【文章內(nèi)容簡介】 般的 作業(yè) 環(huán)境下幾秒鐘即得一點坐標，作業(yè)速度快，勞動強度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了勞動效率。 ，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足 GPS RTK的基 本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi) (一般為 4km)， GPS RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。 。 GPS RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足 “ 電磁波通視 ” ，因此，和傳統(tǒng)測量相比， GPS RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足 GPS RTK的基本工作條件，它 就 能輕松地進行快速的高精度定位作業(yè)。 RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強大。 GPS RTK可勝任各種測繪 內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)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(yè)精度。 第 3章 GPS RTK測量作業(yè)方式 12 GPS RTK系統(tǒng)的工作原理 GPS RTK測量時，基準站將接收到的所有衛(wèi)星信息及其基準站信息一起由通訊系統(tǒng)傳送給各流動站。各流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時還接收基準站傳送的信息，當流動站完成初始化工作后，控制器即可根據(jù)接收到的信息實時計算并顯示出流動站的點位坐標。 GPS RTK測量同樣是基于 WGS84地心坐標系統(tǒng)，其全部觀測 值及解算結(jié)果均屬于 WGS84系統(tǒng)。我國目前采用的是 1980年國家大地坐標系，也有仍采用以前的 1954年北京坐標系或各種區(qū)域性坐標系統(tǒng)，因此必須將 GPS RTK測量所得到的 WGS84坐標系成果轉(zhuǎn)換為國家或地方坐標系成果，要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換就必須準確知道地方坐標與 WGS84坐標間的轉(zhuǎn)換參數(shù) (平移因子、尺度因子、旋轉(zhuǎn)因子 )，這是 GPS RTK測量時必須首先解決的重要問題，它與 GPS RTK測量的作業(yè)方式有著直接關(guān)系。 GPS RTK的基本配置 GPS RTK系統(tǒng)的組成主要包括： 2臺 (或多臺 )GPS接收機 ，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，相關(guān)處理軟件。 GPS接收機目前主要是用雙頻機，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備目前形式較多，主要是無線電臺的形式，在城市車載系統(tǒng)中也提出用目前分布較廣的 GSM信號作為數(shù)據(jù)傳輸載體，電臺發(fā)射信號半徑的大小將直接影響 GPS RTK的作業(yè)范圍大小。處理軟件目前各廠家的產(chǎn)品不同，但其基本功能必須滿足以下要求： (1)快速解算整周未知數(shù)。 (2)解算用戶站在 WGS84下的坐標。 (3)坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。 (4)對解算的質(zhì)量進行評價與分析。 (5)結(jié)果的顯示與繪圖。 GPS RTK作業(yè)要求 GPS RTK測 量中，要求： 5個以上的 GPS衛(wèi)星。 ，不能失鎖。 GPS衛(wèi)星的信號和基地站播發(fā)的差分信號。 星數(shù)問題限制了 GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍。在城鎮(zhèn)高樓區(qū)、山地林蔭區(qū)等凡所測星數(shù)少于 5個時， GPS RTK測量就會遇到困難。將來，當 GLONASS衛(wèi)星全部 13 組網(wǎng)，投入生產(chǎn)后，困難會少些。 遷站過程中不能關(guān)機，不能失鎖。不能關(guān)機容易做到，不能失鎖則很難。當遷站過程中經(jīng)過樹下、立交橋下、隧道里時，都可能引起失鎖。失鎖后，必須重新初始化，即重新確定整周模糊值。確定整周模糊 值的時間和可靠性，取決于四個因素：單頻機或雙頻機，所測星數(shù)，至基站的距離， GPS RTKRTK軟件質(zhì)量。 GPS RTK作業(yè)模式 根據(jù)用戶的要求，目前實時動態(tài)測量采用的作業(yè)模式，主要有： 采用這種測量模式，要求 GPS 接受機在每一用戶站上，靜止地進行觀測。在觀測過程中，連同接受到的基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時的解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標。如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計要求，便可適時的結(jié)束觀測。采用這種作業(yè)模式時，用戶站的接受機在流動過程中，可以不必保持對 GPS 衛(wèi)星 的連續(xù)跟蹤，其定位精度可達 1～ 2cm。 同一般的準動態(tài)測量一樣，這種測量模式，通常要求流動站的接收機在觀測工作開始之前，首先在某一起始點上靜止地進行觀測，以便采用快速解算整周未知數(shù)的方法實時的進行初始化工作。初始化后，流動的接收機在每一觀測站上，只需靜止觀測數(shù)個歷元，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地解算流動站的三維坐標。目前，其定位精度可達厘米級。該方法要求接收機在觀測過程中，保持對所觀測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖，便需重新進行初始化工作。 動態(tài)測量模式，一般需首先在某 一起始點上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便進行初始化工作之后，運動的接收機按預(yù)定的采樣時間間隔自動地進行觀測，并連同基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地確定采樣點的空間位置。這種測量模式，仍要求在觀測過程中，保持對觀測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖，則需重新進行初始化。這時，對陸上的運動目標來說，可以在衛(wèi)星失鎖的觀測點上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便重新初始化，或者利用動態(tài)初始化（ AROF） 技術(shù)，重新初始化，而對海上和空中的運動目標來說，則只有應(yīng)用 AROF技術(shù)，重新完成初始化的工作。目前，其定位的精度可達厘米級。 GPS RTK 儀器狀態(tài)設(shè)置 (以 Leica350型 GPS接收機為例說明 ) 14 數(shù)據(jù)鏈參數(shù)設(shè)置 :參考站及流動站數(shù)據(jù)鏈信息 (DATA LINK MESSAGES)應(yīng)設(shè)置為 ON狀態(tài) ,并將信息的輸入 /輸出 (MESSAGEINPUT/OUTPUT)設(shè)置為實時碼 /相位輸出 (RTIME CODE/PHASE OUT),通訊口的編號應(yīng)設(shè)置為 3號口。 數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置 :參考站和流動站均采用壓縮記錄格式 (COMPACTED),系統(tǒng)為每一個歷元對衛(wèi)星的觀測值提供經(jīng)過平滑處理后的結(jié)果 ,采樣率一般為12s。 數(shù)據(jù)記錄參數(shù) :參考站的 RECORDOBSERVISIONS一般設(shè)為 NO,需要進行數(shù)據(jù)采集后處理工作時 ,則應(yīng)設(shè)為 YES,存儲坐標格式 (STORE COORD AS)可以為平面直角坐標 (GRID)或 WGS84大地坐標。精度指標 (REQUIRED COORD QUALITY)根據(jù)自己的要求進行設(shè)置 ,若星歷情況良好 ,無遮擋物 ,儀器能夠?qū)⒕戎笜丝刂圃? ,精度指標可設(shè)為 ,亦可依測量精度的要求 ,將其點位坐標精度限制范圍放大一些。流動站的 RECORD OBSERVISIONS根據(jù)自己的作業(yè)要求進行設(shè)置 ,可以根據(jù)距離、時間進行 采樣記錄 ,流動站的其他數(shù)據(jù)記錄參數(shù)與參考站設(shè)置相同。 坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換方法 動態(tài) GPS RTK 測量是以基準站為中心 ,其它流動站 (或稱為移動站 )相對基準站的相對定位。 GPS 使用的是 WGS84 坐標系 ,而生產(chǎn)中往往使用的是國家坐標系或地方坐標系 (以下簡稱測區(qū)坐標系 )。因為坐標系的不同 ,必須先求其轉(zhuǎn)化參數(shù) ,才能得到所需坐標系的坐標。測量時 ,基準站的一系列數(shù)據(jù)為已知數(shù)據(jù) ,基準站和各流動站同時對同一組衛(wèi)星進行觀測 ,觀測后基準站及時把所觀測的信息及已知數(shù)據(jù)通過無線電波分別傳送至各流動站 ,各流動站在收到基準站數(shù)據(jù)的 同時 ,迅速進行基線解算、平差、坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 ,最后顯示所測點的測區(qū)坐標。應(yīng)用這一原理 ,動態(tài) GPS 測量 (RTK)可以及時準確的測得每一待測點的坐標。 動態(tài) GPS RTK 測量首先要通過 4 個以上點的 WGS84 坐標和測區(qū)坐標系坐標 ,計算本測區(qū)的各項轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)直接關(guān)系到測量成果的準確性 ,因此 ,計算轉(zhuǎn)換參數(shù)時要認真仔細。然后 ,選擇基準站的架設(shè)位置 ,基準站應(yīng)架設(shè)在測區(qū)中央周圍無遮擋物的已知點上 ,此時 ,即可啟動基準站開始測量。流動站到達待測點后開機 ,等待接收機初始化 ,初始化完成后 ,即開始測量。接收機接收到所設(shè)定的歷 元數(shù)后 ,這一點的測量過程即完成 ,顯示該點的三維坐標。其它各點的測量重復(fù)進行即可 ,直至所有點觀測完成。整個觀測過程簡單、易于操作是動態(tài) GPS RTK 測量的又一重要特點。 15 GPS RTK測量的幾種作業(yè)方式 GPS RTK系統(tǒng)的作業(yè)方式非常靈活。基準站采用靜態(tài)作業(yè)模式，可以安置在己知點上，也可以安置在待定點上。流動站采用動態(tài)作業(yè)模式，可以處于靜止狀態(tài)，也可以處于運動狀態(tài)；可在一固定點 (不一定為己知點 )上先進行靜態(tài)初始化再進行動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。 不同起算條件下的 GPS RTK作業(yè)方式 在進行 GPS RTK測量時，起算點的己有坐標數(shù)據(jù)情況往往不盡相同。有的己知點可能同時具有 WGS84世界大地坐標系坐標 (以下簡稱 84坐標 )和 1980年國家大地坐標系坐標 (以下簡稱 80坐標 )或 1954年北京坐標系坐標 (以下簡稱 54坐標 )，可以求解兩系統(tǒng)坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，而大多數(shù)的已知點可能只具有 80坐標或 54坐標，還不能直接求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。特殊情況下也可能待定點只需要 84坐標即可。因此在具體作業(yè)方式上會有所不同。 對于已知點同時具有 84坐標和 80坐標或 54坐標的工 程項目，可以在 RTK系統(tǒng)中直接輸入已知點的兩套坐標，選用合適的坐標轉(zhuǎn)換模型，通過公共點匹配求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，檢驗合格后保存采用。此時要求基準站必須安置在已知點上，而且應(yīng)輸入已有的 84坐標，以保證 84坐標的一致性；流動站比較靈活，可以直接到待定點上流動觀測，也可以先到個別已知點或已測點上進行檢核測量，以核對坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的正確性。對于已經(jīng)布設(shè) GPS RTK控制網(wǎng)的工程項目，一般都可以按此種作業(yè)方式進行。 對于已知點僅具有 80坐標或 54坐標的工程項目，必須先測定已知點的 84坐標，為求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)所用。此時要求基 準站可以安置在已知點上，也可以安置在待定點上，甚至可以安置在臨時點上，但都必須先進行單點定位，測定基準站的 84坐 標，一般取 10分鐘的觀測數(shù)據(jù)即可。而流動站必須先到已知點進行流動觀測，獲取所有已知點的 84坐標，然后同樣在 GPS RTK系統(tǒng)內(nèi)通過公共點匹配求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。有了轉(zhuǎn)換參數(shù)就可以到待定點上依次觀測了。對于沒有布設(shè) GPS RTK控制網(wǎng)的公路項目，一般都需要按此種作業(yè)方式進行。 由于基準站的安置都具有一定的可選性，因此應(yīng)滿足以下幾方而的要求 : (1)點位周圍沒有明顯的障礙物和電磁信號干擾物，以有利于衛(wèi) 星信號的接收。 (2)點位所在地地勢較高，最好是制高點上，以有利于數(shù)據(jù)信號的傳送。 16 (3)點位附近充電較方便，以確保基準站連續(xù)用電的特殊需要。 (4)點位相對于待測區(qū)域位置適中，有利于作業(yè)半徑的覆蓋。 不同坐標系統(tǒng)下的 GPS RTK作業(yè)方式 進行 GPS RTK測量主要是充分利用它具有的快速定位和實時放樣兩大功能。在大多數(shù)情況下，只有點位放樣才真正需要實時測定，而快速定位并不都是需要實時提供坐標，也就是說可以通過后處理提供點位坐標。因此在作業(yè)方式上我們完全可以根據(jù)工程項目對測量成果需求的緊迫程度， 優(yōu)化設(shè)計