能力和所需時(shí)間問題。在山區(qū)、一般林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時(shí),GPS衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多,容易造成失鎖,采用RTK作業(yè)時(shí)有時(shí)需要經(jīng)常重新初始化。這樣測(cè)量的精度和效率都受影響。解決這類問題的辦法主要是選用初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的RTK機(jī)型。

4.5高程異常問題。RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確,但我國(guó)現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū),尤其是山區(qū),存在較大誤差,在有些地區(qū)還是空白,這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得相當(dāng)困難,精度也不均勻。

4.6電量不足問題。RTK耗電量較大,需要多個(gè)大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè),在電力供應(yīng)缺乏的偏遠(yuǎn)作業(yè)區(qū)受到限制。

4.7精度和穩(wěn)定性問題。RTK測(cè)量的精度和穩(wěn)定性都不及全站儀,特別是穩(wěn)定性方面,這是由于RTK較容易受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況影響的緣故。不同質(zhì)量的RTK系統(tǒng),其精度和穩(wěn)定性差別較大。要解決此類問題,首先要選用精度和穩(wěn)定性都較好的高質(zhì)量機(jī)種,然后,要在布控制點(diǎn)時(shí)多布置一些“多余”控制點(diǎn),作為RTK測(cè)量成果質(zhì)量控制的檢核點(diǎn)。

五、RTK的優(yōu)化布測(cè)方法

5.1摸清儀器特性。通過在各種條件下反復(fù)試驗(yàn),摸清儀器各種特性,如能否達(dá)到標(biāo)稱精度,在各種條件下的測(cè)量誤差和作業(yè)半徑,摸清儀器的穩(wěn)定性和各種條件下的初始化能力及所耗時(shí)間等等,以便應(yīng)用時(shí)得心應(yīng)手。

5.2布控制點(diǎn)。控制點(diǎn)主要布置在制高點(diǎn)上用來設(shè)置基準(zhǔn)站,以利于接收衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)鏈信號(hào),控制點(diǎn)間距離應(yīng)小于RTK有效作業(yè)半徑的2/3倍。為方便對(duì)RTK測(cè)量成果進(jìn)行控制檢核和避免出現(xiàn)作業(yè)盲點(diǎn),應(yīng)在測(cè)區(qū)內(nèi)環(huán)境不良地區(qū)增設(shè)一些控制點(diǎn)??刂泣c(diǎn)的選點(diǎn)還要避免無線電干擾和多路徑效應(yīng),南方測(cè)繪的9800天王星RTK、靈銳S80有抑制多路徑效應(yīng)的技術(shù),對(duì)于無線電和環(huán)境不良區(qū)域有相關(guān)的技術(shù)處理。

結(jié)束語

綜上所述,RTK在實(shí)際測(cè)量過程中有很多優(yōu)秀的方面,同時(shí)也有些技術(shù)限制,只有了解了它的劣勢(shì)所在,才能避其利害,把有益于實(shí)際生產(chǎn)的技術(shù)帶到工程應(yīng)用中來。

信息標(biāo)題:GPS RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)劣

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