RTK操作流程.ppt

RTK原理及注意事项 RTK RealTimeKinematic 实时动态载波相位差分定位技术 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 RTK定位技术就是基于载波相位观测的实时动态差分定位技术 它能够实时实实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 RTK是高精度GPS测量定位最常用的技术 是公司产品的最主要的组成部分 基准站接收机设在固定的参考点位上 连续接收所有可视GPS卫星信号 并将测站坐标 观测值 卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去 流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据 求载波相位整周模糊度 在通过相对定位模型获取所在点相对基准站的坐标和精度指标 在系统内进行实时处理 给出厘米级定位结果 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 载整周末知数解确定后 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和必要的几何图形 则流动站可随时给出厘米级定位结果 整周模糊度的求解是RTK能实时精确定位的关键想要得到高精度的GPS导航定位 必须采用载波相位观测量 对于采用载波相位作为GPS观测量 无论是对于GPS动态定位还是GPS静态定位 整周模糊度的正确解求都是为获得高精度定位成果的关键问题 一旦整周模糊度正确固定 载波相位观测值即可转换为高精度的测相伪距 从而实现厘米级的动态定位精度 在动态定位中 由于载波相位观测值在不发生周跳的情况下其模糊度数值不变 因而可以利用静态定位的方法首先进行静态观测 待模糊度正确求解之后再进行动态测量 或者占据一条已知基线 利用已知的基线向量来反求整周模糊度 这就是所谓静态初始化的过程 但是如果在动态测量中 一旦因周跳或失锁使连续跟踪的卫星少于4颗 则高精度的动态则无法继续 这样就限制了载波相位在GPS动态定位中的应用 RTK的组成部分 1 基准站部分接收GPS信号 包括 导航信号 电文信号 提供差分坐标 星历等信息2 差分传送部分将基准站的差分数据传输给移动站包括测站坐标 观测值 卫星跟踪状态等数据3 移动站部分接收GPS信号及基准站差分信号 并进行解算 得到实时的高精度定位结果4 手簿终端控制器内置RTK测量软件 可设置基准站 移动站的工作参数 显示移动站实时坐标成果 计算测量参数 进行辅助线路设计等功能 RTK传输差分的模式 1 电台传输差分数据传统的差分数据传输模式 差分数据通过电台传到移动站优点 信号稳定 速度快缺点 距离受地形限制 作用距离较近 一般小于15KM 2 网络传输差分数据 GPRS GSM CDMA 新的差分数据传输模式 差分数据通过手机网络传到移动站优点 距离不受受地形限制 作用距离远 手机网络信号 不受距离限制 因为主板解算原因 解算距离可达30KM 缺点 信号受手机网络信号质量影响 RTK技术主要应用范围 1 测图根点 地形测图 工程放样一人即可操作 精度均匀 工作效率高 实时显示位置信息 导航信息2 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成为可能 采用此种方式不仅可以避免定位系统和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 3 道路方面的应用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4 电力方面应用应用于电力部门 进行电力勘测 塔杆放样 RTK注意事项 GPSRTK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好坏 无线电的信号传播质量好坏对定位结果的影响很大 野外工作时 测站位置的选择对观测数据质量 无线电传播影响很大 但是 流动站作业点只能由工作任务决定观测地点 所以 基准站位置的有利选择非常重要 在工作过程中 需要注意 基准站要求1 为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量 要求基准站上空应尽可能开阔 让基准站尽可能跟踪和观测到所有在视野中的卫星 在基准站GPS开线的5 15 高度角以上不能有成片的障碍物 2 为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰 在基准站周围约200m的范围内不能有强电磁场波干扰源 如大功率无线电发射设施 高压输电线等 3 为避免或减少多路径效应的发生 基准站应远离对电磁波信号反射强烈的地形 地物 如高层建筑 连片水域等 4 这了提高GPSRTK作业效率 基准站应选在在交通便利 上点方便 上点方便的地方 5 基准站应选择在易于保存的地方 以便日后的应用 6 由于电台信号传播属于直线传播 所以为了数据传输距离更远 基准站应该选择在地势比较高的测点上 二 移动站要求 1 尽量避免楼房等干扰物阻碍2 保持与基站有效距离3 差分方式及电文要于基站相匹配 4 保持电源充足 手簿 接收机长时间不用请取下电池 5 至少接收5颗以上卫星 RTK简易操作及求解参数 以下只是软件的简易操作流程 详细使用步骤请参照 Hi RTK手簿软件说明书 的详细说明 此流程只是我们提供给的一种解决方案 在熟练使用本软件后 可以不依照此步骤操作 在作业过程中 通常的使用方法为 1 架设基准站 设置好GPS主机工作模式2 打开手簿软件 连接基准站 新建项目 设置坐标系统参数 设置好基准站参数 使基准站发射差分信号 3 连接移动站 设置移动站 使得移动站接收到基准站的差分数据 并达到窄带固定解 4 移动站到测区已知点上测量出窄带固定解状态下的已知点原始坐标 5 根据已知点的原始坐标和当地坐标求解出两个坐标系之间的转换参数 6 打开坐标转换参数 则RTK测出的原始坐标会自动转换成当地坐标 7 到另外你至少一个已知点检查所得到的当地坐标是否正确 8 在当地坐标系下进行测量 放样等操作 得到当地坐标系下的坐标数据 9 将坐标数据在手簿中进行坐标格式转换 得到想要的坐标数据格式 10 将数据经过ActiveSync软件传输到电脑中 进行后续成图操作 其中RTK野外作业的主要步骤为 设置基准站 求解坐标转换参数 碎部测量 点放样 线放样 由于大部分情况下使用的坐标系都为国家坐标系或地方坐标系 而GPS所接收到为WGS 84坐标系下的数据 因此如何进行坐标系统的转换成为RTK使用过程中的很重要的一个环节 一般情况下 可以根据已知条件的不同而使用不同的坐标转换方法 主要转换方法有 平面四参数转换 高程拟合 三参数转换 七参数转换 一步法转换 点校验 而碎部测量 点放样 线放样在不同参数模式下操作方法大概相同 参数计算是RTK作业中很重要的一个环节 下面就RTK在使用不同的转换方法时的作业步骤做详细说明 参数的概念 1 由于GPS所采用的坐标系为WGS 84坐标系 而在我们国家 实际的工作中所使用的都是BJ 54 国家 80 或地方坐标系 因此存在WGS 84和当地坐标系统之间的转换问题 2 参数转换一般分两种形式 平面坐标系之间的转换 四参数 校正参数椭球体之间的转换 三参数 七参数 不同 椭球 坐标系的转换流程 几种椭球转换模型的特点 1 三参数法 七参数方法的简化 只取X平移 Y平移 Z平移 运用于信标 SBAS 固定差改正以及精度要求不高的地方 用于RTK模式下 作用距离在5km范围较平坦的地方 基站开机模式 2 布尔莎七参数法 标准的七参数方法 使用X Y Z平移 X Y Z旋转 K尺度作用范围较大和距离较远 通常用于RTK模式或者RTD模式的WGS84到北京54和国家80的转换 已知点要三个以上 要求较高 3 四参数 高程拟合 使用X Y平移 a旋转 k尺度还有高程拟合参数也是RTK常用的一种作业模式 通过四参数完成WGS84平面到当地平面的转换 利用高程拟合完成WGS84椭球高到当地水准的拟合 4 一步法参数形式和标准七参数一样 X Y Z平移 X Y Z旋转 K尺度可以一步完成WGS84到当地地方坐标系统的转换工作 也许要三个以上WGS84点和当地地方坐标 5 校正参数使用X Y平移 小范围使用 椭球转换 七参数转换 不同椭球 坐标系 的转换多应用于WGS84坐标与北京54 国家80 当地坐标之间的转换七个参数X0平移Y0平移Z0平移Xw旋转Yw旋转Zw旋转K尺度计算方法 3个以上公共坐标 BLH或者XYZ 平面坐标转换 平面坐标转换多应用于北京54 国家80与当地自定义坐标系之间的转换四个参数X0平移Y0平移 坐标轴旋转K尺度 准备工作检查和确认 基准站接收机 流动站接收机开关机正常 所有的指示灯都正常工作 电台能正常发射 其面板显示正常 蓝牙连接是否正常 充电 确保携带的所有的电池都充满电 包括接收机电池 手簿电池和蓄电池 如果要作业一天的话 至少携带三块以上的接收机电池 检查携带的配件 出外业之前确保所有所需的仪器和电缆均已携带 包括接收机主机 电台棍式发射天线和移动站接收天线 电源线 电台到主机电缆 手簿等 已知点的选取 避免已知点的线性分布 主要影响高程 避免短边控制长边1 作业范围最好保证在已知点连成的图形以内或者和图形的边线垂直距离不要超过两公里 如果只要平面坐标选取两到三个已知点进行点校正即可 如果即要平面坐标又要高程 选取三个或四个已知点进行点校正 检查已知点的匹配性即控制点是否是同一等级 匹配性差会直接影响RTK测量的精度 平面四参数 高程拟合 常用 架设基准站基准站一定要架设在视野比较开阔 周围环境比较空旷的地方 地势比较高的地方 避免架在高压输变电设备附近 无线电通讯设备收发天线旁边 树阴下以及水边 这些都对GPS信号的接收以及无线电信号的发射产生不同程度的影响 基准站架设点必须满足以下要求 a 高度角在15度以上开阔 无大型遮挡物 b 无电磁波干扰 200米内没有微波站 雷达站 手机信号站等 50米内无高压线 c 在用电台作业时 位置比较高 基准站到移动站之间最好无大型遮挡物 否则差分传播距离迅速缩短 d 至少两个已知坐标点 已知点可以是任意坐标系下的坐标 最好为三个或三个以上 可以检校已知点的正确性 e 不管基站架设在未知点上还是已知点上 坐标系统也不管是国家坐标还是地方施工坐标 此方法都适用 手簿建立项目打开手簿点开 进入测量程序 点 项目菜单 进入项目信息界面 点新建 输入要新建的项目名称 默认项目名是日期然后点项目信息 坐标系统 坐标系统文件名与项目名一致选择源椭球为WGS84当地椭球为你使用的投影椭球如北京54等 然后点击上面的投影修改成正确的投影参数 然后点保存保存设置 连接基准站 进行基准站设置 注意 看下椭球转换平面转换高程拟合等有没有数据 点击然后接收机信息 连接进入连接界面 选择正确的手簿型号与蓝牙 和接收机类型 点连接 然后会搜索接收机 搜索到后点停止 选中你要连接的接收机 点连接 连接成功会显示接收机号码 点击接收机信息 基准站设置 进入基准站设置界面输入天线高 点平滑进行平滑 最好用BLH 点击右上角对勾 回到基准站设置界面 点下方数据链 根据你使用的工作方式选择相应的数据链 然后点其他设置电文格式CMR差分模式RTK 截至角10点确定然后再进入GPS接收机设置断开与基准站的连接 这时候电台收发灯一秒一闪为正常 除了手簿启动外还可以用自启动 自启动方法先按住F键这个过程不要松开 然后按开机键 开机 三个灯一闪就松开开机键松开F键 检查基准站启动是否成功 电台显示面板上的收发灯均匀的每秒闪一次或连接移动站看能否收到自己的信号 如果不正常重新设用手簿置基准站即可 采集完成后 移动站设置 打开移动站接收机电源 接上接收电台信号的接收天线 并固定在2米高的碳纤对中杆上面 两区天线高一般为2 065斜高 手簿再连接移动站连接方式与基准站连接相同 连接完成后进入移动站设置 选择正确的数据链类型 基站使用电台的时候移动站选择内置电台 选择与基准站电台同样的电台频道 点击其他 设置正确的电文格式CMR点击天线高输入正确的天线高度点击下方应用 回到移动站设置界面 确定 控制点采集与参数转换进入测量 点击 进入测量界面左上部显示固定 右下显示中误差在允许范围之内就可以进行采集 采集方式点右方小旗或GIS 手簿按F2键 进行测量 控制点的采集同样操作 采集足够的控制点后 进入参数界面进入参数计算界面 点击参数计算 点击左下角添加进入控制点设置界面 源点可以调用刚才采集过的一直点的碎步坐标也可以在控制点上点击采集 在下面目标输入该点已知坐标 点保存 如此操作采集足够的控制点以后就可以进行参数解算 点击解算 得出参数结果 这时候看缩放 一般小于1 0000或者大于0 9999精度就比较好 点运用 进入到坐标系统界面点保存 提示覆盖点确定 然后点对勾提示是否更行点库选是 回到参数计算界面 点退出 参数结算完毕 然后可以到测量界面点进行碎步测量 点放样与线放样1 点放样 进入测量界面 点击左上角菜单选择点放样进入点放样模式 点击左下角箭头 进入放样点设置界面输入该点坐标然后打勾 根据下方提示放样点的位置进行放样 同样操作下一点放样 或者进入放样点库在放样点库添加一两个坐标找到保存的