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GPS RTK技術在實際應用中的優劣簡析

2023年04月21日 10:31:23      來源:四川拓圖偉業測繪科技有限公司 >> 進入該公司展臺      閱讀量:12

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RTK測量技術時下,主要因為其測量模式和測量速度、精度比以往的測量方式有了很大的變革,下面就其在行業應用的優劣作簡要分析。

RTK技術的測量速度

RTK技術的測量速度主要由初始化所需時間決定,初始化所需時間又由RTK技術差別(各種機型有不同的快速解算技術)、接收衛星的數量和質量、RTK 數據鏈傳輸質量等因素決定,快速解算技術越*,在一定的高度角下接收到的衛星數量越多、質量越好,RTK數據鏈傳輸質量越高,初始化所需時間就越短。在 良好的環境條件下,RTK初始化所需時間一般為幾十秒;不良環境條件下(尚滿足RTK基本工作條件),技術*的RTK也需要幾分鐘到十幾分鐘,其它機型 RTK需要幾十分鐘甚至不能測量。如美國ASHTECH生產的Z-X雙頻RTK在良好的環境條件下,初始化所需時間為2-10秒,在不良環境條件下,仍能 較順利地進行RTK測量,主要是這種機型擁有*的Z-跟蹤技術、快速RTK(INSTANT-RTK)技術和多路徑消減技術,試驗表明,即使測 區內有一部分地方環境惡劣,其觀測值點位中誤差仍在±2.41cm以下。南方測繪的9800RTK的初始化時間小于60秒,一般為45秒,而的靈銳 S80的初始化為15秒左右,所以對于測量要求而言,國產和進口的儀器差別并不是很明顯。

RTK測量成果的質量控制

研究表明,RTK確定整周模糊度的可靠性為95%, RTK比靜態GPS還多出一些誤差因素如數據鏈傳輸誤差等。因此,和GPS靜態測量相比,RTK測量更容易出錯,必須進行質量控制。

質量控制的方法主要有:

  • 已知點檢核比較法,即在布測控制網時用靜態GPS或全站儀多測出一些控制點,然后用RTK測出這些控制點的坐標進行 比較檢核,發現問題即采取措施改正。
  • 重測比較法,每次初始化成功后,先重測1-2個已測過的RTK點或高精度控制點,確認無誤后才進行RTK測 量。
  • 電臺變頻實時檢測法,在測區內建立兩個以上基準站,每個基準站采用不同的頻率發送改正數據,流動站用變頻開關選擇性地分別接收每個基準站的 改正數據從而得到兩個以上解算結果,比較這些結果就可判斷其質量高低。

以上方法中,的是已知點檢核比較法,但控制點的數量總是有限的,所以沒有控制點的地方需要用重測比較法來檢驗測量成果,電臺變頻實時檢測法的實時性好,但它需具備一定的儀器條件。

RTK技術優點

1、作業效率高。 在一般的地形地勢下,高質量的RTK設站一次即可測完4km半徑的測區,大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數,僅需一人操作,在 一般的電磁波環境下幾秒鐘即得一點坐標,作業速度快,勞動強度低,節省了外業費用,提高了勞動效率。

2、定位精度高,數據安全可靠,積累。只要滿足RTK的基本工作條件,在一定的作業半徑范圍內(一般為4km),RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。

3、降低了作業條件要求。RTK技術不要求兩點間滿足光學通視,只要求滿足“電磁波通視”,因此,和傳統測量相比,RTK技術受通視條件、能見度、氣 候、季節等因素的影響和限制較小,在傳統測量看來由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區,只要滿足RTK的基本工作條件,它也能輕松地進行快速的高精 度定位作業。

4、RTK作業自動化、集成化程度高,測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內、外業。流動站利用內裝式軟件控制系統,無需人工干預便可自動實現多種測繪功能,使輔助測量工作極大減少,減少人為誤差,保證了作業精度。

5、操作簡便,容易使用,數據處理能力強。只要在設站時進行簡單的設置,就可以邊走邊獲得測量結果坐標或進行坐標放樣。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸 出能力強,能方便快捷地與計算機、其它測量儀器通信。南方測繪9800、靈銳S80在基準站架設、移動站操作、手簿軟件的使用方面都比較簡單易學。

RTK的不足及其解決辦法

1、受衛星狀況限制。當衛星系統位置對美國是的時候,世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛星所覆蓋,容易產生假值。另外,在高山峽 谷深處及密集森林區,城市高樓密布區,衛星信號被遮擋時間較長,使一天中可作業時間受限制。產生假值問題采用RTK測量成果的質量控制方法可以發現。作業時間受限制可由選擇作業時間來解決。

2、天空環境影響。白天中午,受電離層干擾大,共用衛星數少,常接受不到5顆衛星,因而初始化時間長甚至不能初始化,也就無法進行測量。在南寧郊區,我們做過試驗,在同樣的條件和同樣的地點上進行RTK測量,上午11點之前和下午3:30分之后,RTK測量結果準而快,而中午時分,很難進行RTK測量。 可見選擇作業時段的重要性。

3、數據鏈傳輸受干擾和限制、作業半徑比標稱距離小的問題。RTK數據鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾,在傳輸過程中衰減嚴重,嚴重影響外業精度和作業半徑。在地形起伏高差較大的山區和城鎮密樓區數據鏈傳輸信號受到限制。另外,當RTK作業半徑超過一定距離(一般為幾 公里,每種機型在不同的環境又各不相同)時,測量結果誤差超限,所以RTK的實際作業有效半徑比其標稱半徑要小很多,工程實踐和專門研究都證明了這一點。 解決這類問題的有效辦法是把基準站布設在測區的點上。

4、初始化能力和所需時間問題。在山區、一般林區、城鎮密樓區等地作業時,GPS衛星信號被阻擋機會較多,容易造成失鎖,采用RTK作業時有時需要經常重新初始化。這樣測量的精度和效率都受影響。解決這類問題的辦法主要是選用初始化能力強、所需時間短的RTK機型。

5、高程異常問題。RTK作業模式要求高程的轉換必須精確,但我國現有的高程異常圖在有些地區,尤其是山區,存在較大誤差,在有些地區還是空白,這就使得將GPS大地高程轉換至海拔高程的工作變得相當困難,精度也不均勻。

6、電量不足問題。RTK耗電量較大,需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續作業,在電力供應缺乏的偏遠作業區受到限制。

7、精度和穩定性問題。RTK測量的精度和穩定性都不及全站儀,特別是穩定性方面,這是由于RTK較容易受衛星狀況、天氣狀況、數據鏈傳輸狀況影響的緣 故。不同質量的RTK系統,其精度和穩定性差別較大。要解決此類問題,首先要選用精度和穩定性都較好的高質量機種,然后,要在布控制點時多布置一些“多 余”控制點,作為RTK測量成果質量控制的檢核點。

RTK的優化布測方法

1、摸清儀器特性。通過在各種條件下反復試驗,摸清儀器各種特性,如能否達到標稱精度,在各種條件下的測量誤差和作業半徑,摸清儀器的穩定性和各種條件下的初始化能力及所耗時間等等,以便應用時得心應手。

2、布控制點。控制點主要布置在制高點上用來設置基準站,以利于接收衛星信號和數據鏈信號,控制點間距離應小于RTK有效作業半徑的2/3倍。為方便對 RTK測量成果進行控制檢核和避免出現作業盲點,應在測區內環境不良地區增設一些控制點。控制點的選點還要避免無線電干擾和多路徑效應,南方測繪的 9800天王星RTK、靈銳S80有抑制多路徑效應的技術,對于無線電和環境不良區域有相關的技術處理。

結束語

綜上所述,RTK在實際測量過程中有很多優秀的方面,同時也有些技術限制,只有了解了它的劣勢所在,才能避其利害,把有益于實際生產的技術帶到工程應用中來。

信息標題:GPS RTK技術在實際應用中的優劣簡析

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