RTK技术应用实解
RTK技術(shù)近年來發(fā)展比較迅速,它在各種控制測量、地形測圖、工程選線及工程放樣中應(yīng)用廣泛,與常規(guī)儀器相比非常明顯地提高了作業(yè)效率和作業(yè)精度。但在整個(gè)GPS應(yīng)用方面,測量行業(yè)始終是一個(gè)小分支,測量知識(shí)的流通面也非常有限,再加上普通測量員或非測量專業(yè)人員普遍對(duì)新技術(shù)理解不深,在進(jìn)行GPS測量時(shí),往往會(huì)按照培訓(xùn)人員的要求機(jī)械化地去接受,這樣時(shí)間一長就會(huì)對(duì)整個(gè)測量工作效率產(chǎn)生影響,GPS的優(yōu)越性也不能完全被發(fā)揮出來。特別是在RTK即將普及的今天,熟練操作RTK在實(shí)際應(yīng)用中顯得尤為重要。
????以南方測繪最新款RTK靈銳S82為例,筆者對(duì)主要的RTK作業(yè)需注意事項(xiàng)作一下介紹。
????根據(jù)RTK的原理,參考站和流動(dòng)站直接采集的都為WGS84坐標(biāo),參考站一般以一個(gè)WGS84坐標(biāo)作為起始值來發(fā)射,實(shí)時(shí)地計(jì)算點(diǎn)位誤差并由電臺(tái)發(fā)射出去,流動(dòng)站同步接收WGS84坐標(biāo)并通過電臺(tái)來接收參考站的數(shù)據(jù),條件滿足后就可達(dá)到固定解,流動(dòng)站就可實(shí)時(shí)得到高精度的相對(duì)于參考站的WGS84三維坐標(biāo),這樣就保證了參考站與流動(dòng)站之間的測量精度。如果要符合到已有的已知點(diǎn)上,需要把原坐標(biāo)系統(tǒng)和現(xiàn)有坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)求出。
????在S82應(yīng)用中,轉(zhuǎn)換參數(shù)大概分為校正參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)和擬合參數(shù),這些參數(shù)全部體現(xiàn)在S82的采集手簿即工程之星上。
校正參數(shù)是一個(gè)核心的內(nèi)容,它是通過一個(gè)已知點(diǎn)來校正,求出WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)值與實(shí)際應(yīng)用坐標(biāo)值的三維差值,即△X、△Y、△H。校正參數(shù)從原理上說參考站每次開機(jī)都需要重新校正,如果參考站架設(shè)在同一地點(diǎn),且每次開機(jī)發(fā)射的WGS84坐標(biāo)都已經(jīng)通過設(shè)置來固定,那么校正參數(shù)就不需要再重新求。工程之星軟件可以設(shè)置為參考站發(fā)射坐標(biāo)固定,這種方法因局限于參考站每次只能架設(shè)在同一個(gè)點(diǎn)上,因此很少采用。所以每次開機(jī)校正一次是最常用的方法,這種方法參考站可以在已知點(diǎn)上,也可以在未知點(diǎn)上,但每次都需要一個(gè)已知點(diǎn)。如果參考站在已知點(diǎn),那么流動(dòng)站可以在任何地方輸入?yún)⒖颊咀鴺?biāo)來校正;參考站在未知點(diǎn),流動(dòng)站必需到已知點(diǎn)上輸入流動(dòng)站坐標(biāo)進(jìn)行校正。對(duì)于參考站在測量中位置不動(dòng)而偶爾關(guān)機(jī)的情況(如電瓶電量耗盡),工程之星最近加入了一項(xiàng)自動(dòng)改正,再次開機(jī)時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)提示參考站坐標(biāo)已變,選擇重新計(jì)算即可繼續(xù)使用,不需要再重新校正。可以看到,校正參數(shù)只是一個(gè)點(diǎn)的三維改正值,它默認(rèn)了使用點(diǎn)所在的坐標(biāo)系與WGS84坐標(biāo)系北方向是一致的,但實(shí)際情況并非如此,隨著距離的增大RTK測量結(jié)果會(huì)和已知坐標(biāo)系產(chǎn)生越來越大的偏移量,誤差也會(huì)越大,所以采用標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系時(shí)這種方法僅限于1km左右的測量范圍。當(dāng)然如果是假定近似直角坐標(biāo)就沒有這種距離限制,因?yàn)橥ǔ<俣ǖ淖鴺?biāo)北方向與WGS84方向是一致的。
????四參數(shù)和七參數(shù)并不是一個(gè)概念,四參數(shù)是同一橢球不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù),表示為△X、△Y、A(旋轉(zhuǎn)角)、K(尺度比),七參數(shù)是兩個(gè)不同橢球之間的轉(zhuǎn)換參數(shù),表示為△X、△Y、△Z、△α、△β、△γ、△K,三個(gè)平移、三個(gè)旋轉(zhuǎn)和一個(gè)尺度參數(shù),是不嚴(yán)密的。四參數(shù)和七參數(shù)是不能同時(shí)使用的,兩者只能選其一,那么在具體測量時(shí)怎么確定這兩種參數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵問題。
????RTK直接測量的坐標(biāo)是屬于WGS84坐標(biāo)系,我們通常用的是國家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng),比如1954年北京坐標(biāo)系,兩者并不是一個(gè)橢球,那么原則上講需要七參數(shù)才可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)橢球的轉(zhuǎn)換,我們才有可能采集到54坐標(biāo)。但在不能精確求取七參數(shù)的情況下,工程之星是把WGS84的原始經(jīng)緯度作為北京54的經(jīng)緯度處理,這樣一來就可以通過采集兩個(gè)或兩個(gè)以上的北京54已知點(diǎn)來求取四參數(shù)。工程之星上提供了兩種求取四參數(shù)的方法:一是利用控制點(diǎn)坐標(biāo)庫,即在未校正的情況下先采集所有已知點(diǎn)的WGS84坐標(biāo),再打開控制點(diǎn)坐標(biāo)庫把相同點(diǎn)在兩套坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的坐標(biāo)依次輸入,軟件就會(huì)自動(dòng)計(jì)算出四參數(shù)并給出點(diǎn)位精度;另一種方法就是利用校正向?qū)У亩帱c(diǎn)校正,多點(diǎn)校正不同于單點(diǎn)校正,單點(diǎn)校正只能在第一個(gè)向?qū)c(diǎn)出現(xiàn)時(shí)校正,計(jì)算出的是上面提到的校正參數(shù),而多點(diǎn)校正則是每個(gè)向?qū)c(diǎn)都需進(jìn)行校正,兩個(gè)點(diǎn)以上即可求出四參數(shù),并自動(dòng)啟用。
????七參數(shù)的求解方法一般是靠做控制測量即靜態(tài)測量。S82靜態(tài)測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入平差軟件進(jìn)行處理后,軟件會(huì)自動(dòng)求出七參數(shù),在做RTK測量時(shí)可以直接輸入使用。七參數(shù)相對(duì)于四參數(shù)來說可以認(rèn)為是更準(zhǔn)確、精度更高,有條件的話盡量使用七參數(shù)。
????擬合參數(shù)是指高程擬合參數(shù),在需要高精度的正常高高程值時(shí),用RTK測量必須合理地求解高程擬合面,這樣才能滿足一般作業(yè)要求。GPS靜態(tài)測量高程最高可以達(dá)到三等水準(zhǔn)的精度,做RTK時(shí)為四等或四等以外,它的前提是必須有高精度的高程擬合面。求擬合參數(shù)實(shí)際上就是求一個(gè)區(qū)域高程異常的過程,S82的工程之星提供了計(jì)算高程擬合參數(shù)的方法,在利用控制點(diǎn)坐標(biāo)庫求四參數(shù)時(shí),如果帶有高程的已知點(diǎn)個(gè)數(shù)達(dá)到6個(gè)或更多,那么軟件會(huì)另外計(jì)算高程擬合參數(shù)并自動(dòng)啟用。
????以上是求參數(shù)的方法,在實(shí)際工作中,轉(zhuǎn)換參數(shù)是一個(gè)很重要的問題,所以一定要正確求取,最好留一些點(diǎn)進(jìn)行檢查,以實(shí)時(shí)把握參數(shù)的精度。具體求參數(shù)時(shí)主要是對(duì)已知點(diǎn)的要求比較多,有以下幾個(gè)方面:
????1、控制點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)足夠。一般來講,平面控制應(yīng)至少三個(gè),高程控制應(yīng)根據(jù)地形地貌條件,數(shù)量要求會(huì)更多(比如6個(gè)或以上)以確保擬合精度要求。
????2、控制點(diǎn)的控制范圍和分布的合理性。控制范圍應(yīng)以能夠覆蓋整個(gè)工區(qū)為原則,一般情況下,相鄰控制點(diǎn)之間的距離在3km-5km,所謂分布的合理性主要是指控制點(diǎn)分布的均勻性,當(dāng)然控制點(diǎn)是越多越好。
????3、已知點(diǎn)少時(shí),點(diǎn)位決定精度。如果只有兩個(gè)點(diǎn)情況下,兩已知點(diǎn)距離不應(yīng)太近,一般情況下作用范圍不應(yīng)超過兩點(diǎn)距離的1.5倍;另外兩已知點(diǎn)也不應(yīng)在象限方向上,即不應(yīng)在東西或南北方向,應(yīng)存在一定的偏角。
????4、控制點(diǎn)精度應(yīng)統(tǒng)一。用于求參數(shù)的控制點(diǎn)應(yīng)是經(jīng)過統(tǒng)一平差的點(diǎn)。
????有很多用戶在沒有已知點(diǎn)的情況下一般采用假定坐標(biāo),那么這種情況只需假定一個(gè)已知點(diǎn)校正即可,任意選坐標(biāo)系統(tǒng),注意輸入中央子午線時(shí)要輸入測區(qū)范圍的平均經(jīng)度,這樣不會(huì)產(chǎn)生太大的投影變形,與常規(guī)測量儀器方便聯(lián)測。此種情況一般不應(yīng)采取全站儀定向方法,因?yàn)槿緝x定向存有偏差,必須求出四參數(shù)才行,而且這種參數(shù)一般精度不高。所以,在進(jìn)行GPS測量時(shí),假定坐標(biāo)只能取一個(gè)。
????此外,注意S82的狀態(tài)及工程之星的文件類型,對(duì)用戶來講有很大的幫助。
????1、架設(shè)S82參考站時(shí),一定要注意電瓶的正負(fù)極,先聯(lián)接電瓶端,檢查無誤后再聯(lián)接主機(jī)和電臺(tái)。
????2、參考站狀態(tài)指示。主機(jī)上面的指示燈,一般只需看前兩個(gè),RTK模式正常工作應(yīng)為:STA燈1秒間隔閃爍表示,DL燈5秒間隔連續(xù)閃爍兩次;電臺(tái)指示燈正常應(yīng)為:通道正常顯示,TX燈1秒間隔閃爍。
????3、流動(dòng)站狀態(tài)指示。主機(jī)上面的指示燈,RTK模式正常工作應(yīng)為:STA燈1秒間隔閃爍表示,DL燈1秒間隔閃爍;手簿正常工作狀態(tài):工程之星常規(guī)界面,下方顯示點(diǎn)位信息,有點(diǎn)號(hào)、坐標(biāo)、精度及衛(wèi)星狀況,左上角有電臺(tái)通道(與參考站一致)及信號(hào)強(qiáng)度指示條。
????以上三點(diǎn)是正常工作的前提,如果測量中間出現(xiàn)問題,要根據(jù)狀況來判斷原因。比如工程之星下方顯示無數(shù)據(jù),那就表示手簿與流動(dòng)站沒有聯(lián)接,熱啟動(dòng)手簿重新聯(lián)接即可;通道號(hào)沒顯示或顯示與參考站不一致的通道號(hào),用電臺(tái)設(shè)置切換到需要的通道即可。在真正測量時(shí),工程之星提示的狀態(tài)一定要達(dá)到固定解,而且藍(lán)牙不應(yīng)離流動(dòng)站太遠(yuǎn),正常情況是顯示的坐標(biāo)更新率應(yīng)1秒1次。
????另外,工程之星的作業(yè)是以工程文件來管理的,每個(gè)工程對(duì)應(yīng)一個(gè)文件夾,而其后綴為INI文件,調(diào)用工程其實(shí)就是調(diào)用INI文件;相應(yīng)的工程里面存有橢球信息、所有參數(shù)信息。工程文件夾下面可以建立文件,這些文件其中主要的有DAT文件,是用來存儲(chǔ)坐標(biāo)的。一個(gè)測區(qū)可以只建一個(gè)工程,求出參數(shù)后在此工程下面每天可以新建一個(gè)文件,測量時(shí)利用校正向?qū)笮U齾?shù)即可。當(dāng)然始終用一個(gè)工程一個(gè)文件也可以,但由于手簿內(nèi)存有限,文件如果存的點(diǎn)多運(yùn)行起來速度就會(huì)減慢。如果外業(yè)測量時(shí)求不出校正參數(shù)而需要后處理的話,參考站每次開機(jī)盡量都用一個(gè)新的工程和新的文件來采集,且每次要聯(lián)測至少一個(gè)已知點(diǎn),在內(nèi)業(yè)處理時(shí)可以根據(jù)已知點(diǎn)將數(shù)據(jù)改正過來。
????RTK測量技術(shù)還有很大發(fā)展空間,操作方法會(huì)越來越簡單,但是要更好的應(yīng)用RTK技術(shù),還是要測量人員親身體會(huì)其原理及性能,對(duì)各種情況做到心中有數(shù),這樣才能有效地保證RTK測量精度,提高作業(yè)效率。
總結(jié)
- 上一篇: 【防火墙_动态路由-OSPF】
- 下一篇: 贪婪的国王