全球卫星定位系统在实时动态测量(RTK)中的现况.doc

全球卫星定位系统在实时动态测量（RTK）中的现况分析【摘要】随着全球定位系统(gps)技术的快速发展，rtk(realtime kinematic)测量技术也日益成熟。rtk技术，是测量技术与数据传输技术的结合，是测量技术中的一个新突破，极大地提高了测量工作作业的效率。本文主要阐述了rtk技术的含义、工作原理、优缺点，还分析了rtk技术在城市测量中的注意事项。【关键词】rtk;gps;城市测量;定位全球卫星定位系统技术的应用rtk技术的发展现状全球卫星定位系统技术的发展是一个漫长的过程，从上个世纪七十年代由美国率先发起研制，如今发展已初具规模。全球卫星定位系统主要是为了实现实施三维导航与定位能力和解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统(gps)技术的快速发展，rtk(real-time kinematic)测量技术也日益成熟，测量技术逐步在测绘中得到应用，尤其是在城市各方面测量中的应用。rtk测量技术因其精度高、实时性和高效性，已逐步应用于城市图根测量、工程放样、碎部测量、地籍测量等诸多方面，并且正在向城市一、二级导线(gps)控制测量方向拓展，使得其在城市测绘中的应用越来越广。rtk技术，是测量技术与数据传输技术的结合，是测量技术中的一个新突破。常规的gps测量方法，如静态、快速静态等方法都需要事后进行解算才能获得可使用的坐标数据，而rtk是能够在野外实时得到较高精度数据的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分(real-time kinematic)方法，是gps应用的重大里程碑。它的出现为工程放样、地形测图以及各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。gps的出现是测绘行业的一次革命，而rtk技术的出现，使得gps可以更广泛地应用于测绘行业的各个方面。现在许多城市已在或准备建立城市gps综合服务网，直接为城市测量、交通、公安及气象等领域服务。利用gps综合网基准站连续发布的高精度gps信息，使得城市gps用户能够快速实时、准确地确定其空间地理信息，届时，rtk将会更方便、更精确、更灵活、更可靠。随着rtk技术的不断发展与完善，它将成为未来城市测量的主导测量模式，开辟城市测量的新理念。2.rtk技术所存在的问题rtk技术灵活、方便的特点使其在城市测量中有广阔的应用前景，但是由于城市现代通信业的高度发达，城市建筑的高大化和装潢材料的强反射性，市区道路车流量大且行动缓慢等因素，使得rtk作业受到一定的影响。主要表现在：受卫星状况的影响，受电离层影响，受数据链电台传输距离影响，受对空通视环境影响，受高程异常问题影响，等等。还有rtk技术的精度也是一个长期以来为大家所关注的一个方面。3.rtk测量的基本原理rtk 测量模式要求至少两台同时工作的gps接收机。在两台套接收机的rtk 测量系统中，其中一台接收机被指定为基准站，另外一台为流动站，基准站接收机通常置于一个己知点上，即经度、纬度和高度己知的点。基准站系统采集来自可用卫星的原始数据。该原始数据经包装后，由串行端口送往待命的无线电发射机。发射机对包装后的原始数据进行广播。流动站电台接收基准站发来的包含基准站接收gps原始数据的信息，电台将收到的基准原始数据经由串口转往流动站接收机，与此同时，流动站gps接收机会在其当前位置采集本机的原始数据。来自基准站gps接收机与流动站gps接收机的原始数据汇集在流动站接收机中处理，得出两个接收机之间精确到亚厘米级的基线向量。最后，流动站接收机利用己知基准站位置和基线向量来计算流动站位置坐标，从而得到用户所需的三维坐标。4.rtk技术的优缺点4.1rtk技术的优点rtk技术以其卓越的优势很快地有了自己的市场，其优势就在于：4.1.1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5km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，每个放样点只需要停留12s，就可以完成作业。4.1.2定位精度高，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5km)，rtk的平面精度和高程精度都能达到厘米级，且不存在误差积累。4.1.3快速提供三维坐标通常rtk接收机通过实时处理就能得到厘米级精度的三维坐标。4.1.4全天候作业rtk技术不要求两点间满足光学通视，只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此和传统测量相比，rtk 技术作业受限因素少，几乎可以全天候作业。4.1.5 rtk作业自动化、集成化程度高rtk可胜任各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿，内置专业软件可自动实现多种测绘功能，减少人为误差，保证了作业精度。4.2 rtk技术的缺点4.2.1受卫星状况限制gps系统的总体设计方案是在1973年完成的，受当时的技术限制，总体设计方案自身存在很多不足。随着时间的推移和用户要求的日益提高，gps卫星的空间组成和卫星信号强度都不能满足当前的需要，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。例如在中、低纬度地区每天总有两次盲区，每次2030min，盲区时卫星几何图形结构强度低，rtk测量很难得到固定解。同时由于信号强度较弱，在对空遮挡比较严重的地方gps无法正常应用。4.2.2受电离层影响白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。根据我们的实际经验，每天中午1213点，rtk测量很难得到固定解。4.2.3受数据链电台传输距离影响数据链电台信号在传输过程中易受外界环境影响，如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。另外，当rtk作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限，所以rtk的实际作业有效半径比其标称半径要小，工程实践和专门研究都证明了这一点。4.2.4受对空通视环境影响在山区、林区、城镇密楼区等地作业时，gps卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，卫星空间结构差，容易造成失锁，重新初始化困难甚至无法完成初始化，影响正常作业。4.2.5受高程异常问题影响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分布图在有些地区，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比较困难，精度也不均匀，影响rtk 的高程测量精度。4.2.6不能达到100%的可靠度rtk 确定整周模糊度的可靠性为95%99%，在稳定性方面不及全站仪，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4。5.rtk技术应用中的问题及解决方法rtk技术在城市测量中有广阔的应用前景，但是由于城市特殊的环境，存在诸多不利于rtk作业的因素，诸如强大的无线电网络、高大的建筑等。主要有以下几方面：5.1参数的转换。为了提高数据的可靠性，最好选择5颗以上的点利用最小二乘法求解转换参数。为了检验转换参数的精度与正确性，还应当选用12个点不参与转换计算，而直接带入公式，检查是否符合精度要求，从而提高数据可靠性。参数转换所用已知点点位最好选择在测区四周及中心，均匀分布，能有效地控制测区，尽量减少参数误差对测量结果的影响。5.2基准站选择。rtk定位的数据处理过程是基准站和流动站之间的单基线处理过程，基准站和流动站的观测数据质量的好坏，无线电的信号传播质量好坏对定位结果的影响很大。一般基准站上空应尽可能开阔，在515高度角以上不能有成片的障碍物。在基准站周围200m的范围内不能有强电磁波干扰源。基准站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物。5.3 rtk测量形式同常规测量的支导线测量形式有些类似，为避免出现粗差，在实施中，应加强与静态gps点或其他已知控制点的坐标进行比较检核的同时，还应通过对同一点重复进行rtk观测来加强结果检验。5.4由于电台信号传播属于直线传播，为了基准站和流动站数据传输得更远，基准站应该选择在地势比较高的测点上。这是很重要的。这样做，不至于老是搬站。5.5避免在中午太阳直接照射的高温环境下作业。因为太阳紫外线很强时，对信号传播影响较大，容易造成观测结果的不稳定性。5.6使用rtk和使用静态gps一样，也要对测区的卫星情况进行预报，要避开接收机接收不到足够卫星的时间段。这一点也很重要，因为rtk技术主要就是依靠卫星定位的，所以卫星数目一定要尽可能的多。6.结语rtk实时动态测量技术是继gps全球定位技术之后，测量领域又一次技术革命。rtk技术改变了传统的测量模式，实时动态rtk定位技术的发展与应用已成为目前全球卫星定位技术应用的重要里程