淺談RTK技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用

董超+趙迪

摘 要：RTK技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，其作用是及時(shí)準(zhǔn)確地提供量點(diǎn)在指定坐標(biāo)中的三維坐標(biāo)，在現(xiàn)實(shí)測(cè)量中，RTK技術(shù)因?yàn)榭梢怨?jié)省人力、物力，降低測(cè)量難度，提高了地形的測(cè)量精度等特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于地形測(cè)量、控制測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量等諸多領(lǐng)域。本文介紹了RTK技術(shù)的基本使用方法和在圖根控制測(cè)量和碎部測(cè)量中的應(yīng)用，提出了RTK作業(yè)應(yīng)注意的問(wèn)題以期能使 GPS RTK 技術(shù)在地形測(cè)量中得到更廣闊地應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù) 地形測(cè)量 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0047-02

RTK測(cè)量技術(shù)是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)技術(shù)，通過(guò)載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量的技術(shù)，相比于其他常規(guī)測(cè)量方法，其在控制測(cè)量、提高工作效率、高精度定位有著明顯優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際操作中，RTK技術(shù)的應(yīng)用存在著一些問(wèn)題，需要對(duì)其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行具體分析，使技術(shù)與實(shí)際更好地結(jié)合，更好地適合于現(xiàn)在的測(cè)量任務(wù)。

1 RTK技術(shù)在地形測(cè)量上的應(yīng)用

1.1 RTK技術(shù)的工作原理

RTK也叫實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，作為一種能夠準(zhǔn)確及時(shí)產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果的新的GPS測(cè)量方法，其有著很廣泛的應(yīng)用。過(guò)去使用的測(cè)量方法有靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量等這幾種，這些方法不僅測(cè)量時(shí)較復(fù)雜，而且都需要測(cè)量完成之后進(jìn)行解算才能達(dá)到厘米級(jí)的精度，而RTK能夠在野外實(shí)時(shí)得到高精度的數(shù)據(jù)。在實(shí)際測(cè)量中，RTK技術(shù)使相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)載波相位實(shí)時(shí)進(jìn)行差分GPS測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，RTK技術(shù)中需要的設(shè)備很簡(jiǎn)單，只有接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈和流動(dòng)站接收機(jī)這3個(gè)。在基準(zhǔn)站上，設(shè)置1臺(tái)GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站來(lái)連續(xù)觀測(cè)所有可見GPS衛(wèi)星，同時(shí)以無(wú)線電傳輸設(shè)備為途徑，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站，作為移動(dòng)站觀測(cè)的數(shù)據(jù)。在移動(dòng)站上，GPS衛(wèi)星的信號(hào)發(fā)射信號(hào)，GPS接收機(jī)進(jìn)行接收，此時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)也同時(shí)通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備傳輸，依據(jù)相對(duì)定位原理，計(jì)算監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站與移動(dòng)站觀測(cè)成果的質(zhì)量，從而實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果的成功與否，有效減少錯(cuò)誤測(cè)量，使觀測(cè)時(shí)間有效地縮短。在實(shí)際測(cè)圖過(guò)程中RTK技術(shù)使用起來(lái)十分簡(jiǎn)單，一個(gè)人攜帶儀器便可完成，需要其在要測(cè)量點(diǎn)停留幾分鐘，輸入測(cè)量地的特征，接下來(lái)相應(yīng)的數(shù)據(jù)便會(huì)產(chǎn)生，再通過(guò)繪圖軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行形象的繪圖，一處的地形測(cè)量便可完成。

1.2 RTK技術(shù)在圖根控制測(cè)量中的應(yīng)用

常規(guī)控制測(cè)量的使用需要的條件有很高的要求，不僅要求測(cè)站之間相互通視，而且存在浪費(fèi)人力、物力、精度不高的問(wèn)題，同時(shí)測(cè)量掌握度不高，不能及時(shí)知道測(cè)量成果的精度，往往導(dǎo)致測(cè)量之后結(jié)果不對(duì)進(jìn)行重測(cè)，影響了地形測(cè)量的進(jìn)行；在使用GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)定位測(cè)量后，解決了測(cè)站之需要相互通視的問(wèn)題，但需要經(jīng)過(guò)事后處理，才能得到測(cè)量成果及相應(yīng)的精度，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量問(wèn)題從而進(jìn)行更改。相比較與前兩種方法，用RTK技術(shù)進(jìn)行圖根控制測(cè)量是提高測(cè)量效率的不二方法，能夠?qū)崟r(shí)清楚測(cè)量結(jié)果，并保證了很高的定位精度。就1500地形圖而言，圖根點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不允許超過(guò)5cm，高程誤差也不能超過(guò)5cm。根據(jù)實(shí)際的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，使用RTK技術(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)明顯在誤差范圍之內(nèi)，RTK的測(cè)量精度完全可以滿足使用要求，也就是說(shuō)，RTK的測(cè)量精度絕對(duì)可以進(jìn)行圖根控制測(cè)量。

1.3 RTK技術(shù)在碎部測(cè)量中的應(yīng)用

常規(guī)的碎部測(cè)量要求較高，通常是在控制點(diǎn)上加密測(cè)站點(diǎn)，然后在測(cè)站點(diǎn)上使用全站儀或其他儀器進(jìn)行碎部測(cè)量。不僅大量人力、物力配合，還存在大量繁瑣的計(jì)算，需要花費(fèi)一定的時(shí)間。使用RTK進(jìn)行碎部測(cè)量之后，采集地形點(diǎn)作業(yè)較為輕松，在人力上只需要單人完成即可，在物力上只要在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，不同于常規(guī)流動(dòng)測(cè)量的復(fù)雜，流動(dòng)站只需1人攜帶相關(guān)儀器在待測(cè)點(diǎn)上停留短暫一兩秒，輸入所在地的特征編碼，再點(diǎn)擊“存儲(chǔ)” 鍵即可將該點(diǎn)三維坐標(biāo)及其編碼自動(dòng)存入計(jì)算機(jī)中，現(xiàn)在的一個(gè)人便可完成以前多人完成不了的測(cè)量任務(wù)，大大節(jié)省了人力、物力，同時(shí)保證了測(cè)量的精準(zhǔn)度。

2 RTK在地質(zhì)地形測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)不足及解決辦法

2.1 RTK在地質(zhì)地形測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

RTK技術(shù)大大節(jié)省了人力、物力。測(cè)完一個(gè)測(cè)區(qū)只需設(shè)一次站即可，更加方便快捷、更加適合測(cè)量任務(wù)，只需一個(gè)測(cè)量員攜帶儀器，就可以獨(dú)立完成以前幾個(gè)人的測(cè)量任務(wù)。同時(shí)所測(cè)量數(shù)據(jù)滿足精度要求。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，在滿足RTK基本工作條件的情況下，測(cè)量人員通過(guò)RTK技術(shù)實(shí)時(shí)能把厘米級(jí)精度的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示出來(lái)；RTK技術(shù)的使用條件簡(jiǎn)單，使測(cè)量條件要求大大降低，因此，全天候作業(yè)成為可能。由于RTK測(cè)量受天氣的影響較小，對(duì)測(cè)量時(shí)間地點(diǎn)的要求也不高，外界環(huán)境中的天氣狀況對(duì)其影響可以忽略，因此，RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，對(duì)加快測(cè)量進(jìn)度起到很大作用。

2.2 RTK在地質(zhì)地形測(cè)量的不足

RTK實(shí)際測(cè)量易受衛(wèi)星和高層大氣的影響。在白天正午，電離層對(duì)RTK的測(cè)量信號(hào)干擾較強(qiáng)，如果此時(shí)共用衛(wèi)星數(shù)量比較少，初始化往往需要等待較長(zhǎng)時(shí)間才可以完成，此時(shí)往往得不到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)數(shù)量和精度大大受損，而且數(shù)據(jù)傳輸可能會(huì)受干擾。數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)在發(fā)射載波信號(hào)時(shí)，繞射能力成為其短板，實(shí)際應(yīng)用中很容易發(fā)生在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間傳輸中經(jīng)常發(fā)生障礙甚至中斷的現(xiàn)象，同時(shí)各種電磁波的存在也是阻礙數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾颍Ｒ驗(yàn)樾盘?hào)減弱導(dǎo)致不能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；同時(shí)初始化的能力和所需時(shí)間較長(zhǎng)問(wèn)題也同樣困擾測(cè)量工作人員。實(shí)際使用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量中可能會(huì)需要重新初始化的問(wèn)題，由于受衛(wèi)星信號(hào)受影響等因素，初始化往往需要較長(zhǎng)時(shí)間完成更新，是對(duì)時(shí)間的浪費(fèi)，影響了測(cè)量進(jìn)度。

2.3 針對(duì)RTK在地質(zhì)地形測(cè)量不足的解決辦法

針對(duì)受衛(wèi)星和天氣影響的問(wèn)題，解決辦法為測(cè)量之前要對(duì)時(shí)間進(jìn)行合理安排，避開受干擾大的天氣，若不可避免，則需要提前做好設(shè)備和人員上的準(zhǔn)備，采用全站儀配合完成測(cè)量。針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸受干擾的問(wèn)題；在測(cè)量時(shí)難免遇到山體、高大建筑和各種高頻信號(hào)源，RTK技術(shù)數(shù)據(jù)連接傳輸不可避免地會(huì)受到干擾，因此，在測(cè)量時(shí)，為保證盡量減小影響，通常在測(cè)量的中部位置設(shè)置基準(zhǔn)站，同時(shí)保證接受條件良好，以此來(lái)使RTK移動(dòng)站及時(shí)準(zhǔn)確地接收信號(hào)和測(cè)量數(shù)據(jù)。針對(duì)初始化所需時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，了解到采用RTK作業(yè)時(shí)有時(shí)需要重新初始化，如何減少接收不到衛(wèi)星信號(hào)和更好地縮短初始化時(shí)間，是RTK技術(shù)中亟待解決的重要問(wèn)題，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，雙頻信號(hào)初始化能力較強(qiáng)的儀器設(shè)備成為各測(cè)量的優(yōu)先選擇項(xiàng)。為解決高程擬合問(wèn)題，在條件允許情況下，控制點(diǎn)數(shù)量越多這種問(wèn)題的影響就會(huì)越小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，一般選擇7個(gè)以上控制測(cè)量點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展促進(jìn)了測(cè)量領(lǐng)域的進(jìn)步，同時(shí)對(duì)測(cè)量效率和精度也提出了更高的要求。而常規(guī)的測(cè)量方法不能很好地滿足這一需求，RTK技術(shù)的出現(xiàn)，解決了這一問(wèn)題，不僅滿足了測(cè)量效率和測(cè)量精度的要求，同時(shí)也節(jié)省了大量人力、物力和時(shí)間。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也存在著一定的問(wèn)題，同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，地形測(cè)量可能會(huì)面臨更多新的問(wèn)題。通過(guò)研究RTK技術(shù)的相應(yīng)理論，同時(shí)在其實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并逐步提出解決辦法來(lái)滿足未來(lái)地形測(cè)量的更高要求。

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