论文部分内容阅读
[摘 要]本文以工程测量RTK技术为例；深入分析了RTK技术的主要优势、作业流程、注意事项及测量成果的质量控制要点，进而提高工程测量效率。
[关键词]工程测量；RTK技术；作业流程；注意事项
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0383-01
前言
RTK定位技术是GPS技术的一个新的里程碑，它大大地提高了测量效率并开拓GPS新应用领域。GPS—RTK从根本上改变了测量工作的传统作业方式，RTK定位技术以精度高、速度快、费用省，操作简便等优良特性被广泛应用于控制测量、工程测量、矿山测量、地形测量、城市规划测量、土地勘测定界测量等等当中。
1、工程测量RTK技术的主要优势
1.1 作业效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站测量覆盖率4--5km半径的区域，大大减少了传统测量所要求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的坐标和高程。作业速度快，减轻了作业者劳动强度，节省了外业费用，提高了劳动效率。
1.2 定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
1.3 降低了作业条件要求：RTK技术不要求两点间通视，只要求满足“电磁波通视”。因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能見度、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。
1.4 RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大：RTK可胜任很多种外业测绘。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，减少了常规测量仪器人为操作误差，保证了作业精度。
1.5 操作简便，容易使用，数据处理能力强：只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果数据或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地导入计算机，手簿的使用简单易学。
2、工程测量RTK技术的作业流程
2.1 内业准备
在实施RTK 外业测量前，应事先收集测区的小比例尺地形图，必要时进行野外踏勘， 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若已知坐标转换参数，则输人手簿；③若无坐标转换参数，应整理测区的已知控制点资料，控制点应尽可能均匀分布在测区周围，使得所测点均在已知点的包围之内，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；④实施工程放样时，内业输人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WGS -84 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，求定测区转换参数可按如下步骤进行：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WGS -84 坐标和地方坐标系下的坐标，利用同一点的两种坐标求出转换参数。
2.3 基准站的选定原则
数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成，它们是实时动态测量的关键设备。稳定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，大大提高主作效率，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，城市测量首选测区高大建筑物上；③为防止数据链的丢失和多路径效应，基准站周围应无GPS信号反射物，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，打开接收机输人点号、天线高、WGS-84 的已知坐标；设置完毕检查接收的GPS卫星数5颗。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 个～2 个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求后开始测量任务。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。
3、工程测量中RTK技术的注意事项
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，存在诸多的不利于RTK 作业的因素，诸如强大的无线电网络、高大的建筑物、繁忙的交通等。
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，所以应在开始观测前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待数据跳动变化在设计要求实时采集；
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。这时应通知基准站测量人员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或删星；
3.5 在房屋密集区域，或在林木茂盛的地方，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、RTK工程测量成果的质量控制
研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。
4.1 已知点检核比较法。即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。
4.2 重测比较法。每次初始化成功后，先重测1—2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。
4.3 电台变频实时检测法。在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。
5、结束语
综上所述，随着RTK 技术的日趋成熟，必将更好地服务于城市测量。极大地方便了测量工作者的日常工作，随着其技术的不断进步，必将给测量工程带来更大的便利，其在测量中的应用领域也将更为广泛。
[关键词]工程测量；RTK技术；作业流程；注意事项
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0383-01
前言
RTK定位技术是GPS技术的一个新的里程碑，它大大地提高了测量效率并开拓GPS新应用领域。GPS—RTK从根本上改变了测量工作的传统作业方式，RTK定位技术以精度高、速度快、费用省，操作简便等优良特性被广泛应用于控制测量、工程测量、矿山测量、地形测量、城市规划测量、土地勘测定界测量等等当中。
1、工程测量RTK技术的主要优势
1.1 作业效率高：在一般的地形地势下，高质量的RTK设站测量覆盖率4--5km半径的区域，大大减少了传统测量所要求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的坐标和高程。作业速度快，减轻了作业者劳动强度，节省了外业费用，提高了劳动效率。
1.2 定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
1.3 降低了作业条件要求：RTK技术不要求两点间通视，只要求满足“电磁波通视”。因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能見度、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。
1.4 RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大：RTK可胜任很多种外业测绘。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，减少了常规测量仪器人为操作误差，保证了作业精度。
1.5 操作简便，容易使用，数据处理能力强：只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果数据或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地导入计算机，手簿的使用简单易学。
2、工程测量RTK技术的作业流程
2.1 内业准备
在实施RTK 外业测量前，应事先收集测区的小比例尺地形图，必要时进行野外踏勘， 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若已知坐标转换参数，则输人手簿；③若无坐标转换参数，应整理测区的已知控制点资料，控制点应尽可能均匀分布在测区周围，使得所测点均在已知点的包围之内，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；④实施工程放样时，内业输人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WGS -84 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，求定测区转换参数可按如下步骤进行：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WGS -84 坐标和地方坐标系下的坐标，利用同一点的两种坐标求出转换参数。
2.3 基准站的选定原则
数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成，它们是实时动态测量的关键设备。稳定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，大大提高主作效率，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，城市测量首选测区高大建筑物上；③为防止数据链的丢失和多路径效应，基准站周围应无GPS信号反射物，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，打开接收机输人点号、天线高、WGS-84 的已知坐标；设置完毕检查接收的GPS卫星数5颗。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 个～2 个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求后开始测量任务。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。
3、工程测量中RTK技术的注意事项
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，存在诸多的不利于RTK 作业的因素，诸如强大的无线电网络、高大的建筑物、繁忙的交通等。
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，所以应在开始观测前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待数据跳动变化在设计要求实时采集；
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。这时应通知基准站测量人员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或删星；
3.5 在房屋密集区域，或在林木茂盛的地方，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、RTK工程测量成果的质量控制
研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。
4.1 已知点检核比较法。即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。
4.2 重测比较法。每次初始化成功后，先重测1—2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。
4.3 电台变频实时检测法。在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。
5、结束语
综上所述，随着RTK 技术的日趋成熟，必将更好地服务于城市测量。极大地方便了测量工作者的日常工作，随着其技术的不断进步，必将给测量工程带来更大的便利，其在测量中的应用领域也将更为广泛。