物探测量中GPS RTK工作的探讨

物探测量中GPS RTK工作的探讨（精选7篇）

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇1

RTK技术在物探测量应用中若干问题探讨

GPS实时动态定位(RTK)技术在测绘领域得到了广泛应用.在分析RTK工作原理及其优缺点的基础上,对在施工中出现的问题进行了分类和归纳,提出了解决方案,并对RTK技术发展方向进行了探讨,目的是提高RTK测量成果精度,使RTK技术更好的推广应用,满足三维和高分辨率地震勘探技术要求,提高作业速度,减轻测量人员劳动强度.

作 者：作者单位：刊 名：全球定位系统英文刊名：GNSS WORLD OF CHINA年，卷(期)：34(4)分类号：P225关键词：GPS RTK 相位中心 基准站 流动站 多路径

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇2

关键词：RTK,可靠性,粗差

地籍测量工作是一项系统性强、工序复杂、精度要求较高且数据处理量很大的工作。仅一个普通县城的地籍测量可能需要几百个一、二级加密点, 而图根点可达上千个, 这样的工作量若采用常规的导线测量方法, 效率十分低下, 部分控制点的精度还不能得到保证。

GPS RTK技术是GPS定位技术的重大突破, 它使GPS技术的应用领域、应用层次和应用方向都发生了显著的变化。目前, RTK技术广泛应用于地形图测绘、工程放样、控制测量等方面, 得到了很快的普及和发展。然而RTK技术也有自身的弱点甚至缺陷。相对传统测量通过对每个环节和过程的控制来提高结果的可靠性, RTK的观测、计算、检核及误差处理高度集成, 它更多地属于结果控制。鉴于此种情况, 我国还没有颁布有关R T K测量的国家或行业规范, 但各科研和作业单位在提高RTK作业的可靠性和精度上已做了许多有益的探索。本文将根据国土二调的实例对RTK观测结果的可靠性进行一些探讨。

1 GPS RTK的工作原理

RTK是GPS实时载波相位差分的简称。它是将GPS技术与数据传输技术相结合, 实时进行数据处理, 在1~2秒时间内得到高精度的位置信息。其工作原理可分为以下两方面。

1.1 实时载波相位差分

使用两台RTK接收机 (一台基准站, 一台流动站) 同时接收卫星数据, 基准站通过电台把所接收的载波相位信号或载波相位差分信号发射出去;流动站在接收卫星信号的同时也接收基准站的电台信号;并使机内的固化软件对这两种信号进行差分计算, 得到基准站与流动站之间在WGS84坐标系下的基线向量 (△X, △Y, △Z) , 从而精确地确定出基准站与流动站的空间相对位置。在这一过程中, 由于观测条件、信号源、差分计算模型等方面的影响, 测量结果中会带有误差。目前主流的RTK仪器标定误差为平面1cm+1ppm, 高程2cm+1ppm。

1.2 坐标转换

WGS-84坐标系下的坐标并不是我们要的最终值, 因此还需要对流动站所测出的这些三维坐标进行转换, 纳入到我们需要的高斯平面直角坐标系中。坐标转换有多种模型可以实现, 对于较小的区域, 常见的方式是四参数转换。即利用流动站测量2个以上的已知控制点, 将观测得到的WGS-84坐标投影转换为以WGS-84椭球为基础的高斯平面直角坐标, 再使用这些点的两套平面坐标计算二维相似变换的四参数, 最后利用四参数去转换其他的R T K测量点。高程则根据观测的已知高程点数分别采用平移或平面拟合方法, 利用已知点水准高和观测的大地高计算高程异常或拟合参数, 求出水准高程。坐标转换也会带来误差, 该项误差主要取决于已知点的精度、已知点的分布情况和转换点与已知点围成区域的距离。

2 GPS RTK地籍图根点的可靠性及分析

GPS RTK的可靠性表现在两个方面: (1) 可靠的观测。 (2) 可靠的坐标转换。在不考虑观测时其他人为误差的情况下, 前一方面主要用于保证移动站与基准站之间相对位置的可靠性, 进而保证不同观测点之间相对位置的可靠性, 后一方面用于保证观测点在特定坐标系中绝对位置的准确性。

2.1 R T K测量地籍图根点实例及统计

按照误差理论, 凡是超过限差的误差称谓粗差, 出现粗差的观测即是不可靠的。对地籍测量而言, 要求图根点相对最近的已知点的点位误差的限差是5cm。由于GPS RTK是通过观测移动站与基站之间的三维坐标差来确定观测点的坐标, 再通过坐标转换把点位纳入特定的高斯平面直角坐标系, 这两个过程都并不涉及各观测点之间的相对位置, 在观测时显示的点位误差 (HRMS) 是观测点相对基站的误差。因此, 为了保证地籍测图的可靠性, 同时评估验证RTK图根点之间相对位置的可靠性和精度, 我们在第二次全国土地调查的地籍测图时对测站点与定向点和邻近检查点观测坐标进行检验, 以保证图根点的可靠性。共检验368个RTK图根点, 按误差区间统计如下: (见表1)

从表1可看出, 在所检验的368个城区RTK图根点中, 有13.8%超限, 可靠性为86.2%, 低于一些相关资料中的95%的可靠性。为了查明产生粗差的原因, 把51个粗差点展在图上, 对它的分布情况进行了统计分析。

(1) 51个点并非均匀分布, 除6个点属零星分布外, 其余45个大致呈线状和块状分布, 相对集中。

(2) 呈线状分布的点误差绝大部分分布在5cm~20cm;而误差大于20cm的点大部分为块状分布, 少部分呈零散分布。

(3) 从分布位置的实际地形看, 线状分布地区为街道或住宅小区的道路, 两边有较高的建筑物分布;而块状分布的地区多为新建住宅小区, 建筑物高大且较为密集。

2.2 产生粗差的原因分析

2.2.1 多路径效应

R T K观测中伴随着多种误差, 其中同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影响等, 最严重的是多径误差。当测站天线周围有高大建筑物或大面积水面时, 天线所接收的信号由卫星直接发射的信号和反射体反射的信号叠加构成, 使定位产生误差。通常情况下, 多路径误差为1cm~5cm, 高反射环境下可达10cm以上, 特别严重时还可产生周跳或使卫星失锁, 且多径误差的大小变化常以5~20分钟为周期性发生变化。在静态GPS观测中, 多路径效应可随着观测时间的增加而被大部分消除, 而对观测时间很短的RTK测量而言, 精度将受到较大影响。

本次粗差点的误差大小和区域分布统计基本符合上述规律, 在街道和其他道路, 由于有两个方向的相对较宽的观测空间, 在某些时段可见卫星大于4颗且有一定得图形强度, 观测时整周模糊度依然可得到固定解, 精度因子也满足要求, 观测点坐标可正常测出, 但由于受到比较严重的多路径效应的影响, 产生了5cm~20cm的误差, 少数受影响严重的观测点, 还可能出现更大的粗差。

2.2.2 卫星频繁失锁, 使整周模糊度的解算发生错误

当RTK观测位置位于高大建筑物数量较多且分布较密的住宅小区、工业厂区等区域时, 由于建筑物遮挡, 移动站在移动过程中会频繁出现卫星失锁及电台信号中断的情况, 此时, 移动站需要不断地重新探测整周模糊度的固定解并进行相位差分计算, 相当于重新进行初始化。这样的观测条件加上强烈的多路径效应, 即使观测点的位置本身能满足RTK的观测条件, 当移动站移动到此处, 在较短的观测时间内, 双差固定解的可靠性将大大降低。

2.2.3 电台数据传输不稳定

进行R T K测量时, 流动站需要实时地接收基准站的观测值及相关数据进行差分计算, 才能求待定点的位置。由于信号遮挡, 会导致信号衰减和失锁。因此, 能否连续可靠地接收基准站电台播发的信号, 是RTK观测能否达到精度的决定因素。目前, R T K电台一般采用U H F方式播发差分信号, 其频率大约为450MHz~470MHz。根据电磁波理论, 这只传播方式属于一种视距传输, 即要求电台与接收机之间准光学通视, 其最大的传输距离和信号质量是决定于发射及接收天线的高差、传输途中地形地物、地球曲率半径以及大气折射等因素。因此, 对于平地和海域等开阔地区效果较好;而在城区、山地、森林等地区, 其成果质量及作业效率将受到一定影响, 甚至无法进行作业。

在城市的一些不利于R T K观测的地区, 上述三种影响常常同时发生, 使粗差发生的概率大大增加。在前面的RTK图根点误差分布统计中, 误差大于20cm的观测点, 有近一半的点误差较大, 部分达到米级, 个别点甚至为百米级, 根据这类粗差大小可以推定, 观测时整周模糊度的解算是不正确的。

2.2.4 坐标转换参数的误差。

坐标转换参数的影响因素有:参加参数计算的控制点的点位误差、RTK观测点与校正点构成区域的相对位置、坐标转换参数计算方法等。由于RTK观测电台信号传输距离的限制, 同一基站的测量面积不会很大, 因此, 对于图根级精度的RTK观测一般采用四参数转换即可满足要求。在确保已有控制点精度的情况下, 四参数误差对RTK观测点的影响主要取决于以下两个因素。

(1) 参与四参数计算的点数 (2点或3点) 及校正点之间的距离。

(2) 观测点与校正点构成区域的距离远近。

为说明以上观点, 我们以一个四等GPS控制网为基础, 分别用3个已知点和4个已知点求解四参数, 然后按距校正区域的距离远近选择4个点进行转换。试验数据表如表2。

从表2可看出, 随着转换点与校正点构成区域的距离逐渐增大, 转换后的坐标与静态GPS点的坐标差也在增加, 但使用3点计算的四参数比使用2点计算的四参数所引起的误差更小。当RTK观测点与校正点构成区域距离达到2800m时, 2点校正的坐标转换误差已不能满足地籍测量的要求, 而3点校正的误差依然在限差之内。上述四参数的计算中使用的都是静态GPS坐标, 若使用R T K的观测坐标, 考虑到R T K的观测误差, 四参数的精度将下降, 转换误差会更大, 有效观测区域会更小。

需要注意的是如果表三中求解四参数的各点之间的间距或边长较小, 则表中不同距离对应的点位误差会迅速增加, 即用于计算四参数的控制点之间的边长越短, RTK观测点在校正点构成区域外的扩展距离越小。

在本次地籍图根点的测量中, 由坐标转换参数误差引起图根点点位误差较大的情况也是存在的, 主要表现为使用RTK去远离校正点构成区域的地方补测图根点, 后来在测图作业中发现这些点与原测RTK图根点的相对误差偏大。

3 提高GPS RTK可靠性的方法

(1) 选择地势开阔、位置较高的位置架设基站, 以减少RTK电台信号传输中的衰减速度, 增强信号传输的稳定性。依据电台与接收机之间准光学通视的原理和工程实践, 基站架设于城区较高楼顶并非最佳选择, 在5km距离内, 把基站架设于作业区内或作业区外一些空旷的高地观测效果更好。

(2) 使用3点校正求解四参数, 可减小转换参数的误差并获得更大的作业半径。另外, 3点校正也可使RTK高程测量的拟合模型采用平面拟合而非平移高程基准面, 精度更高。只有作业区域在校正点附近时, 才能使用2点校正, 且必须用第三点检查。

(3) 为减弱多路径效应的影响, 对于高大建筑物较多的作业区, 适当增加观测时间, 并进行重复观测。

(4) 对于建筑物高大且密集的地方, 即使观测条件满足, 也应至少使移动站进行两次初始化, 比较观测结果。若差值超限, 进行第三次初始化, 再次观测。

(5) 根据卫星星历或作业实践, 选择卫星数较多且高度角较大的时段进行观测, 尽量不要把移动站的卫星高度角设置为零, 这样做虽然可使一些观测条件较差点获得成果, 但观测误差较大, 可靠性降低。

(6) 对于部分不能获得观测条件的点, 不要强制进行观测, 可考虑应用一些传统测量方式加以弥补。

4 结语

R T K观测的可靠性并不是一成不变的, 而是随着观测条件的差异而有很大的不同。由于地籍测量的高精度和高可靠性要求及特殊的作业位置, 使得GPS RTK这一新技术的缺点被凸显出来。但是, RTK依然代表了测绘发展的一大方向, 它的巨大优势是传统测量无法比拟的。只要采取适当的观测方法和检核措施, 就能提高RTK观测成果的可靠性和精度, 将使RTK技术在地籍测量中发挥更大的作用。

参考文献

[1]张勤, 李家权.GPS测量原理及其应用[M].科学出版社, 2005.

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇3

【关键字】测绘工程；GPSRTK；测量技术

GPSRTK实时动态测量系统，是当今GPS全球定位系统与传送数据技术的结合，在测量技术当中是一项新的突破。GPS以距离交会法的卫星导航定位系统，同时安置一个GPS的接受机，RTK采取了载波相位动态实时差分方法，通过可见GPS对测量物进行实时并且连续地观测，并通过数据无线传输的技术，将观测到的数据发送到事先所设定好的观测站，根据相应的计算，得出精确度较高的三位坐标。通过定位结果的观察，便可以轻易得知监测站当中与用户观测站当中观测到的质量和计算结构的基本收敛情况，进行相比较判定计算的结果是否成功，因此达到减少冗余观测量，提高观测的效率。

一、GPSRTK测量技术原理和工作流程

1、GPSRTK测量技术原理

GPS当中的差分技术原理，为了尽量减少测量时的公共误差，可采取同一个观测站对两个观测物、同一观测站对观测物两次、两个观测站对观测物的观测量的进行求差。在这样一个处理的方法当中，能够尽量消除在星辰、对流层上的误差。但同时还有一些内部因素难以消除，例如通道延迟等。

GPSRTK中实时动态差分定位原理，主要要求，在工作的时候，具有确定的所在参考点位置上的基准站接收机。不断接收所有可见GPS卫星信号，并将所在基准站坐标、观测值、接收机工作状态及有关计算结果以数据链的模式发送出去，最后还需要流动站对数据的处理，首先确定搜索空间在未知点的近似坐标和协方差的基础上，计算出所有具有可能性的值，在其中选择出最小方差且最优的模糊度解。

2、GPSRTK测量技术工作流程

首先通过收集相关的资料，然后设计出具体的方案，准备好关于GPSRTK测量技术设备，设置好确定好参数坐标基准站，然后在收集到相关信息的时候就需要对所有的信息进行通过OTF算法求解，并将其转换成为参数的形式，将转换好的参数通过数据的采集，以及工程的放养过程，最后下载好相应的数据，通过观察数据得到相应的研究结果，并将最后的所得成果输出。

二、GPSRTK测量技术主要应用

现世界上对于城市化的建设而言，测绘工程是一个必不可少的过程，而随着人类卫星技术的发展，GPS全球定位系统设备的完善，加上RTK测量技术水平的不断提升，在测绘工程上相结合成的GPSRTK测量技术几乎完全改变了传统地控制测量方法，然而同时也伴随着一些有局限性的地方，例如易受到强磁场、太阳黑子活动等的影干扰。但因其精确度高、效率高、实时性强的有点，GPSRTK测量在现代城市化建设当中有较为广泛的应用，并取得了显著的效果。

1、在公路建设工程中的应用

城市化公路建设当中，纵横断面设计需要对其从横断面进行测量，同时也要进行中桩放样。在公路建设当中首先根据设计的坐标线路进行中桩放样，然后利用水准仪进行抄平工作，以及测量线路左端面。在以前中桩放样主要用到的是全站仪，但GPSRTK技术高精度日益发展，逐步取代了全站仪的放样。特别是在水准仪进行抄平工作以及测量路纵断面的速度滞后时，会导致整个流程的脱节，不利于工程进行指挥和任务的及时完成。而现在为了解决这个实时性的问题，就运用到了GPSRTK技术，通过精准的实时测量，进而避免了数据滞后无法准确定位的结果，从而推动整个测量过程的进程。

2、在铁路测量当中的应用

铁路测量包括了针对铁路勘测以及定测放样等基本步骤。其中在铁路勘测当中对于地形测图，GPSRTK技术可仅仅通过对基准站的设置，通过高精度的计算三维坐标，通过应用软件层面可测绘出一个相对应的电子地图。并且在放样的过程当中，通过求出目标物之间的距离、角度等关系信息，其中所得到的放样数据利用基本测量的工具水准仪、皮尺等求得平面位置。由于GPSRTK技术受到的外界影响的因素较少，这就提高了通信及时的保障，并且在传统测量技术当中多点测量相比较，大大减少了工作量。

3、在航迹测量当中的应用

在航运技术不断发展过程中，由于普通航迹测量的情况会在人力物力的资源上具有很大地消耗，并且在用测量船艇在永松测量人员的过程当中，伴随河水端急的情况之下，无疑带来了较大的危险性。此时GPSRTK技术的出现，就在节省人力物力的资源上，保障好了人身的安全。通过基准站的建立，设定在较为方便人工操作的位置。在所测量的航区当中，通过指挥人员，每隔一定的时间记录数据，在观测结束之后将点数转换成相应的文件格式，侧过软件层的处理，显示出航船的轨迹线路。

4、在矿业测量当中的应用

在矿区控制测量传统的测量方法当中，由于受到了地形条件以及不确定性障碍物的影响，在工作量上具有较大的缺点，实时动态GPSRTK技术在测绘过程当中，避免了这些外界条件的影响，并通过自身高精度的这个优点，数据精确达到了矿区平面控制网的要求。根据有关草原地形上的实验数据可知，RTK技术在测量同一个控制点坐标时差值比较少。当然考虑到关于在高海拔地区进行测量的时候，GPS测量坐标与实际坐标差值将拉大，必然需要注意到关于投影面的问题。

5、在桩基基础施工测量当中的应用

在合宁铁路工程当中，由于工程量较大，时间短且多点施工的情况，采用传统的测量，难以完成对每一个墩桩基础中心的放样。随即进行了GPSRTK技术的应用，在配合软件层面super pro进行数据的采集以及测量放样，在设置完基准站后，在确定卫星接收大于4颗的情况下面，设好流动站，并随后可立即进行放样的施工，当达到了一定厘米的精确度时，结束测量。

三、结语

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，GPSRTK技术将得到较好的普及应用。

参考文献

[1] 张勤.GPS测量原理及应用第一版[M].科学出版社，2011.7.

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇4

关键词：水文测量,GPS RTK测量技术,应用

1 引言

随着我国社会经济的不断发展以及城市化进程的不断加快, 各种工程项目的数量也越来越多, 它们所面临的施工条件也变得越来越复杂。在这种状况之下, 如何做好工程的测量工作, 确保测量数据的精准度与全面性, 对于一项工程建设的顺利开展有着十分重要的现实意义。GPS RTK技术是在GPS技术的原理上发展而来的, 与通常的测量技术相比较, 具备非常显著的优势, 受到了相关水文测量单位的高度重视。

2 GPS RTK技术的工作原理

GPS RTK技术的基础, 是全球定位系统, 利用RTK技术实现对指定位置坐标系的三维坐标的测量, 其主要组成包括GPS接收机、流动站、基准站以及实时差分软件与数据链等, 其可以实现厘米级的测量精度。与此同时, 在相对静态的工程测量中, 还可以根据实际情况要求, 进行高精度控制测量, 进而有效地提高工作效率。

GPS RTK技术的工作原理较为简单, 仅仅需要一个放置GPS接收机的基准站、几个人员流动站加上相应的软件与数据链就能够实现。在实际工程测量工作中, 放置GPS接收机的基准站, 应该是精度较高的控制点, 而流动站需要根据基准站的情况, 合理选择适当距离、信号接收方便的位置;当基准站与流动站选定后, GPS接收机根据相应的操作指令, 会通过卫星对工程范围内不断观测, 并将得到的观察点坐标信息等通过数据链传递到流动站, 流动站利用专门的软件, 将得到的卫星信号和基准站数据进行差分和平方处理, 就可以得到流动站的三维坐标及精度, 完成整个测量工作。

3 GPS RTK测量的作业流程及其特点

3.1 GPS RTK测量的作业流程

(1) 收集控制资料。根据已有的工程资料来确定工程所需的资料定位, 并且要对高等级的已知控制点进行定期检查, 从而确保收集资料的准确性。 (2) 基准站的设置。在大多数情况下不可以直接使用收集的已知控制点, 因此要在测区内设置多个加密控制点, 将这些控制点作为基准站的位置。另外还要将接收机安装在基准站上, 为其配备有效的参数。 (3) 流动站的设置。在对GPS RTK技术进行应用过程中要确保流动站的建立, 流动站可以以多种形式存在, 也可以在不同地区, 主要是为了实时监测测量数据, 并且要在流动站上安装GPS接收机。 (4) 坐标系统转换。在一般工程中, 要选择合适的独立坐标系, 然而借助GPS所测的坐标是wgs-84坐标系, 这一坐标系不仅可以提供标准的参照体系, 而且可以通过计算将坐标转化为参数。如果该地区具有建立坐标系的条件就可以通过多种方式对现场进行监测, 在求出坐标系转换参数后, 还可以通过RTK设备中的测量控制器准确地计算出独立坐标。 (5) 流动站测量定位。如果已经将坐标转换为参数之后, 此时就要实时测量工程项目, 同时还可以开展放样工作。

3.2 GPS RTK测量的技术特点

(1) 在工程测量过程中使用GPS RTK测量技术可以更为直观透明, 并且可以实时监测动态数据, 还可以将动态数据做成三维实时动态放样, 这样就可以提高测量精度。 (2) 测量时间短, 在具备良好的测量环境时, 可以在短时间内准确地计算出三维坐标。 (3) 全天候作业。由于GPS RTK测量技术在测量时只要能接收到4颗以上卫星信号, 那么就可以全天候的持续工作, 不会耽误测量数据的传输。 (4) 简单的操作、较高的自动化、提高了工作效率。GPS RTK测量已经开始向着智能化的方向发展, 并且观测人员只需调整天线, 接通电源之后就可以进行观测。 (5) 无论地理位置如何复杂, 都不会影响测量技术的实施。各基站之间都是相互独立的, 都可以单独传输数据, 不会受到外界因素的影响。

4 GPS RTK技术在水文测量中的应用

GPS RTK技术的测量模式主要有两种, 即快速静态定位模式和动态定位模式, 根据实际不同的测量需要进行模式之间的转换结合。GPS RTK技术在水文测量中, 可以满足控制测量、施工放样、碎部测量以及变形监测等测量需求。

4.1 控制测量

控制测量, 是水文建设、管理与维护的重要保证, 其测量中的控制网网型与测量精度, 需要根据水文的实际规模与性质来判断。以城市控制网为例, 其优点在于精度高、面积大, 且使用较为频繁, 但由于城市发展建设的问题, 水文测量中控制网导线极容易破坏, 对工程测量的效率与效果产生影响。因此, 控制网测量对于精度有着极高的要求。而使用GPS RTK技术进行控制测量, 只需要选定合适的基准站和流动站, 就可以完成相应的测量工作, 如果测量点无法设置控制点, 还可以通过交会法等间接的方法来实现控制测量。相比于传统的控制测量方法, GPS RTK技术避免了点与点之间必须保持通视的弊端, 其覆盖面积以及测量效率、测量精度有所提高, 且花费的费用也相对较小。

4.2 施工放样

施工放样, 是水文测量的前期准备工作, 对于水利建设的开展与竣工后的工程质量有着重要的影响。在传统的施工放样过程中, 大多需要人为操作放样, 既需要大量的时间, 又会受到人为因素的干扰, 影响放样工作的准确性。而采用GPS RTK技术进行施工放样, 只需要在RTK控制器中输入相应的放样起点坐标、终点坐标、曲线转交和半径等放样参数, 就能够快速准确的完成施工放样工作。在利用GPS RTK技术施工放样中, 可以利用坐标及桩号进行放样, 也可以在放样过程中进行误差的判断与控制, 从而消除了累积误差的产生, 有效地保证了放样的精确度。

4.3 碎部测量

在利用传统测量方法进行碎部测量时, 不仅要进行控制点的布设工作, 还需要保持测量过程中监测站与所测点之间的持续通视, 最少需要2~3人来完成整个工作, 且对人员的技术水平以及工作能力有着较高的要求。而使用GPS RTK技术进行碎部测量, 则可以免除布设控制点的工作环节, 只需要1位具有测量经验的工作人员, 在其携带的仪器当中输入碎部点的输入特征编码, 就可以通过测图软件完成地形图的绘制, 然后, 将获得的碎部属性与坐标信息输入到相应的仪器当中, 就可以完成整个碎部测量工作。相较于传统的测量方法, 不仅降低了人力成本, 其作业效率得到了大幅度提升, 测图难度降低, 最终的测量效果较高。

例如, 孤山水位站的地形测量, 传统的测量与RTK比较。

4.4 变形监测

利用GPS RTK技术进行变形监测, 变形监测不同于普通的工程测量, 其精度要求达到毫米级, 而由于监测目标的体积较大, 且整体的监测环境非常复杂, 传统的测量方法无法有效完成变形监测的工作。GPS RTK技术可以通过分割监测时间的方式, 通过强制对中的方法, 对于长度范围在4km之内的基线向量, 完成相应的测量工作, 此时, 其测量精度是以毫米为单位的, 符合变形监测的需求。

4.5 展望

目前我国正在建设基于北斗的全球高精度增强系统“中国精度”, 该系统能使我国北斗用户在无需架设基站的情况下, 在全球任一地点享受便捷的不同精度层级的增强服务, 单机就可获取厘米级的定位精度, 易于安装和使用。“中国精度”通过L波段地球同步轨道通信卫星向全球播发差分数据, 使更多地基增强网信号无法覆盖的区域, 如海洋、沙漠、山区、城市环境下等也能够实现高精度定位服务。中国精度星基增强接收机的中继功能, 允许多台不同类型的GNSS设备同时作业, 使得高精度测量作业更加灵活, 便捷易用, 直接降低用户的应用成本。

5 结束语

综上所述, 随着我国社会与经济的不断发展, 使得现如今城市化进程在不断的加快, 在各种类型的工程项目数量不断增多的背景下, GPS RTK技术凭借着自身定位精确度高、观测时间短、操作便捷以及三维定位速度快捷等优势, 在水文测量领域受到了非常广泛的应用, 它可以有效的提高测量工作的质量与效率, 降低作业人员的劳动强度, 因而受到了水文测量人员的广泛青睐。不但如此, 利用GPS RTK技术测量得到的三维坐标数据, 能够形成方便保存与利用的电子文件, 还可以给相似的工程测量提供具有借鉴意义的参考数据, 在水文测量当中有着非常广泛的应用前景。

参考文献

[1]宋康.浅谈用电信息采集系统和营销稽查系统在反窃电工作中的应用[J].城市建设理论研究:电子版, 2014.

[2]安青.用电信息采集系统在电能计量装置的现场接线检查及反窃电中的应用.中国科技博览, 2013.

[3]杨利娅, 李玲.浅谈用电信息采集系统在线损管理中的应用.低碳世界, 2014.

[4]张强.关于电力企业新设备在反窃电工作中的应用分析.中国科技投资, 2012.

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇5

1 GPS RTK技术的测量原理分析

GPS RTK技术属于利用卫星信号开展地质测量的新型技术, 该技术主要采用载波相位, 通过观测值实时动态差分的定位方法实现定位, 同时该技术也是一种把GPS与传统的数传技术相结合的技术, 在进行解算和数据处理时, 可得到l~2s高精度位置信息的地质测量技术。

GPS RTK技术主要包括:2台GPS接收机、1台站和1台移动站。其中, 基站可在任意地点设站, 因此保证了测量作业的灵活性和便捷性, 而且能够把必要的测量数据, 比如基准站坐标、坐标转换参数等输入GPS手簿之中, 从而完成数据信息的存储。流动站由1台或者多台接收机组成。基准站、流动站可同时接收GPS卫星发出的信号, 通过基准站观测值与已知位置数据的比较, 可修正GPS差分值。此后, 通过无线电方式或GPS网络传输方式, 把数据实时传递给公共卫星流动站, 通过数据链接收基准站数据, 采集GPS观测数据, 在系统内组成差分观测值来实时处理, 最终得到差分的修正值, 校准实时位置, 使得定位过程在几秒钟内即可完成, 三维定位精度为厘米级。

2 GPS RTK技术在地质测量中的应用流程

(1) 在测量作业之前, 首先应对测区进行系统勘察, 收集资料, 主要八廓测区控制点坐标、中央子午线和高程等数据信息。此外, 对工作区控制点合理布设, 保证控制点的数量在4个以上, 而且分布均匀, 覆盖整个的量区域。

(2) 对于基站架设的中心位置, 选择地势高, 而且无遮挡电台覆盖区域, 保证足够的空间, 且需要远离水源、通信塔, 保证信号不受到干扰。

(3) GPS RTK得到的是WGS一84坐标系标, 但是地质测量需要的是地方坐标, 因此在测量中, 还需要把WGS-84坐标转换为地方坐标。在转换过程中, RTK测量可采用处理后得到的转换参数, 获得实时三维定位坐标数据信息。

(4) 建立项目, 通过手簿建立项目, 合理设置移动站, 用不少于3个已知点坐标解开参数。在接收GPS卫星信号同时, 流动站接收基准站数据通讯电台发射出的伪距差分改正数, 以及伪载波相位测量信息, 而整个过程持续大约1lmin, 因此, 流动站在接收卫星和基准站信息的情况下, 便可获取三维坐标信息。

在测量点假设GPS主机和天线, 打开GPS主机电源, 其便开始搜索卫星, 在卫星在5颗之上时, PDOP小于2时, 则在启动电台时, 可实现主机与工作薄的连接, 通过设置投影参数便可完成任务。在检核满足精度条件之后, 便开始野外数据的收集, 通过DAT数据文件的形式存储在工作手簿之中。

3 GPS RTK技术在地质测量中的应用

3.1在地质点测量中的应用

(1) 作业方法。在9区中部选择远各种强电磁干扰源, 干扰源周围应保证无明显的大面积的信号反射物、制高点的视野应开阔等, 这是保证观测质量的必要条件。此外, 控制点架设基准站的架设需要在条件良好的地区, 保证连续跟踪卫星的可见性。对于RTK移动站来说, 从矿区钻孔、探井、探槽、勘探线、地质点等点测量顺序开展测量。

(2) 作业要求。在观测时段内, 保证至少有5颗以上卫星供同步观测, 而移动点与基准点距离控制在2km以下。上述表中的中Mi与Mj为在平面、高程的中差。

(3) RTK坐标转换。目前中国采用的仍是1980国家坐标系。但是由于RTK测量需要进行坐标转换, 因此, 在高程精度要求比较高时, 转化参数应考虑高程这一要求。在无法有效满足高程精度的条件下, 可对RTK数据做相应的处理, 并根据高程拟合、大地水准面精化等方法来求得高程值。

对特定区域的地质测量, 常常利用控制点成果求取“区域性”的转换参数的方式, 但是这种方式的缺点在于, 仅仅适用于特定的坐标系统。因此, 从区域性来讲, 削弱了变形的影响, 但是提高了转换可靠性。

一般而言, 基准站WGS84坐标方法包括两种:第一, 使用历史静态数据, 把控制点的WG坐标、地方坐标直接输入到手簿来求取转换的坐标;第二, 使用上一点采集方式来获得转化的坐标信息, 但是次方法仅能够在WGS84成果下使用, 适用范围比较小。做法具体如下:对于基准WGS84坐标。可从手簿中直接读取, 把移动站上安装控制点采集到的WGS84坐标, 而对于每次测量的数据, 首先需要校正, 校正的内容包括WGS84地心坐标与所需坐标系之间的转化是否正确等, 也就是在转化之前, 首先在测区旁边选定3个分布均匀的控制点来开展点校正, 从而求得坐标转换的相关参数。而在测量过程中, 把已知控制点作为检核的基点, 在检核精度时, 在满足等级的情况下才能够开始测量作业。最后, 把校正参数客观记录下来, 而在测量之前, 认真核对参数, 保证测区参数的唯一性和可靠性。

4 GPS RTK技术测量的特点分析

(1) 测量作业效率高。这是该技术最为显著的特点。在山区测量作业中, 尤其是地形低下的地区, 通过设置RTK设站, 可一次性测完2km半径的整个测区。而在站时, 只需进行简单设置, 便可在较短时间内获得测量结果坐标, 同时获得坐标放样。

(2) 受卫星和天气的影响。在白天, 尤其是中午, 受电离层的干扰比较大, 因此在共用卫星数量比较少的情况下, 不足五颗, 则即便是延长初始化时间, 可无法进行准确测量。在某地区笔者团队进行试验, 发现在同等条件下, 在同一地点进行RTK测量, 11点与下午3点的情况结果有很大不同, 下午的结果比较准确, 因此, 在测量作业中, 应合理确定测量作业开展的时段。

(3) 数据传输受到干扰。RTK技术数据连接传输容易受到高大建筑物、山体和各种高频信号源的干扰, 因此, 在传输过程中, 由于信号的衰减, 作业精度和半径得不到保证。此外, 如果地形起伏比较大, 且城镇高楼密集, 则信号传输可能受到限制, 测量误差可能比较大。在这种情况下, RTK技术的测量的实际半径比有效半径要小, 地质测量实践以机构证明了这一点。而防止出现这一状况的办法是, 把基准站布设在测区中央的最高点。

(4) 初始化能力, 以及所需时间方面的问题。在山区、林区, 以及城镇密楼区等开展地质测量作业, 由于GPS卫星信号极有可能被阻挡, 受到阻挡的机会比较多, 因此比较容易造成失锁, 出现失锁现象。所以, 如果采用RTK测量技术, 则作业时通常需要重新初始化, 而初始化需要耗费一定的时间。因此, 地质测量精度和效率均会受到影响。为了解决这类问题, 在地质测量中采取的方法是, 选用初始化能力强、耗时短的RTK机型, 来参与地质测量工作。

(5) 高程异常的问题。GPSRTK技术地质测量作业模式, 要求高程的转换精确性必须得以保证, 但是目前, 中国现有高程异常图的精确度无法保证, 在一些些地区, 特别是山区, 误差相当大, 而一些地区还是空白, 这种种问题, 使得把GPS大地高程转换到海拔高程工作变得尤为困难, 精度也无法得到保证。

5 结束语

在地质测量技术快速发展的今天, 在我国经济社会发展进入转型升级的关键时期, 在地质测量中应用GPS RTK技术可提高测量数据的准确性, 以及测量作业的效率。在本文中, 笔者即从这两个方面进行的分析, 首先分析了该技术的测量原理, 然后从该技术应用的特点、点测量中的应用等方面做了分析。

摘要：GPS-RTK技术在地质测量中有着广泛的应用。由于RTK技术相比传统的地质测量技术具有较强的优势, 比如使得野外测量不受光学仪器通视的限制、测量基线长度不受通视距离的限制等, 因此在测量精度方面具有很大的优势。在本文中, 笔者结合自身的工作实际和相关的理论文献, 分析了该技术在地质测量中的实际应用。

关键词：GPS,RTK技术,数据采集,地质测量

参考文献

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇6

一、GPS RTK技术的工作原理

RTK技术测量的原理是将1台GPS接收机和中继发射电台安置在基准站上进行观测, 根据基准站输入的已知精确坐标和高程数据, 计算出基准站到卫星的距离改正数, 并由基准站实时地将这个改正数通过中继电台设定频率发射出去, 半径5 km以内的接收机 (中海达GNSS V8) 在移动站进行GPS观测的同时, 通过相应频率也接收到基准站的改正数, 并对其定位结果进行改正, 从而实时地解算出移动站对中点的精确坐标和高程。

RTK技术的应用从根本上改变了两点要通视照准的传统测量方法, 它的最大特点是作业时不需要测站点与预测点之间通视, 并且观测速度快、精度高。其作业精度以中海达GNSS V8仪器为例, 平面为± (10mm+1×10-6D) , 高程为± (20mm+1×10-6D) , 特别适用于树木蒿草丛生、地形平缓且通视条件较差的地区。只要基站和移动站卫星高度截止角≥15°有4颗接收卫星, 移动站对中整平后几秒钟内即可测出该点RTK固定解X, Y, H数据。

作业时, 要注意观察手簿固定解情况。若出现单点或伪距时为错误解, 应查找原因并重新观测;只有出现固定解, 方可点击保存。此外, 树冠密集遮盖林区和井下工程测量要用全站仪配合。

二、GPS RTK技术的优点

1. 作业效率高。

GPS RTK技术在已知控制点上设置基站, 可对半径5 km内的测区进行全覆盖测量, 减少了传统的经纬仪或全站仪所需的控制点数和测量仪器设站的次数, 一般在电磁波环境下几秒钟即可测出所求点坐标、高程。作业速度快、省时省力, 极大地提高了工作效率。

2. 定位精度高。

只要满足RTK作业的基本工作条件, 在一定的作业半径范围内 (一般为5 km) , RTK作业的平面精度和高程精度都能达到均衡厘米级。

3. 降低了作业条件的要求。

通常的测量观测要求通视和较好的天气成像才能观测, 而RTK作业受通视条件、能见度、气候、季节的因素的影响和限制较小。

4. 自动化程度高。

GPS RTK作业时, 在基站完成初始化后, 移动站在有效测区内测任意点, 手簿会自动显示在固定解状态下的所求点的坐标、高程及点位中误差, 并且可以“一键保存”。

三、GPS RTK技术的缺点及改进措施

1. 受卫星状况限制。一是当卫星系统对美国是最佳位置

的时候, 地球上其他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。经笔者在非洲赞比亚5个测区的测试, 当地时间12点~14点产生假值的几率最高, 解决办法是尽量避开该时段观测。二是在高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区, 卫星信号被遮挡时间较长, 容易产生假值, 解决办法是采用GPS RTK方法将控制点引至高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区最近处, 用全站仪补测。

2. 受数据链传输的干扰和限制。

主要原因是RTK数据传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰, 在其传输过程中衰减严重, 解决办法是在以上特殊环境作业时尽量缩短作业半径, 或将基站架设在测区中部较高点位上。

3. 电量不足的限制。

GPS RTK作业耗电量较大, 目前市场上销售的GPS仪器所配置的电池要求一般只能使用4 h, 野外现场又无法充电, 不能满足作业组1 d的工作要求。解决办法自己可备购1~2套备用电池及时更换。

4. 作业飞点问题。

GPS RTK作业时, 移动站与手簿距离越近越好, 一般不超过15 m, 否则会出现飞点, 以及坐标、高程值无限大, 解决办法是关闭移动站和手簿, 重新启动并初始化, 然后在已知点上检测无误后, 方可重新观测。

5. 作业粗差问题。

GPS RTK作业中常出现所求点有粗差现象, 这与GPS仪器工作状态和对卫星、中继电台接收信号不稳以及作业环境有很大关系, 解决办法是在作业过程中随时注意观察固定解情况, 并与之前所测点比较, 确认坐标、高程无误后再保存。另外一个办法是用手持GPS将有关参数与GPS RTK设置一致, 同一点上如果手持GPS值与GPS RTK值基本一致, 方可保存。

6. 平面精度及高程精度问题。

在平面精度和稳定方面, GPS RTK技术作业不及全站仪作业, 易受卫星、气候、环境影响。解决办法是选用GPS仪器精度和稳定性较强的机型, 另外布设控制网点的密度要大, 进行多测检查点比较, 并且在作业时要按照仪器使用说明操作。GPS RTK技术作业高程精度可以满足图根级控制、工程、地形测量需要, 但是对四等以上首级控制高程精度很难达到规范要求, 解决办法是在四等以上首级控制高程测量时, 采用四等水准高程路线测量方法。

物探测量中GPS RTK工作的探讨 篇7

关键词：GPS RTK,地形测量,地籍测量

引言

GPS (全球定位系统) 由于它的操作方便、定位精度高以及不会受到天气条件限制的优点逐渐受到测绘行业的关注。而GPS RTK技术是在GPS基础上发展起来的, RTK主要由一台基准站和若干移动站组成, 基准站和移动站能够同一时间接受卫星的实时测量数据, 然后两者之间的无线连接使得基准站可以将修正后的数据传给移动站, 这样移动站就获得了更准确的测量数据。地籍测量的主要任务是测定土地及其附属物的位置、数量以及利用现状等状况, 是土地管理工作的基本, 也为国土管理提供完整资料, 因此本文主要就GPS RTK的测量原理、应用模式、测量方法、优点、影响因素和改进措施进行了相关讨论。

1 GPS RTK技术基本原理和基本配置

GPS RTK技术就是指实时动态定位技术, GPS接收机在RTK定位时, 基准站接收机实时地把观测到的卫星数据和用户输入的信息通过数据链电台传给流动站接收机, 流动站在接收的同时也在不断的采集卫星数据, 并将观测数据处理, 从而得出基准站和流动站基线向量, 把基准站坐标和基线向量加在一起就可以得出流动站各点的WGS-84坐标, 坐标转换参数可以转换得到各个点的平面坐标、海拔高度, 全程虽然不到1s, 但结果却能达到厘米级。

GPS RTK系统的组成基本包括两台GPS接收机 (双频机) , 数据传输设备和有关数据处理软件。数据传输设备采用无线电台的形式, 处理软件因为厂家不同也不一样, 但基本功能要满足要求。例如迅速解算整周未知数, 解算用户站在WGS-84下的坐标, 显示结果等等。

2 GPS RTK技术的测量方法

根据基准站的架设方法不同, GPS RTK技术的测量方法主要有两种:①“无投影/无转换”法。直接应用接收机在基准站和流动站之间接收WGS-84坐标, 然后转换已知点的WGS-84坐标和地方坐标。这个方法无需将基准站设置在已知点上, 但可能需要观测一定数量的已知点。②“键入参数”法。把用静态观测求得的WGS-84坐标和地方坐标输入电子手簿中转换。这种方法则需要将基准站设置在已知点上, 但不用观测其他点。

3 GPS RTK技术在地形地籍测量中的应用

地形地籍测量工作因为受到环境的限制, 总是需要先进的仪器来辅助测量, 传统的辅助仪器以全站仪为主, 但还是不能满足地形测量的精度需要, 而科技含量更高的GPS RTK技术可以缓解这个问题, 它不会受到作业环境的限制, 也不需要考虑测点之间的横向通视问题, 最关键的是精度高。目前来说, 静态定位测量技术使用最为广泛, 设计阶段的地形图绘制比较精确, 实际测量时定点、放线也比较方便。

3.1 GPS RTK在地形地籍测量中的应用模式

GPS RTK技术在地形地籍测量时主要有三种模式:快速静态定位测量、动态定位测量和准动态测量。

3.1.1 快速静态定位测量

快速静态定位主要依赖于客观的环境, 原理是通过在各个用户站上设置GPS接收机, 让接收机处在静止状态而不是流动状态时观测和采集数据, 从而调整用户站的三维坐标, 直到误差在允许的范围内, 定位工作才算完成。若用户站的接收机处在流动状态, 还应当将接收机接收卫星的频率改为不连续状态。

3.1.2 动态定位测量

动态定位主要分两步:①初始化采样;②测量。在进行测量工作之前, 要先观测一个静止的控制点来采取样本数据, 再把样本数据传到流动站的接收机。这个方法不仅定位迅速而且能够把精度控制在厘米级误差内。

3.1.3 准动态定位测量

准动态定位和动态定位测量的工作原理差不多, 只不过流动站接收机不仅能接收到基准站的观测数据, 还能根据初始时期采取的数据观测各个观测站以确保各个观测站的三维坐标。这个方法的优点就是速度快, 精度高, 特别适用在地形地籍测量中。

3.2 各种控制测量

一般的地形地籍测量主要通过三角网和导线网的方法来进行测量, 这些方法都需要保证邻近的控制测点之间要确保通视效果, 导线的长度和图形在相应的规范中也有一定的要求, 在进行外业测量时不知道导线精度, 等到测量结束后整理内业若发现精度不符合技术规范还需要重新测量。但GPS RTK技术则不同, 它可以实时的了解到定位的坐标数据和精度, 不需要保证测点之间的通视, 导线的长度和图形也没有要求, 只要精度满足要求, 就可以在电子手簿里输入坐标的相关信息, 通常这些工作几秒钟就可以完成, 极大地提高了测量效率。在地形地籍测量中, 若把GPS RTK技术应用其中, 除了可以减少人力损失, 节省费用, 还以提高作业效率。为防止投影变形太大, 得到的成果不精确, 可以采用GPS RTK的点校正功能得出WGS-84坐标和80坐标间的转换参数, 再布置控制网。

3.3 地形地籍的碎部测量

一般的地形地籍测量时通过测区内本来就存在的控制点, 采用全站仪测图, 输入各个点的地物编码, 再用成图软件绘制成图, 这些都需要各个碎点间保持通视, 同时一个仪器还要至少两个人共同测量。GPS RTK技术测量时, 架设基准站后只通过一个人就可以作业, 不需要满足通视的要求, 仪器初始化以后, 在即将测量的地形碎点上把测杆对中, 让气泡居中, 几秒钟后就可以取得碎点的坐标, 精度如果满足要求输入该碎点的特征编码就可以保存。将一个测区范围内的地形点位测好后, 采用专业的数据处理软件可以输出得到所有的测量点。

4 GPS RTK在地形地籍测量方面的优点

4.1 测量速度快且高效率

一般来说, 采用GPS RTK测量技术只需要几秒钟的时间就能够取得一个点的三维坐标。

4.2 操作简便上手快

毕竟GPS接收机在进行不断的完善, 体积和质量都越来越小。

4.3

可以全天候测量作业。

4.4 定位精度高

由于GPS RTK测量技术在测量各点之间的精度时相对独立, 这样就尽可能的减少了误差的不断积累, 进而提高了定位精度。

5 GPS RTK测量精度的影响因素

5.1 作业环境

作业的环境对测量技术的影响主要体现在电波的干扰、信号的反射、地形等方面, 所以在通过已知点来确定架设基准站的时候要尽量与微波中转站、高压输电线保持一定的距离, 尽可能的远离障碍物, 避免GPS信号遭到遮挡。

5.2 观测时段

卫星的分布情况也会对GPS RTK的测量造成一定的影响, 所以在观测结果前要记得查看卫星的星历预报图, 选择在可见卫星数量大于等于五的观测时段。

5.3 坐标转换参数精度

坐标转换具有区域性, 已知点的分布和基准系统自身的精度会对其造成影响, 坐标转换参数静的会直接影响到GP RTK的测量结果。

5.4 流动站和基准站之间的距离

由于GPS RTK测量的有效距离会受到数据链传输的影响, 所以把握好基准站和流动站之间的距离能够提高其测量精度。根据以往经验, GPS RTK的作用距离和基准站架设高度的关系如表1。

6 提高GPS RTK在地形地籍测量中的精度的措施

(1) 适应测区内的大地水准面变化状况合理的设置已知点。在局部的GPS RTK网中最小能够联测的几何水准点数不能小于模型中的未知参数个数。不同的测区采取不同的模型可以减轻因为已知点精度低造成的损失。

(2) 联测几何水准的点位要均匀的布置在测区内。

(3) 为避免GPS RTK测量结果的错误, 应当分别在更换基站前、作业前和作业后检测已知点, 若卫星信号接收太差可以使用全站仪测量以满足精度要求。

(4) 如果测区内的地形有突变趋势, 需要分区进行GPS RTK的计算, 地形突变位置的点要多加检验, 以提高其精度。

(5) 如果测量结果的精度需要在米级之上, 可以通过GPS广域差分技术来解决信号问题, 保证结果的适用性。

7 结语

与静态的GPS测量技术相比, GPS-TRK不具备完整的几何检验条件, 但在地形地籍测量方面是可行的, 它能够通过降低地质勘测的劳动难度来提高作业的精度, 保证了测量结果的准确性。随着GPS RTK技术的广泛应用和计算机科学的不断进步, GPS RTK技术的测量能力会越来越高, 这对整个地质行业的向前发展都有着重要的意义。不过目前国内的GPS RTK作业还没有相应的技术规范, 使得其测量结果很难验收, 这需要得到相关部门的重视。

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