【文章內(nèi)容簡介】 一個新突破。 RTK 定位精度高 ,可以全天侯作業(yè) ,每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差。 RTK 是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法 ,它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法 ,是 GPS 應用的重大里程碑 ,它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測繪、勘測邊界 ,各種控制測量帶來了新曙 光 ,極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。 高精度的 GPS測量必須采用載波相位觀測值 ,RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術 ,它能夠?qū)崟r的提供測站點在指定坐標系中的三維空間定位結果 ,并達到厘米級精度。在 RTK 作業(yè)模式下 ,基準站通過數(shù)據(jù)鏈差分將其觀測值和測站平面坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù) ,還要采集 GPS 觀測數(shù)據(jù) ,并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理 ,同時給出厘米級定位結果 ,歷時不足一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài) ,也可處于運動狀態(tài) ?？稍诠潭c上先進行初始化后再進入 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。在整周未知數(shù)解固定后 ,即可進行每個但元的實時處理 ,只要能保持 4 顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形 ,則流動站可隨時給出厘米級定位結果。 RTK 技術的關鍵在于數(shù)據(jù)處理技術和數(shù)據(jù)傳輸技術 ,RTK 定位時要求基準站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù) (偽距觀測值 ,相位觀測值 )及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機 ,數(shù)據(jù)量比較大 ,一般都要求 9600 的波特率 ,這在無線電臺上不難實現(xiàn)。而隨著科學技術的不斷發(fā)展 ,RTK 技術已由傳統(tǒng)的 1+1 或 1+2 發(fā)展到了廣域差 分系統(tǒng) WADGPS,有些城市建立起 CORS 系統(tǒng) ,由此大大提高了 RTK 的測量作業(yè)范圍 ,當然在數(shù)據(jù)傳輸方面也有了長足的進展 ,由原先的電臺傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的 GPRS 和GSM網(wǎng)絡傳輸 ,大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和范圍 。而在網(wǎng)絡 RTK的使用當中數(shù)據(jù)傳輸無距離限制。 RTK 為實時動態(tài)測量技術 ,利用衛(wèi)星發(fā)射的兩個載波 和,以載波相位測量為根據(jù)的實時差分測量技術。一般情況下 ,有一個基準站和一個以上的流動站。基準站可設在已知點也可在未知點上 ,利用求測的WGS84 坐標和已知的 地方坐標可求出坐標轉換的參數(shù) ,在求得轉換參數(shù)后 ,利用基準站時時測得站點坐標信息于流動站測得的時時坐標信息 ,兩站之間的基線向量來求出流動站的時時坐標。在后續(xù)測量中 ,求未知點時可直接得到地方坐標系中的坐標。在不同的 RTK 品牌設備中求解的要求略有不同。 RTK 系統(tǒng)組成 GPS 連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)由基準站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應用系統(tǒng)五個部分組成 。各基準站與數(shù)據(jù)處理中心間通過數(shù)據(jù)傳輸一同連接成一體 ,形成專用網(wǎng)絡。 基準站功能 . 基準站網(wǎng)負 責采集 GPS 衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并輸送至數(shù)據(jù)處理中心 ,同事提供系統(tǒng)完好性監(jiān)測服務?；鶞收臼窍到y(tǒng)的數(shù)據(jù)源 ,用于實時對衛(wèi)星信號進行捕獲、跟蹤、記錄和傳輸。 數(shù)據(jù)處理中心是連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)的核心單元 。也是高精度實時動態(tài)定位得以實現(xiàn)的關鍵 。數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)通過移動網(wǎng)絡、 UHF 電臺等形式向用戶播發(fā)定位導航數(shù)據(jù)。 用戶應用系統(tǒng) 用戶信息接收系統(tǒng)、網(wǎng)絡型 RTK 定位系統(tǒng)、事后和快速精密定位系統(tǒng) 。流動站是系統(tǒng)的用戶部分 ,通過獲取的網(wǎng)絡差分改正數(shù)據(jù) 。流動站主要有 GPS 接收機和移動通訊設備組成 (圖 1)。 圖 1GPS 接收機和移動通訊設備組成 RTK 的基本原理 RTK 測量技術 ,是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分 GPS 測量技術。實時動態(tài)測量的基本原理是在基準站上安置一臺 GPS 接收機 ,對所有可見 GPS 衛(wèi)星進行連續(xù)的觀測 ,并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備 ,實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上 ,GPS接收機在接收 GPS衛(wèi)星信號的同時 ,通過無線電傳輸設備 ,接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù) ,然后根據(jù)相對定位的原理 ,實時地計算并顯示用戶站的三維坐標 ,其精度可達到厘米級。 目前國際上主流的網(wǎng)絡 RTK技 術 。系統(tǒng)通過 GPS基準站網(wǎng)絡建立各種誤差模型 ,然后根據(jù)流動站的具體位置虛擬出流動站附近一“虛擬”基準站的改正數(shù)據(jù) 。通過無線通訊鏈路 (GSM/GPRS 或 CDMA)將改正數(shù)據(jù)播發(fā)給流動站用戶 ,流動站用戶在此基礎上進行 RTK 作業(yè)。網(wǎng)絡中的各固定基準站通過雙頻 GPS 接收機獲取衛(wèi)星載波相位、偽距等觀測量 ,并通過實時地將原始數(shù)據(jù)上傳到控制中心?？刂浦行陌凑樟鲃诱臼褂玫臒o線通訊將虛擬參考值的數(shù)據(jù)原路發(fā)回 RTCM 或 CMR+。流動站可按照常規(guī) RTK 的原理進行超短基線的常規(guī) RTK 模式作業(yè)。并獲得厘米級的測量精度。 四參數(shù)轉換 GPS?RTK 平面坐標轉換方法 GPS RTK 一般都是采用平面坐標轉換模型求解。用 WGS84 坐標系轉換成國家的 80 坐標系或者地方坐標系。 根據(jù) RTK 原理 ,基準站和流動站直接采集的都為 WGS84 坐標 ,參考站以 1 個 WGS284 坐標作為起始值實時計算點位誤差并由網(wǎng)絡電臺發(fā)射出去 ,流動站同步接收 WGS84 坐標并通過電臺接收來自基準站的數(shù)據(jù) ,達到衛(wèi)星顆數(shù)的滿足后即可得到固定解 ,流動站就可得到相對于基準站成果的高精度 WGS84 坐標。而實際工作中往往采用地方坐標系 ,由此便有 兩坐標系統(tǒng)之間橢球轉換 ,即轉換參數(shù)的求取。 HDV8GNSS1 + 2 RTK 提供平面四參數(shù)轉換、七參數(shù)轉換、一步法、 Trimble、格網(wǎng)擬合等實用方法。 在一個工程測區(qū)范圍內(nèi)控制做完后 。在測區(qū)內(nèi)有兩個以上的控制點時 。且已經(jīng)知道地方坐標系投影帶。就可以用手薄軟件坐標轉換模塊里面的四參數(shù)方法計算 (圖 2)。使用兩個控制點的平面坐標系之間的平移、旋轉、縮放比例參數(shù)。即可把 WGS84 坐標系轉換成工程測區(qū)要使用的坐標系。 圖 2 平面四參數(shù)轉換 GPS?RTK 高 程轉換 由于載波波長比偽距碼長小了 2 個數(shù)量級 ,同時 ,在載波相位差分測量數(shù)據(jù)處理中 ,充分利用了不同衛(wèi)星、測站和歷元間的線形組合 (單差、雙差和三差 ),消除和削弱了某些不能進行較好模型化處理的誤差 ,因而經(jīng)處理后的點位精度遠高于偽距差分。 由 GPS 相對定位的基線向量 ,可以得到高精度的大地高差。如果在 GPS網(wǎng)中已知一個點的大地高 ,就可以在 GPS 網(wǎng)平差后求得全網(wǎng)各點的大地高。大地高是以參考橢球面為基準面的 ,地面點大地高的定義是 :由地面點沿通過該點的橢球面法線到橢球面的距離。但是 ,我國通用的是正常高系統(tǒng) ,是以 似大地水準面為基準面的 ,參考橢球面與似大地水準面是兩個不同的基準面 ,二者既不重合也布平行 ,大地高與正常高之間的差值稱為高程異常。因此 ,在 GPS 測量中 ,在得到GPS 點的大地高之后 ,要得到實際工作需要的正常高 ,還需要求解高程異常。在GPS 網(wǎng)中 ,已知一個點的大地高 ,對該網(wǎng)進行網(wǎng)平差后 ,可知各點的大地高。又已知點的正常高 ,并且由水準聯(lián)系測得到另外一些 GPS 點的與點的正常高差 ,則可以求得各點的高程異常 ,用公式可表示為 : (321) 由上式還可知 ,對于 GPS 網(wǎng)中未聯(lián)測水準的點 ,如果知道 高程異常 ,就可以得到正常高。由單點定位得到的 GPS 點的大地高具有很高的精度 ,如果水準測量的精度也很高 ,則可以得到高精度的高程異常。在測量區(qū)域不