工程測(cè)量質(zhì)量控制中RTK 技術(shù)的應(yīng)用探究

趙瑤娟

（廣東煤炭地質(zhì)二O一勘探隊(duì)，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

1 RTK 技術(shù)

1.1 工作原理

在RTK 技術(shù)應(yīng)用階段，要求技術(shù)人員掌握其原理，明確應(yīng)用要求，在具體工作中做好基準(zhǔn)站的設(shè)置，將接收機(jī)安放在指定位置。通過(guò)連續(xù)觀測(cè)，借助無(wú)線電完成數(shù)據(jù)信息的發(fā)送、接收。在對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收時(shí)，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線網(wǎng)來(lái)完成。接收機(jī)接收到相關(guān)數(shù)據(jù)信息之后，要結(jié)合定位原理來(lái)得到最終的結(jié)果。需要圍繞參考坐標(biāo)以及測(cè)量工程進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)相關(guān)工作人員還需要注意數(shù)據(jù)信息的具體情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變?？茖W(xué)、準(zhǔn)確地計(jì)算坐標(biāo)信息，得到準(zhǔn)確的結(jié)果。除此之外，對(duì)觀測(cè)結(jié)果質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步的復(fù)核，防止出現(xiàn)偏差問(wèn)題。在應(yīng)用RTK 技術(shù)階段，工作人員要強(qiáng)化學(xué)習(xí)的積極性，明確工作原理，建立工作系統(tǒng)。一般情況下，測(cè)量系統(tǒng)要有數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、GPS 接收設(shè)備以及有關(guān)軟件等組成，從而對(duì)工程測(cè)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)管控[1]。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

1.2.1 誤差

工作人員在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)誤差問(wèn)題，也就是測(cè)量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息偏差，這種誤差根據(jù)產(chǎn)生原因以及形式可以分為同測(cè)站相關(guān)誤差、同距離相關(guān)誤差兩種。如果出現(xiàn)信號(hào)干擾多徑誤差或者其后變化很容易出現(xiàn)同測(cè)站相關(guān)誤差。從現(xiàn)階段RTK 技術(shù)應(yīng)用情況來(lái)看，多徑誤差出現(xiàn)率較高，這種誤差主要是由于所處環(huán)境較為惡劣，存在遮擋物，這些因素會(huì)對(duì)電磁波造成一定的干擾，從而無(wú)法順利傳輸數(shù)據(jù)信息。與此同時(shí)，在強(qiáng)反射的影響下，天線信號(hào)會(huì)受到干擾，在具體工作中可能會(huì)出現(xiàn)兩種信號(hào)重疊的情況，因此對(duì)其最終結(jié)果造成了影響。同距離相關(guān)誤差取決于移動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間的距離，在測(cè)量過(guò)程中如果移動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間的距離增加，其誤差也會(huì)隨之增加，因此有關(guān)單位在組織進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，要結(jié)合項(xiàng)目的具體情況設(shè)置作業(yè)半徑[2]。

1.2.2 整周模糊值

整周模糊值主要是指初始化時(shí)間在RTK 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中整個(gè)周期模糊時(shí)的確定影響整體精準(zhǔn)度。在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，如果兩點(diǎn)距離較近，可以模擬對(duì)流程和電力市場(chǎng)對(duì)測(cè)量工作造成的干擾，通過(guò)差分處理觀測(cè)值降低干擾的影響程度。但是在技術(shù)應(yīng)用階段，電離層電子含量并不是固定值。同時(shí)不管對(duì)于基準(zhǔn)站還是移動(dòng)站來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星的信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)一定的變化，基線長(zhǎng)度和變化之間形成的正比關(guān)系，也就是基線長(zhǎng)度越大，對(duì)于后期的影響也就越大。所以，如果電離層活動(dòng)較為明顯，會(huì)出現(xiàn)異常情況，對(duì)結(jié)果造成干擾。因此有關(guān)單位在組織測(cè)量的過(guò)程中要適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間，從而掌握相應(yīng)的整周模糊值。在工作階段如果出現(xiàn)太陽(yáng)黑子爆發(fā)的問(wèn)題，整周模糊值將無(wú)法被固定。通過(guò)相關(guān)研究可知，會(huì)對(duì)整周模糊值造成影響的因素主要有：第一，接收機(jī)型號(hào)。對(duì)比單頻RTK，雙頻RTK初始化時(shí)間明顯較短；第二，衛(wèi)星數(shù)量。在測(cè)量階段，涉及的衛(wèi)星越多，其精準(zhǔn)度就越高，具有更好的穩(wěn)定性；第三，移動(dòng)站、基站二者之間的距離。如果距離近則整周模糊值短[3]。

1.2.3 數(shù)據(jù)鏈

在工作過(guò)程中，要明確RTK 測(cè)量階段的各項(xiàng)工作任務(wù)，其中，工作人員需要注意移動(dòng)站的設(shè)置情況以及工作狀態(tài)。移動(dòng)站需要實(shí)時(shí)接收信號(hào)并且明確觀測(cè)時(shí)和有關(guān)數(shù)據(jù)鏈的信息，方便工作人員進(jìn)行定位，因此有關(guān)單位要保證基準(zhǔn)站信號(hào)，接收具有更好的可靠性和連續(xù)性，從而得到精準(zhǔn)的RTK 測(cè)量結(jié)果。一般情況下，如果工作區(qū)域處于沙漠、平原等位置，RTK 技術(shù)應(yīng)用的效果會(huì)更好。不過(guò)如果是在自然環(huán)境較為復(fù)雜、惡劣的位置開展工程測(cè)量，其結(jié)果會(huì)明顯下降，并且降低作業(yè)效率，甚至無(wú)法測(cè)量。

2 技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)

第一，精度高。RTK 技術(shù)特殊的原理，其工作條件可以滿足許多工程測(cè)量所提出的需求，同時(shí)強(qiáng)化數(shù)據(jù)信息的安全性和準(zhǔn)確性，尤其是在平面度、高程等方面，RTK 技術(shù)測(cè)量都有著非常積極的表現(xiàn)，甚至可以達(dá)到厘米級(jí)別；第二，作業(yè)高效。在工程測(cè)量中應(yīng)用RTK技術(shù)可以有效地解決傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)效率低、工作繁瑣復(fù)雜等問(wèn)題，不需要反復(fù)測(cè)量，提升整體工作效率和質(zhì)量；第三，作業(yè)條件寬松。對(duì)于工程測(cè)量工作來(lái)說(shuō)，可以選擇使用的測(cè)量技術(shù)較多，相比于其他技術(shù)，RTK技術(shù)具有很高的抗干擾能力，對(duì)于結(jié)果的真實(shí)性和穩(wěn)定性也有著非常積極的表現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用階段，可以在電磁波規(guī)定范圍之內(nèi)完成作業(yè)任務(wù)；第四，簡(jiǎn)單便利。通過(guò)少量的儀器、系統(tǒng)就可以完成測(cè)量工作，方便工作人員的使用，同時(shí)還可以快速地對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，以及傳輸；第五，自動(dòng)化、集成化優(yōu)勢(shì)明顯，可以實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能的綜合應(yīng)用，降低輔助測(cè)量工作的任務(wù)量，進(jìn)而提升整體的精準(zhǔn)度。

2.2 缺點(diǎn)

2.2.1 易受到衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)影響

在RTK 技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，其缺點(diǎn)也較為明顯，尤其是容易受到衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)的影響。如果衛(wèi)星系統(tǒng)出現(xiàn)變化，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差，如果觀察條件較為復(fù)雜，會(huì)影響RTK 技術(shù)的應(yīng)用效果，導(dǎo)致整體工作效率降低，對(duì)于這種問(wèn)題，工作人員可以通過(guò)加強(qiáng)衛(wèi)星系統(tǒng)的觀測(cè)來(lái)提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，在客觀條件允許的情況下，可以正確地使用RTK 技術(shù)。

2.2.2 環(huán)境氣候影響

由于測(cè)量工作屬于露天作業(yè)，極易受到環(huán)境氣候的影響，如果工作區(qū)域處于復(fù)雜的環(huán)境，會(huì)對(duì)其觀察、數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍斐芍苯佑绊?，尤其是在地形?fù)雜的環(huán)境中，如果要進(jìn)行測(cè)量工作，數(shù)據(jù)傳輸是急需解決的一個(gè)問(wèn)題，因此有關(guān)單位要明確RTK 技術(shù)的問(wèn)題，制定相應(yīng)的優(yōu)化措施，盡可能將其設(shè)置在高海拔的環(huán)境中開展工作，并且做好天氣的預(yù)測(cè)，采取有效的防護(hù)方法。

2.2.3 穩(wěn)定性有所不足

與全站儀相對(duì)比，無(wú)論是在測(cè)量精度方面還是在穩(wěn)定性方面，RTK 技術(shù)都存在一定的缺點(diǎn)，對(duì)其最終結(jié)果造成影響。所以工作人員需要提高對(duì)RTK 技術(shù)的重視程度，積極學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，掌握現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的布設(shè)情況，并且設(shè)置相應(yīng)的多余控制點(diǎn)，從而提升RTK測(cè)量工作的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性，保證其結(jié)果符合要求。

3 誤差特性與質(zhì)量控制

3.1 RTK 的誤差特性及控制方法

對(duì)于RTK 技術(shù)來(lái)說(shuō)，在研究其誤差特性和質(zhì)量控制方法的過(guò)程中，要明確RTK 技術(shù)的誤差特性和控制措施。第一，同儀器和干擾有關(guān)的誤差特征與控制方法。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中天線相位中心變化，如果想提高RTK定位精準(zhǔn)度，必須要進(jìn)行天線的檢驗(yàn)、校正。多經(jīng)誤差取決于天線周圍的環(huán)境，多經(jīng)誤差可以通過(guò)選擇地形開闊點(diǎn)位，使用扼流圈天線、基地站附近鋪設(shè)吸收電波材料等方法來(lái)進(jìn)行控制；第二，同距離有關(guān)誤差特征和控制方法。同距離的誤差主要部分可以通過(guò)多基站技術(shù)進(jìn)行控制，在軌道誤差方面就短期限來(lái)說(shuō)誤差較小，不過(guò)對(duì)于25km 左右的基線可以達(dá)到幾厘米的誤差，可以通過(guò)使用電離層誤差的方式來(lái)進(jìn)行削弱和控制，通過(guò)多個(gè)觀測(cè)站共同開展工作的方法提升結(jié)果的精準(zhǔn)度，對(duì)于流程誤差來(lái)說(shuō)，可以對(duì)流程誤差點(diǎn)間距以及點(diǎn)高度等進(jìn)行調(diào)整。

3.2 質(zhì)量控制方法

第一，已知點(diǎn)解和比較法。已知點(diǎn)解和比較法是一種常用的質(zhì)量控制方法，借助已知點(diǎn)開展對(duì)比分析，如果在出現(xiàn)問(wèn)題的第一時(shí)間進(jìn)行糾正，在技術(shù)應(yīng)用的階段應(yīng)選擇高精度的控制點(diǎn)，例如將其設(shè)置在靜態(tài)控制點(diǎn)或者高等級(jí)的控制點(diǎn)。在后續(xù)工作中要和已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較和計(jì)算，如果發(fā)現(xiàn)其中存在問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；第二，重測(cè)比較法。顧名思義，重測(cè)比較法就是反復(fù)測(cè)量得到最終的結(jié)果，通過(guò)對(duì)比來(lái)確定質(zhì)量控制范圍，在應(yīng)用過(guò)程中需要先測(cè)量若干固定點(diǎn)坐標(biāo)，如果是已經(jīng)存在的RTK 點(diǎn)位，需要重測(cè)坐標(biāo)，隨后再進(jìn)行對(duì)比分析。如果沒有控制點(diǎn)可以增加儀器設(shè)備的方式來(lái)完成RTK 點(diǎn)位的對(duì)比，借助全站儀確定距離，再對(duì)其結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，這種方法簡(jiǎn)單便利，并且工作效率較高；第三，電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法。這種方法在RTK 測(cè)量成果質(zhì)量控制中有著非常重要的意義，為了進(jìn)一步提升結(jié)果的精準(zhǔn)度，有關(guān)工作人員要掌握技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，在目標(biāo)區(qū)域中設(shè)置相應(yīng)的基準(zhǔn)站。保證基準(zhǔn)站的數(shù)量超過(guò)兩個(gè)，注意每個(gè)基準(zhǔn)站要做好頻率的區(qū)分，從而糾正數(shù)據(jù)的誤差。對(duì)于流動(dòng)站來(lái)說(shuō)，實(shí)際RTK 觀測(cè)要注意變頻開關(guān)的調(diào)整，以便工作人員可以對(duì)不同的基站進(jìn)行選擇，對(duì)于接受不同的差分改正數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，要使各個(gè)RTK 點(diǎn)位都可以接收同一個(gè)基站的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對(duì)查分改正數(shù)據(jù)情況進(jìn)行判斷，以此來(lái)獲得一個(gè)基準(zhǔn)站的RTK 觀測(cè)數(shù)據(jù)[4]。

4 應(yīng)用分析

4.1 實(shí)際運(yùn)用

4.1.1 已知點(diǎn)檢核較法的運(yùn)用

質(zhì)量措施的應(yīng)用需要結(jié)合測(cè)量區(qū)域的地形地貌，來(lái)對(duì)RTK 技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，工作人員要科學(xué)、靈活地選擇RTK 技術(shù)，同時(shí)還要做好控制點(diǎn)位、基準(zhǔn)站等位置的選擇，保證視野開闊，同時(shí)不能存在會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響的因素。為了進(jìn)一步提升RTK 觀測(cè)的水平，需要為其創(chuàng)造更好的條件，在觀測(cè)階段，流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間的距離要控制在合理范圍之內(nèi)，并且結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范來(lái)進(jìn)行使用，工作人員要注意做好RTK 測(cè)量成果的質(zhì)量控制，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，如果選擇使用已知點(diǎn)檢核較法，在RTK 圖跟控制測(cè)量的同一時(shí)間要對(duì)周圍的靜態(tài)點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

4.1.2 重測(cè)比較法

如果工程測(cè)量的區(qū)域地形較為復(fù)雜，被測(cè)區(qū)域多為丘陵山地等地貌，在使用RTK 技術(shù)的過(guò)程中，要對(duì)該點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，使用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)節(jié)省測(cè)站轉(zhuǎn)換的流程。相比于全站儀極坐標(biāo)法，RTK 數(shù)據(jù)采集階段存在采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等情況，會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。為了進(jìn)一步提升碎步點(diǎn)測(cè)量的精準(zhǔn)性，要使用重測(cè)比較法來(lái)完成工作，以此來(lái)進(jìn)行RTK 觀測(cè)結(jié)果的質(zhì)量控制。在實(shí)際工作中，每次重新初始化之后，要立即對(duì)附近一側(cè)的RTK 點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量，一般情況下要控制數(shù)量超過(guò)兩個(gè)，并做好現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比。

4.1.3 電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法

在RTK 測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，要注意時(shí)間、操作步驟符合規(guī)范。第一，準(zhǔn)備相應(yīng)的儀器設(shè)備，包含接收機(jī)、傳輸電臺(tái)以及天線等；第二，做好基準(zhǔn)站的選擇，要保證測(cè)量區(qū)域，或者目標(biāo)區(qū)域附近空曠開闊，注意高度角處于15 度以上，附近沒有障礙物；第三，啟動(dòng)基準(zhǔn)站，在架設(shè)相關(guān)儀器設(shè)備之后要接通電源設(shè)置基準(zhǔn)站和轉(zhuǎn)換參數(shù)，注意使其和GPS 相連接，輸入基準(zhǔn)站坐標(biāo)，在啟動(dòng)之后保證電臺(tái)處于發(fā)射狀態(tài)；第四，連接流動(dòng)站儀器在完成之后就可以進(jìn)行RTK 測(cè)量。為了保證結(jié)果的質(zhì)量，要使用電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法來(lái)進(jìn)行控制，使各個(gè)基準(zhǔn)站使用不同頻率進(jìn)行差分發(fā)射，可以實(shí)時(shí)得到差分改正數(shù)據(jù)。對(duì)于接收的不同差分改正數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量控制效果。

4.2 成效分析

通過(guò)上文分析可以發(fā)現(xiàn)，RTK 測(cè)量質(zhì)量控制方法主要有：第一，已知點(diǎn)檢核較法，也就是通過(guò)RTK 測(cè)量，得出控制點(diǎn)位的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情況下，工作人員要及時(shí)采取適宜的措施進(jìn)行糾正；第二，重測(cè)比較法，也就是在每次初始化完成之后確定控制點(diǎn)位沒有誤差之后，才能進(jìn)行RTK 測(cè)量；最后，電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法，也就是在測(cè)量區(qū)域建立兩個(gè)或以上基準(zhǔn)站，從而進(jìn)行對(duì)比結(jié)算處理。

通過(guò)這三種RPK 測(cè)量質(zhì)量控制方法進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)已知點(diǎn)檢核比較法最為可靠，不過(guò)在實(shí)際工作過(guò)程中由于高等級(jí)控制點(diǎn)位數(shù)量受到限制，很難完全實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制效果，可以將其使用在測(cè)量成果的質(zhì)量評(píng)定過(guò)程中。重測(cè)比較法應(yīng)用的步驟較為簡(jiǎn)單，可以滿足實(shí)時(shí)性的工作需求，可以在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的第一時(shí)間進(jìn)行解決，有助于RTK 測(cè)量成果的質(zhì)量控制。而電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)測(cè)量法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中由于優(yōu)勢(shì)較為明顯，可以針對(duì)特定的RTK 點(diǎn)位進(jìn)行質(zhì)量控制。有關(guān)單位在組織進(jìn)行RTK 測(cè)量成果質(zhì)量控制的過(guò)程中，要結(jié)合技術(shù)需求準(zhǔn)備所需的儀器設(shè)備，否則將無(wú)法完成質(zhì)量控制[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

RTK 技術(shù)作為一種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，被應(yīng)用在各類的工程測(cè)量中，由于技術(shù)具有很高的應(yīng)用價(jià)值，在實(shí)際工作中要求技術(shù)人員全面掌握RTK技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，并結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)以及工程項(xiàng)目的具體情況靈活應(yīng)用，同時(shí)還要做好測(cè)量成果的質(zhì)量控制，使用適宜的方法，提升結(jié)果的精準(zhǔn)度。