认识实时动态测量技术
一、實時動態測量(RTK,Real?Time?Kinematic)
RTK定位技術是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術,它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果,并達到厘米級(1-10cm)定位精度。在RTK作業模式下,基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接受來自基準站的數據,還要采集GNSS觀測數據,并在系統內組成差分觀測值進行實時處理。流動站可處于靜止狀態,也可以處于運動狀態。RTK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術。
常規的GNSS測量方法,如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度,而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,是GNSS應用的重大里程碑,它的出現為工程放樣、地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業作業效率。
二、工作原理
GNSS?RTK技術系統用戶主要包括三個部分:基準站、流動站和數據鏈。其作業原理是基準站接收機架設在已知或未知坐標的參考點上,連續接受所有可視GNSS衛星信號;基準站將測站點坐標、偽距觀測值載波相位觀測值、衛星跟蹤狀態和接收機工作狀態等通過無線數據鏈發送給流動站;流動站先進行初始化,完成整周未知數的搜索求解后,進入動態作業。流動站在接收來自基準站的數據時,同步觀測采集GNSS衛星載波相位數據,通過系統內差分處理求解載波相位整周模糊度,根據流動站和基準站的相關性得出流動站的平面坐標x、y和高程h。
三、RTK技術可用于的測量工作
(1)各種控制測量
傳統的大地測量、工程控制測量采用三角網、導線網方法來施測,不僅費工費時,還要求點間通視,而且精度分布不均勻,且在外業中無法實時獲知精度狀況;采用常規的GNSS靜態測量、快速靜態、偽動態方法,在外業測設過程中不能實時知道定位精度,如果測設完成后,回到內業處理后發現精度不合要求,還必須返測;而采用RTK來進行控制測量,能夠實時知道定位精度,如果點位精度要求滿足了用戶就可以停止觀測了,而且知道觀測質量如何,這樣可以大大提高作業效率。如果把RTK用于公路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量,則不僅可以大大減少人力強度、節省費用,而且大大提高工作效率,測一個控制點在幾分鐘甚至幾秒鐘內就可以完成。
(2)地形測圖
傳統測繪地圖時,一般首先要在測區建立圖根控制點,然后在圖根控制點上架上全站儀或經緯儀配合小平板測圖;現在發展到外業用全站儀和電子手簿配合地物編碼,利用大比例尺測圖軟件來進行測圖,甚至于發展到最近的外業電子平板測圖等等,都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點,這些碎部點都與測站通視,而且一般要求至少2-3人操作,拼圖時一旦精度不符合要求就需要到外業去返測。而采用RTK時,僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點上呆上一兩秒鐘,并同時輸入特征編碼,通過手簿可以實時知道點位精度,把一個區域測完后回到室內,有專業的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。這樣用RTK僅需一人操作,不要求點間通視,大大提高了工作效率。采用RTK配合電子手簿可以測設各種地形圖,如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設;公路管線地形圖的測設;配合測深儀可以用于測水庫地形圖,航海海洋測圖,等等。
(3)放樣測量
放樣是測量的一個應用分支,它要求通過一定方法把人為設計好的點位在實地標定出來,采用常規的放樣方法很多,如經緯儀交會放樣,全站儀的邊角放樣,等等,一般要放樣出一個設計點位時,往往需要來回移動目標,而且要2-3人操作,同時在放樣過程中還要求點間通視良好,在生產應用上效率不是很高。有時放樣中遇到困難的情況會借助于很多方法才能放樣,如果采用RTK技術放樣時,由于RTK在行進中不斷計算測站位置、偏移量,放樣就可以與設計很好地結合起來。僅需要把設計好的點位坐標輸入到電子手簿中,背著GNSS接收機,它會提醒你走到要放樣的位置,既迅速又方便。由于GNSS是通過坐標來直接放樣的,而且精度很高也很均勻,因而在外業放樣中效率會大大提高,且只需一人操作。
總結
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