RTK在工程测量中的应用.doc

1、RTK 在工程测量中的应用摘要：动态测量 RTK 技术有着观测效率高，布点方式比较灵活，节省费用。它的基本形式是:以一台输入已知 WGS 一 84 坐标的 GPS 接收机作为基准站，对所有可见 GPS 卫星进行不间断观测，观测数据信号的同时，通过无线数据接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位、实时差分的原理，实时地求差并计算出流动站所在点的 WCS 一84 三维坐标，通过地方坐标转换参数，换算得出流动站逐点的平面坐标x，y 和高程。关键词：RTK 技术；数据处理；坐标转换参数； Abstract: the dynamic measurement with observation

2、of high efficiency, RTK technology stationing mode is more flexible, save cost. Its basic form is: with a known input WGS 84 coordinate of GPS receiver as a benchmark to stand, for all visible GPS satellites for continuous observation, observation data signal at the same time, through the wireless d

3、ata receiving equipment, base station transmission of the observation data, and then according to the principle of relative positioning, real time difference, real-time differential and calculate the rover WCS a 84 3 d coordinate point, by local coordinate conversion parameters, draw a rover to poin

4、t conversion plane coordinates x, y, and elevation. Key words: RTK technology; Data processing; Coordinate transformation parameters; 中图分类号：TU198+.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一、RTK 的工作原理 是当今 GPS 全球定位系统与传送数据技术的结合，在测量技术当中的一项新突破。RTK 测量技术是以载波相位观测量为依据的实时差分 GPS测量技术,它能够实时地获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果,能达到厘米级精度。RTK

5、 系统主要由一个参考站(即基准站)、若干个流动站、数据通讯系统三大部分组成。在 RTK 作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送到流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集 GPS 观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,只要能保持 4 颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,并保证良好的测量环境，则流动站可随时给出厘米级定位结果，空间相对位置关系不是我们要的最终值,因此还有一步工作就是把空间相对位置关系纳入我们需要的坐标系中。GPS 直接反映的是 WGS-84 坐标 ,所以要通过参数转换把 GPS 的观测成果变成我们需要

6、的坐标。转换参数 GPS-RTK 测量在 WGS-84 坐标系中进行,得到较高精度的坐标，既 1980 年西安坐标系或 1954 年北京坐标系,也有采用各种区域性的独立坐标系,这就需要通过项目区控制点计算得到的四参数或七参数将 WGS-84 坐标转换到用户所需要的坐标系中。转换参数为四参数(包括二维平移向量、1 个旋转角、1 个尺度比)和七参数(包括三维平移向量、三维旋转值和 1 个尺度因子),一般情况下,根据不同的情况采用不同的转换参数。 二、RTK 技术的特点 1、观测站之间无需通视。RTK 作业自动化集成化程度高，测绘功能强大，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，测量不要求观测站之间相

7、互通视，因而不受通视条件、能见度、气候、季节限制，复杂地形和有障碍物的地区测绘起来也显得轻松快捷。 2、定位精度高，数据可靠，没有误差积累，在一定的作业半径内，RTK 测绘平面和高程精度均能达到厘米级。 3、作业效率高，在一般的地形形势下，不需要分级布网，RTK 设站一次可完成约 60 平方公里的测区，减少传统测绘的多个图根点联测、多次搬站，减少人工观测等，且测点速度快，有效提高测绘效率，降低劳动强度。其缺点是受接收卫星个数限制（不少于 4 颗） ，城区高楼林、立丛林密集、微波信号强的地方不适应 RTK 技术测绘。 三、RTK 技术在工程测绘中的应用 1、在控制测量的应用 由于 RTK 测量下

8、仪器标称精度为平面:1om+一 ppm;高程:Zem+Zppm，可以满足城市各等级 CPS 控制网的要求，但考虑到 RTK 观测时间短，受卫星升降和随机误差的影响较大，故对高精度的控制网仍采用静态 CPS测量的方法进行。在作业时可采用静态 GPS 测量作框架网，用 RTK 测量作框架网内加密网点的测量。为了克服 RTK 测量中手持对中杆对测量结果的影响，所有的测量可用脚架对中，用基座整平，这种方法在实际测量中经检验确实极大的提高了测量的精度。对于水准测量，用均匀分布的水准控制点作拟和，在较平坦的地区，完全可以达到等外水准的测量要求。 2、在碎部测量中的应用 由于 GPS 测量要求好的观测条件，

9、所以碎部点的测量应根据具体情况决定，对于比较空旷的地域应采用 RTK 测量，对于信号遮挡、干扰大和多路径效应显著的地方应采用常测量的方法。在实践测量中，应扬长避短，如树木对 GPS 信号的影响远大于高压线等对信号的影响，应在树木茂密的地区用 RTK 结合全战仪测量碎部点不失为一种好方法。 3、工程放样中的应用 RTK 测量实时获取测量点的坐标，并给出所测点的坐标和放样点的坐标差异，并配以箭头作为导航方向可帮助快速找到放样点，并提供放样点精度，而且可进行采点。对于无法放样点可利用 RTK 测量的辅助工具做出引桩来进行放样工作 4、RTK 结合全站仪进行测量 由于 GPSRTK 是被动式的接收二万

10、公里高空中的卫星信号和无线电传输信号，所以决定了它对信号质量的依赖性，所有对 CPS 信号影响的因素都会造成对 GPSRTK 测量的影响，对于像高压线、墙角、树丛边等周围的设有控制点的标志，在 RTK 测量无法在确定每颗卫星的整周模糊度时，用全站仪结合 RTK 测量，就可以高效率的完成测量任务，对于测量的成果，RTK 测量成果可以和全站仪的测量成果一起处理。随着 RTK 测量技术的推广，RTK 在工程测量中的应用会越来越广泛。RTK 在工程测量各个领域的广泛应用必将对传统工程测量手段的变革起到极大推动作用。 四、RTK 技术在具体应用中的误差分析 在 RTK 技术应用中,主要存在两类误差:一类

11、是与测站有关的误差,包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素。另一类是与距离有关的误差,包括轨道误差、电离层误差、对流层误差。1、天线相位中心变化。天线的机械中心和电子相位中心一般不重合,而且电子相位中心是变化的,它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。因此不仅需要测量电子相位中心的平均位置相对于天线机械中心的变化,而且要定义整个可见天线的相位中心的变化。忽视天线相位中心的变化,可使点位坐标的误差一般达到 3cm,最大可达到 5cm。因此,若要提高精度,必须知道流动站天线和基准站天线的精确相位图形,据之改正其数据。 2、多路径误差。该误差是 RTK 技术定位测量中最严重的误差。它取决

12、于天线周围的环境,多路径误差一般为 5cm,高反射环境下可达19cm。多路径误差可通过一些措施予以削弱:选择地形开阔、没有反射面的点位;采用具有削弱多径误差的各种技术的天线;采用扼流圈天线;基准站附近辅设吸收电波的材料;采用处理数据的新技术;接收机内采用专门的滤波器削弱数据中的多径误差等。 3、信号干扰。对于基准站而言,测试天线周围的电磁波干扰非常容易。干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离,改正这些影响的主要方法为选点时要仔细注意。4、气象因素。根据研究发现,在天气急剧变化时,也能导致观测坐标的变化。因此,在这种天气情况下,不宜进行 RTK 测量。 5、轨道误差。轨道误差只有几米,

13、其残余的相对误差影响约为 1ppm,就短基线(10km)而言,对其结果的影响可忽略不计,但对于2030km 的基线则可达到几厘米。6、电离层误差。将 L1 和 L2 的观测值进行线性组合来消除电离层误差的影响。电离层效应同太阳黑子活动密切相关。在太阳黑子平静期小于 5ppm,当太阳黑子爆发时,其影响可达到50ppm。实践表明,在太阳黑子爆发的几天内,不但 RTK 测量无法进行,即使静态 GPS 也会受到严重的影响。7、对流层误差。对流层误差同点间距离和点间高差密切相关,一般可达到 3ppm。为了保证 RTK 达到厘米级精度,要对测站有关的误差一起模拟。 8、对于坐标转换误差来说，又可能有两个误

14、差源，一是投影带来的误差，二是已知点误差的传递。当用三个以上的平面已知点进行校正时，计算转换四参数的同时会给出转换参数的中误差（北方向分量和东方向分量,必须通过控制点坐标库进行校正才能得到)。为了保证 RTK 的高精度,最好有三个以上平面坐标已知点进行校正，而且点精度要均等，并要均匀分布于测区周围。 结束语 根据上述关于 GPSRTK 测量技术在测绘工程当中的应用实例，可以发现 GPS 与 RTK 技术的结合，凭借其作业精度高，局外影响因素少等特点，消除了以往传统测量技术上的误差累积、局限性大的缺点，同时在简化操作及工程量上，取得了一个较好的效果，最后同样要注意到关于 RTK测量无余多观测所导致的不必要的损失，在不断推动测绘工程的发展进程中，GPS-RTK 技术将得到较好的普及应用。 参考文献 1 刘经南.广域差分 GPS 原理和方法M.北京:测绘出版社,1999. 2 张勤.GPS 测量原理及应用第一版M.科学出版社,2005.7. 3 余小龙.GPSRTK 技术的优缺点及发展前景J.测量通报