RTK 原理与注意事项.ppt

RTK原理及注意事项 RTK RealTimeKinametic 实时动态差分 RTK RealTimeKinematic 载波相位差分技术 RTK测量系统是GPS测量技术与数据传输技术构成的组合系统 高精度的GPS测量必须采用载波相位观测 RTK定位技术就是基于载波相位观测的实时动态定位技术 它能够实时快速地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果 并达到厘米级精度 在RTK作业模式下 基准站通过数据链将其观测的星历数据传送给流动站 流动站通过数据链接收来自基准站的数据 同时采集GPS观测数据 并在系统内进行实时处理 给出厘米级定位结果 历时不到一秒钟 流动站可处于静止状态 也可处于运动状态 也可在动态条件下直接开机 并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解 载整周末知数解固定后 即可进行每个历元的实时处理 只要能保持5颗以上卫星相位观测值的跟踪与必要的几何图形 则流动站可随时给出厘米级定位结果 RTK工作原理 GPS卫星 发射天线基准站 差分信号移动站 RTK数据链示意图 RTK工作过程中的坐标转换 由于GPS所采用的坐标系为WGS 84 而在中国所采用的坐标系包括BJ 54 GJ 80 以及一些地方坐标系统如深圳独立坐标 等等 因此在RTK的工作过程中 坐标转换成为其重要的一环 其转换方法主要分为三种 三参数 四参数 七参数 三参数法 定义 两空间三维直角坐标系之间的平移参数 DX DY DZ要求 一个BJ 54或GJ 80坐标起算点 环境 主要用于精度要求不高的水上定位测量 地形测量 或只有一个已知点的情况 精度随着移动站距离的增加变大 一般三公里内精度优于5CM 作业方法 将基准站架设于开阔 无干扰的已知点上 设置 基准站 输入已知点的当地坐标 选择单点定位求解近似七参数 即可 移动站即可接收到标准的BJ 54或GJ 80坐标 四参数 转换参数 高程拟合法 定义 两平面坐标系之间的平移 旋转 缩放参数DX DY 要求 至少两个任意同一坐标系的坐标 通用方法 环境 适用于普通的工程测量 工程放样作业方法 将基准站架在测区中央开阔处 移动站在窄带固定解状态下 测出两组已知点的原始坐标 手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标 七换参数法 定义 两空间三维直角坐标系之间的平移 旋转 缩放 参数 DX DY DZ x y z k要求 三个BJ 54或GJ 80坐标起算点 环境 主要用于精度要求较高的控制测量 地形测量 施工放样 作用范围相对较大作业方法 将基准站架设于开阔 无干扰的已知点上 移动站在窄带固定解状态下 测出三组已知点的原始坐标 手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标 RTK优点 不足及解决方法一 RTK技术的测量速度二 RTK测量成果的质量控制三 RTK技术优点四 RTK的不足及其解决办法 一 RTK技术的测量速度RTK技术的测量速度主要由初始化所需时间决定 初始化所需时间又由RTK技术差别 各种机型有不同的快速解算技术 接收卫星的数量与质量 RTK数据链传输质量等因素决定 快速解算技术越先进 在一定的高度角下接收到的卫星数量越多 质量越好 RTK数据链传输质量越高 初始化所需时间就越短 在良好的环境条件下 RTK初始化所需时间一般为几十秒 不良环境条件下 尚满足RTK基本工作条件 几分钟到十几分钟 甚至不能测量 二 RTK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 与GPS静态测量相比 RTK测量更容易出错 必须进行质量控制 质量控制的方法主要有 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 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测量以上方法中 最可靠的是已知点检核比较法 但控制点的数量总是有限的 所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果 三 RTK技术优点3 1作业效率高 在一般的地形地势下 高质量的RTK设站一次即可测完10km半径的测区 大大减少了传统测量所需的控制点数量与测量仪器的 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坐标 作业速度快 劳动强度低 节省了外业费用 提高了劳动效率 3 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10km RTK的平面精度与高程精度都能达到厘米级 3 3降低了作业条件要求 RTK技术不要求两点间满足光学通视 只要求满足 电磁波通视 因此 与传统测量相比 RTK技术受通视条件 能见度 气候 季节等因素的影响与限制较小 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 3 4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坐标或进行坐标放样 数据输入 存储 处理 转换与输出能力强 能方便快捷地与计算机 四 RTK的不足及其解决办法4 1受卫星状况限制 当卫星系统位置对美国是最佳的时候 世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖 容易产生假值 另外 在高山峡谷深处及城市高楼密布区 卫星信号被遮挡时间较长 使一天中可作业时间受限制 产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现 作业时间受限制可由选择作业时间来解决 4 2天空环境影响 白天中午 受电离层干扰大 共用卫星数少 常接受不到5颗卫星 因而初始化时间长甚至不能初始化 也就无法进行测量 在同样的条件与同样的地点上进行RTK测量 上午11点之前与下午3 30分之后 RTK测量结果准而快 而中午时分 很难进行RTK测量 可见选择作业时段的重要性 4 3数据链传输受干扰与限制 作业半径比标称距离小的问题 RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体 高大建筑物与各种高频信号源的干扰 在传输过程中衰减严重 严重影响外业精度与作业半径 在地形起伏高差较大的山区与城镇密楼区数据链传输信号受到限制 解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上 用GPRS通信不存在上述问题 4 4高程异常问题 RTK作业模式要求高程的转换必须精确 但我国现有的高程异常图在有些地区 尤其是山区 存在较大误差 在有些地区还是空白 这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难 精度也不均匀 4 5电量不足问题 RTK耗电量较大 需要多个大容量电池 电瓶才能保证连续作业 在电力供应缺乏的偏远作业区受到限制 用GPRS通信不存在上述问题 4 6精度与稳定性问题 RTK测量的精度与稳定性都不及全站仪 特别是稳定性方面 这是由于RTK较容易受卫星状况 天气状况 数据链传输状况影响的缘故 要解决此类问题 要在布控制点时多布置一些 多余 控制点 作为RTK测量成果质量控制的检核点 RTK技术主要应用范围 测图根点 精度均匀 效率高 地形测图 效率高 一人即可操作 工程放样 实时显示位置信息 可进行复杂的线路测量 只需要输入线路要素即可生成复杂的道路曲线 无验潮测水深水下地形测量随着RTK技术的出现 使得水上测量采用GPS无验潮测量方式工作 RTK方式 成为可能 采用此种方式不仅可以避免定位系统与测深系统之间的延迟误差 而且由于无验潮 使得内业处理更简单 方便 注意事项 1 架设基站