【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 般的 作業(yè) 環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。 ，數(shù)據(jù)安全可靠，沒(méi)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(dá)到厘米級(jí)。 。 GPS RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)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(cè)量相比， GPS RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)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(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。 RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大。 GPS RTK可勝任各種測(cè)繪 內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)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(cè)量作業(yè)方式 12 GPS RTK系統(tǒng)的工作原理 GPS RTK測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站將接收到的所有衛(wèi)星信息及其基準(zhǔn)站信息一起由通訊系統(tǒng)傳送給各流動(dòng)站。各流動(dòng)站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)還接收基準(zhǔn)站傳送的信息，當(dāng)流動(dòng)站完成初始化工作后，控制器即可根據(jù)接收到的信息實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示出流動(dòng)站的點(diǎn)位坐標(biāo)。 GPS RTK測(cè)量同樣是基于 WGS84地心坐標(biāo)系統(tǒng)，其全部觀測(cè) 值及解算結(jié)果均屬于 WGS84系統(tǒng)。我國(guó)目前采用的是 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系，也有仍采用以前的 1954年北京坐標(biāo)系或各種區(qū)域性坐標(biāo)系統(tǒng)，因此必須將 GPS RTK測(cè)量所得到的 WGS84坐標(biāo)系成果轉(zhuǎn)換為國(guó)家或地方坐標(biāo)系成果，要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換就必須準(zhǔn)確知道地方坐標(biāo)與 WGS84坐標(biāo)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(cè)量時(shí)必須首先解決的重要問(wèn)題，它與 GPS RTK測(cè)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(tái) (或多臺(tái) )GPS接收機(jī) ，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，相關(guān)處理軟件。 GPS接收機(jī)目前主要是用雙頻機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備目前形式較多，主要是無(wú)線電臺(tái)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(hào)作為數(shù)據(jù)傳輸載體，電臺(tái)發(fā)射信號(hào)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(biāo)。 (3)坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。 (4)對(duì)解算的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。 (5)結(jié)果的顯示與繪圖。 GPS RTK作業(yè)要求 GPS RTK測(cè) 量中，要求： 5個(gè)以上的 GPS衛(wèi)星。 ，不能失鎖。 GPS衛(wèi)星的信號(hào)和基地站播發(fā)的差分信號(hào)。 星數(shù)問(wèn)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(cè)星數(shù)少于 5個(gè)時(shí)， GPS RTK測(cè)量就會(huì)遇到困難。將來(lái)，當(dāng) GLONASS衛(wèi)星全部 13 組網(wǎng)，投入生產(chǎn)后，困難會(huì)少些。 遷站過(guò)程中不能關(guān)機(jī)，不能失鎖。不能關(guān)機(jī)容易做到，不能失鎖則很難。當(dāng)遷站過(guò)程中經(jīng)過(guò)樹(shù)下、立交橋下、隧道里時(shí)，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(shí)間和可靠性，取決于四個(gè)因素：?jiǎn)晤l機(jī)或雙頻機(jī)，所測(cè)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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量采用的作業(yè)模式，主要有： 采用這種測(cè)量模式，要求 GPS 接受機(jī)在每一用戶站上，靜止地進(jìn)行觀測(cè)。在觀測(cè)過(guò)程中，連同接受到的基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)。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(jì)要求，便可適時(shí)的結(jié)束觀測(cè)。采用這種作業(yè)模式時(shí)，用戶站的接受機(jī)在流動(dòng)過(guò)程中，可以不必保持對(duì) GPS 衛(wèi)星 的連續(xù)跟蹤，其定位精度可達(dá) 1～ 2cm。 同一般的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量一樣，這種測(cè)量模式，通常要求流動(dòng)站的接收機(jī)在觀測(cè)工作開(kāi)始之前，首先在某一起始點(diǎn)上靜止地進(jìn)行觀測(cè)，以便采用快速解算整周未知數(shù)的方法實(shí)時(shí)的進(jìn)行初始化工作。初始化后，流動(dòng)的接收機(jī)在每一觀測(cè)站上，只需靜止觀測(cè)數(shù)個(gè)歷元，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地解算流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。目前，其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。該方法要求接收機(jī)在觀測(cè)過(guò)程中，保持對(duì)所觀測(cè)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖，便需重新進(jìn)行初始化工作。 動(dòng)態(tài)測(cè)量模式，一般需首先在某 一起始點(diǎn)上，靜止地觀測(cè)數(shù)分鐘，以便進(jìn)行初始化工作之后，運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)按預(yù)定的采樣時(shí)間間隔自動(dòng)地進(jìn)行觀測(cè)，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地確定采樣點(diǎn)的空間位置。這種測(cè)量模式，仍要求在觀測(cè)過(guò)程中，保持對(duì)觀測(cè)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖，則需重新進(jìn)行初始化。這時(shí)，對(duì)陸上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，可以在衛(wèi)星失鎖的觀測(cè)點(diǎn)上，靜止地觀測(cè)數(shù)分鐘，以便重新初始化，或者利用動(dòng)態(tài)初始化（ AROF） 技術(shù)，重新初始化，而對(duì)海上和空中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，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(dá)厘米級(jí)。 GPS RTK 儀器狀態(tài)設(shè)置 (以 Leica350型 GPS接收機(jī)為例說(shuō)明 ) 14 數(shù)據(jù)鏈參數(shù)設(shè)置 :參考站及流動(dòng)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(shí)時(shí)碼 /相位輸出 (RTIME CODE/PHASE OUT),通訊口的編號(hào)應(yīng)設(shè)置為 3號(hào)口。 數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置 :參考站和流動(dòng)站均采用壓縮記錄格式 (COMPACTED),系統(tǒng)為每一個(gè)歷元對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)值提供經(jīng)過(guò)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(jìn)行數(shù)據(jù)采集后處理工作時(shí) ,則應(yīng)設(shè)為 YES,存儲(chǔ)坐標(biāo)格式 (STORE COORD AS)可以為平面直角坐標(biāo) (GRID)或 WGS84大地坐標(biāo)。精度指標(biāo) (REQUIRED COORD QUALITY)根據(jù)自己的要求進(jìn)行設(shè)置 ,若星歷情況良好 ,無(wú)遮擋物 ,儀器能夠?qū)⒕戎笜?biāo)控制在 ,精度指標(biāo)可設(shè)為 ,亦可依測(cè)量精度的要求 ,將其點(diǎn)位坐標(biāo)精度限制范圍放大一些。流動(dòng)站的 RECORD OBSERVISIONS根據(jù)自己的作業(yè)要求進(jìn)行設(shè)置 ,可以根據(jù)距離、時(shí)間進(jìn)行 采樣記錄 ,流動(dòng)站的其他數(shù)據(jù)記錄參數(shù)與參考站設(shè)置相同。 坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換方法 動(dòng)態(tài) GPS RTK 測(cè)量是以基準(zhǔn)站為中心 ,其它流動(dòng)站 (或稱為移動(dòng)站 )相對(duì)基準(zhǔn)站的相對(duì)定位。 GPS 使用的是 WGS84 坐標(biāo)系 ,而生產(chǎn)中往往使用的是國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系 (以下簡(jiǎn)稱測(cè)區(qū)坐標(biāo)系 )。因?yàn)樽鴺?biāo)系的不同 ,必須先求其轉(zhuǎn)化參數(shù) ,才能得到所需坐標(biāo)系的坐標(biāo)。測(cè)量時(shí) ,基準(zhǔn)站的一系列數(shù)據(jù)為已知數(shù)據(jù) ,基準(zhǔn)站和各流動(dòng)站同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè) ,觀測(cè)后基準(zhǔn)站及時(shí)把所觀測(cè)的信息及已知數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電波分別傳送至各流動(dòng)站 ,各流動(dòng)站在收到基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的 同時(shí) ,迅速進(jìn)行基線解算、平差、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 ,最后顯示所測(cè)點(diǎn)的測(cè)區(qū)坐標(biāo)。應(yīng)用這一原理 ,動(dòng)態(tài) GPS 測(cè)量 (RTK)可以及時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)得每一待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。 動(dòng)態(tài) GPS RTK 測(cè)量首先要通過(guò) 4 個(gè)以上點(diǎn)的 WGS84 坐標(biāo)和測(cè)區(qū)坐標(biāo)系坐標(biāo) ,計(jì)算本測(cè)區(qū)的各項(xiàng)轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)直接關(guān)系到測(cè)量成果的準(zhǔn)確性 ,因此 ,計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)。然后 ,選擇基準(zhǔn)站的架設(shè)位置 ,基準(zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在測(cè)區(qū)中央周圍無(wú)遮擋物的已知點(diǎn)上 ,此時(shí) ,即可啟動(dòng)基準(zhǔn)站開(kāi)始測(cè)量。流動(dòng)站到達(dá)待測(cè)點(diǎn)后開(kāi)機(jī) ,等待接收機(jī)初始化 ,初始化完成后 ,即開(kāi)始測(cè)量。接收機(jī)接收到所設(shè)定的歷 元數(shù)后 ,這一點(diǎn)的測(cè)量過(guò)程即完成 ,顯示該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。其它各點(diǎn)的測(cè)量重復(fù)進(jìn)行即可 ,直至所有點(diǎn)觀測(cè)完成。整個(gè)觀測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單、易于操作是動(dòng)態(tài) GPS RTK 測(cè)量的又一重要特點(diǎn)。 15 GPS RTK測(cè)量的幾種作業(yè)方式 GPS RTK系統(tǒng)的作業(yè)方式非常靈活?；鶞?zhǔn)站采用靜態(tài)作業(yè)模式，可以安置在己知點(diǎn)上，也可以安置在待定點(diǎn)上。流動(dòng)站采用動(dòng)態(tài)作業(yè)模式，可以處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可以處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在一固定點(diǎn) (不一定為己知點(diǎn) )上先進(jìn)行靜態(tài)初始化再進(jìn)行動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開(kāi)機(jī)，并在動(dòng)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(jìn)行 GPS RTK測(cè)量時(shí)，起算點(diǎn)的己有坐標(biāo)數(shù)據(jù)情況往往不盡相同。有的己知點(diǎn)可能同時(shí)具有 WGS84世界大地坐標(biāo)系坐標(biāo) (以下簡(jiǎn)稱 84坐標(biāo) )和 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo) (以下簡(jiǎn)稱 80坐標(biāo) )或 1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo) (以下簡(jiǎn)稱 54坐標(biāo) )，可以求解兩系統(tǒng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，而大多數(shù)的已知點(diǎn)可能只具有 80坐標(biāo)或 54坐標(biāo)，還不能直接求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。特殊情況下也可能待定點(diǎn)只需要 84坐標(biāo)即可。因此在具體作業(yè)方式上會(huì)有所不同。 對(duì)于已知點(diǎn)同時(shí)具有 84坐標(biāo)和 80坐標(biāo)或 54坐標(biāo)的工 程項(xiàng)目，可以在 RTK系統(tǒng)中直接輸入已知點(diǎn)的兩套坐標(biāo)，選用合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，通過(guò)公共點(diǎn)匹配求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，檢驗(yàn)合格后保存采用。此時(shí)要求基準(zhǔn)站必須安置在已知點(diǎn)上，而且應(yīng)輸入已有的 84坐標(biāo)，以保證 84坐標(biāo)的一致性；流動(dòng)站比較靈活，可以直接到待定點(diǎn)上流動(dòng)觀測(cè)，也可以先到個(gè)別已知點(diǎn)或已測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行檢核測(cè)量，以核對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的正確性。對(duì)于已經(jīng)布設(shè) GPS RTK控制網(wǎng)的工程項(xiàng)目，一般都可以按此種作業(yè)方式進(jìn)行。 對(duì)于已知點(diǎn)僅具有 80坐標(biāo)或 54坐標(biāo)的工程項(xiàng)目，必須先測(cè)定已知點(diǎn)的 84坐標(biāo)，為求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)所用。此時(shí)要求基 準(zhǔn)站可以安置在已知點(diǎn)上，也可以安置在待定點(diǎn)上，甚至可以安置在臨時(shí)點(diǎn)上，但都必須先進(jìn)行單點(diǎn)定位，測(cè)定基準(zhǔn)站的 84坐 標(biāo)，一般取 10分鐘的觀測(cè)數(shù)據(jù)即可。而流動(dòng)站必須先到已知點(diǎn)進(jìn)行流動(dòng)觀測(cè)，獲取所有已知點(diǎn)的 84坐標(biāo)，然后同樣在 GPS RTK系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)公共點(diǎn)匹配求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。有了轉(zhuǎn)換參數(shù)就可以到待定點(diǎn)上依次觀測(cè)了。對(duì)于沒(méi)有布設(shè) GPS RTK控制網(wǎng)的公路項(xiàng)目，一般都需要按此種作業(yè)方式進(jìn)行。 由于基準(zhǔn)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(diǎn)位周圍沒(méi)有明顯的障礙物和電磁信號(hào)干擾物，以有利于衛(wèi) 星信號(hào)的接收。 (2)點(diǎn)位所在地地勢(shì)較高，最好是制高點(diǎn)上，以有利于數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送。 16 (3)點(diǎn)位附近充電較方便，以確?；鶞?zhǔn)站連續(xù)用電的特殊需要。 (4)點(diǎn)位相對(duì)于待測(cè)區(qū)域位置適中，有利于作業(yè)半徑的覆蓋。 不同坐標(biāo)系統(tǒng)下的 GPS RTK作業(yè)方式 進(jìn)行 GPS RTK測(cè)量主要是充分利用它具有的快速定位和實(shí)時(shí)放樣兩大功能。在大多數(shù)情況下，只有點(diǎn)位放樣才真正需要實(shí)時(shí)測(cè)定，而快速定位并不都是需要實(shí)時(shí)提供坐標(biāo)，也就是說(shuō)可以通過(guò)后處理提供點(diǎn)位坐標(biāo)。因此在作業(yè)方式上我們完全可以根據(jù)工程項(xiàng)目對(duì)測(cè)量成果需求的緊迫程度， 優(yōu)化設(shè)計(jì)