RTK技術(shù)及其在控制測(cè)量中的應(yīng)用

溫利雄

[摘要]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于控制測(cè)量的需求越來(lái)越多，各種測(cè)量技術(shù)被不斷創(chuàng)新并應(yīng)用，RTK技術(shù)就是其中之一。RTK技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)量對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，具有較高的工作效率，而且沒(méi)有外業(yè)返工后處理的負(fù)擔(dān)，應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及到工程測(cè)量、地形測(cè)量和航空攝影測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域。本文就對(duì)RTK技術(shù)的原理、特點(diǎn)和實(shí)施步驟進(jìn)行分析，并探討了其在控制測(cè)量中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]RTK技術(shù) 原理和特點(diǎn) 實(shí)施步驟 控制測(cè)量 應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] P2 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-9-186-1

1 RTK技術(shù)原理及特點(diǎn)

1.1RTK技術(shù)原理

RTK的工作原理是將一臺(tái)接收機(jī)置于基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)置于載體（稱為流動(dòng)站）上，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站同時(shí)接收同一時(shí)間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，基準(zhǔn)站所獲得的觀測(cè)值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個(gè)改正值通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)及時(shí)傳遞給共視衛(wèi)星的流動(dòng)站精化其GPS觀測(cè)值，從而得到經(jīng)差分改正后流動(dòng)站較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)位置。

RTK的觀測(cè)模型為：

其中：

1.2 RTK技術(shù)的特點(diǎn)

（1）作業(yè)效率高。RTK技術(shù)在測(cè)量作業(yè)時(shí)，在大多的地形條件下，一次設(shè)站可以完成半徑10km區(qū)域內(nèi)的被測(cè)對(duì)象的測(cè)量，與傳統(tǒng)測(cè)量需要多次設(shè)置控制點(diǎn)、多次挪動(dòng)測(cè)量?jī)x器相比，減少了“搬站”的次數(shù)，且整個(gè)測(cè)量過(guò)程只需要1人即可，坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集僅需間隔幾秒，測(cè)量效率得到大幅度提升。（2）作業(yè)條件低。RTK技術(shù)測(cè)量的作業(yè)條件為“電磁波通規(guī)”和對(duì)天基本通規(guī)，與傳統(tǒng)的兩點(diǎn)間光學(xué)通視作業(yè)條件相比，不用再受氣候、季節(jié)、能見(jiàn)度和過(guò)高通規(guī)條件等因素的影響，對(duì)于復(fù)雜地形、障礙物較多的被測(cè)地區(qū)作業(yè)有著較大通用性[1]。（3）測(cè)量精度高。在RTK測(cè)量中，采用的是內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，不需要人工進(jìn)行操作，避免了由于人為因素造成的誤差；同時(shí)，RTK技術(shù)也沒(méi)有全站儀測(cè)量等方法產(chǎn)生的誤差積累問(wèn)題，在符合作業(yè)條件時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)精度的高程、平面精度測(cè)量。

2 RTK技術(shù)的實(shí)施步驟

2.1項(xiàng)目新建與坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置

在RTK中新建項(xiàng)目并命名，然后在參數(shù)選項(xiàng)中選擇坐標(biāo)系統(tǒng)，通常選用當(dāng)?shù)氐臋E球系為標(biāo)準(zhǔn)，然后設(shè)置投影參數(shù)，四參數(shù)、七參數(shù)和高程擬合參數(shù)等根據(jù)實(shí)際情況確認(rèn)是否填寫(xiě)。

2.2基準(zhǔn)站設(shè)置與連接

在設(shè)置基準(zhǔn)站時(shí)，應(yīng)保證周邊沒(méi)有過(guò)多的障礙物，地面穩(wěn)固，盡量選擇在地勢(shì)較高的位置，并且需要避開(kāi)強(qiáng)電磁輻射區(qū)域，然后將其與測(cè)量?jī)x器相連接，通過(guò)“平滑”項(xiàng)采集基準(zhǔn)站的坐標(biāo)，差分模式和電文格式分別選擇RTK與CMR/RTCM。

2.3移動(dòng)站設(shè)置

移動(dòng)站根據(jù)測(cè)量需求而設(shè)，盡量保證RTK數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境的良好，將其與測(cè)量?jī)x器相連接，通過(guò)“數(shù)據(jù)鏈”來(lái)采集移動(dòng)站數(shù)據(jù)，電文格式要與基準(zhǔn)站相同。

2.4參數(shù)計(jì)算

參數(shù)計(jì)算采取的通常是四參數(shù)結(jié)合高程擬合的方法，需要輸入各個(gè)點(diǎn)的原始坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)點(diǎn)的已知坐標(biāo)，通過(guò)軟件的自動(dòng)計(jì)算得到相應(yīng)結(jié)果，高程和平面殘差分別在5cm、2cm以內(nèi)時(shí)，證明結(jié)果沒(méi)有問(wèn)題，可以采用。

3 RTK技術(shù)在控制測(cè)量中的應(yīng)用

RTK技術(shù)應(yīng)用在控制測(cè)量中，雖然有著種種優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也會(huì)面臨著一些誤差問(wèn)題，在實(shí)際使用時(shí)需要加強(qiáng)注意，以保證RTK測(cè)量的準(zhǔn)確性，這些誤差主要包括以下幾方面：

3.1電離層因素引起的誤差

電離層是大氣層的組成部分，對(duì)于電磁波的傳遞會(huì)造成嚴(yán)重干擾，電離層的狀態(tài)主要會(huì)受太陽(yáng)黑子的影響。在太陽(yáng)黑子較為平靜時(shí)，電離層對(duì)RTK測(cè)量誤差影響范圍通常在5ppm以內(nèi)，若是太陽(yáng)黑子活動(dòng)較為劇烈，這種誤差范圍會(huì)達(dá)到50ppm，因此，在使用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，需要充分考慮電離層因素，盡量降低其所造成的誤差[2]。

3.2對(duì)流層因素導(dǎo)致的誤差

對(duì)流層也是大氣層中的重要結(jié)構(gòu)，其對(duì)于RTK測(cè)量誤差的影響主要是通過(guò)點(diǎn)間距離、點(diǎn)間高差造成的，誤差值通常能夠達(dá)到3ppm。對(duì)于此誤差，可以通過(guò)對(duì)測(cè)量站相關(guān)誤差進(jìn)行模擬的方式來(lái)糾正，從而提高測(cè)量結(jié)果的精度。

3.3氣象因素造成的誤差

雖然RTK技術(shù)作業(yè)條件較低，但也必須有“電磁波通規(guī)”和對(duì)天基本通規(guī)的基礎(chǔ)條件，在一般的天氣情況下都是能夠完成作業(yè)的，然而，當(dāng)被測(cè)區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境發(fā)生較大程度的變化時(shí)，不僅會(huì)給通規(guī)條件造成影響，而且被測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)一定程度的改變，從而造成測(cè)量誤差，所以，當(dāng)氣象條件較為惡劣時(shí)，不宜進(jìn)行RTK控制測(cè)量。

3.4多路徑形成的測(cè)量誤差

多路徑誤差是RTK技術(shù)當(dāng)中影響最大的一種誤差，其是由于天線環(huán)境因素而引起的，如果天線處于高反射環(huán)境中，其誤差能夠達(dá)到19cm，影響測(cè)量結(jié)果的精確性。針對(duì)此問(wèn)題，在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)，需要通過(guò)配備相應(yīng)的濾波器或扼流圈天線、結(jié)合能夠吸收電波的材料、選取沒(méi)有反射面的點(diǎn)位等措施來(lái)進(jìn)行規(guī)避，盡可能避免多路徑誤差的發(fā)生。

3.5天線相位中心變化引起的誤差

天線是RTK技術(shù)測(cè)量中接受電磁波信號(hào)和數(shù)據(jù)的主要設(shè)備，包括機(jī)械中心和電子中心兩個(gè)組成部分，后者會(huì)隨著接收信號(hào)的頻率、高度和方位角等不斷變化，兩者很難維持在重合狀態(tài)，給其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性造成一定影響。因此，在使用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，需要充分了解基準(zhǔn)站和流動(dòng)站天線相位關(guān)系，最大程度的保證兩者的統(tǒng)一，避免天線相位變化造成的誤差，提高測(cè)量結(jié)果精度。

4結(jié)語(yǔ)

RTK技術(shù)在控制測(cè)量中有著極大的優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高控制測(cè)量的精準(zhǔn)度和工作效率，對(duì)于控制測(cè)量的發(fā)展有著重要意義。在控制測(cè)量中應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)，會(huì)受環(huán)境因素影響出現(xiàn)一定程度的誤差，所以，需要對(duì)這些誤差的進(jìn)行考慮，在最為適宜的條件下進(jìn)行RKT控制測(cè)量，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。