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GPS RTK测图技术(图文)

时间:2011-04-26  作者:秩名
2.4.3同距离有关的误差:同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是,其残余部分也随着至基地站距离的增加而加大。(1)轨道误差;(2)电离层误差;(3)对流层误差:对流层误差同点间距离和点间高差密切相关,一般可达3ppm。为了保证RTK厘米级精度,要对测站有关的误差一起模拟。目前,常用的单、双频RTK系统的数据链电台多为美国PCC公司35W(基准站)和2W(移动站)电台。实验表明,当两山顶之间能通视,距离为40多Km时,也可收到差分信号。但是,移动站在城镇区作业时,如两点之间有房屋遮挡,即使相距1Km也很难收到差分信号。因此,国际上将RTK技术通常只用于几公里范围内、两点之间能电磁波“通视”的坐标测量。

2.5 RTK技术的测量速度

RTK技术的测量速度主要由初始化所须时间决定,初始化所须时间又由RTK技术差别(各种机型有不同的快速解算技术)、接收卫星的数量和质量、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,初始化所须时间就越短。在良好的环境条件下,RTK初始化所须时间一般为几十秒,不良环境条件下(尚满足RTK基本工作条件),技术先进的RTK也需要几分钟到十几分钟,其他机型RTK需要几十分钟甚至不能测量。如美国Trimble生产的5000、R系列双频RTK在良好的环境条件下,初始化所须时间为2-10S,在不良环境条件下,仍能较顺利地进行RTK测量,主要是这种机型拥有先进的Z-跟踪专利技术、快速RTK(INSTANT-RTK)技术和多路径消减专利技术,试验表明,即使测区内有一部分地方环境恶劣,其观测值点位中误差仍在±2.41cm以下。

2.6 RTK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,和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。(3)电台变频实时检测法—在测区内建立两个以上基准站,每个基准站采用不同的频率发送改正数据,流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果,比较这些结果就可判断其质量高低。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,电台变频实时检测法的实时性好,但它需要具备一定的仪器条件。

2.7 GPS RTK技术优点

2.7.1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4Km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,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。

2.7.2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4Km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。如Trimble 系列RTK的点位精度可优于2.5cm。

2.7.3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,和传统测量相比,RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,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。使测量工作变得更容易更轻松。

2.7.4 RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。

2.7.5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、转换和输出能力强,能方便快捷地与计算机、其他测量仪器通信。

2.8RTK的不足及其解决办法

2.8.1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,在高山峡谷深处及密集森林区,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。

2.8.2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。在重庆主城区观测河段,我们做过试验,在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量,上午11点之前和下午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。

2.8.3数据链传输受干扰和限制、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。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制,另外,当RTK作业半径超过一定距离(一般为几公里,每种机型在不同的环境又各不相同)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很多,工程实践和专门研究都证明了这一点。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。

2.8.4初始化能力和所需时间问题。在山区,一般林区,城镇密楼区等地作业时,GPS卫星信号被阻挡机会较多,容易造成失锁,采用RTK作业时有时需要经常重新初始化。这样测量的精度和效率都受影响。解决这类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型,如拥有先进技术的Trimble双频RTK测量系统,它能够在困难条件下快速初始化而获得厘米级精度。

2.8.5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。

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