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RTK技术的优缺点与应对方法

 

RTK技术是一种新的常(cháng)用的GPS测量(liàng)方(fāng)法(fǎ),以(yǐ)前的静态、快速静(jìng)态、动态测量都需要事后进行解算才能获(huò)得厘米(mǐ)级(jí)的精(jīng)度,而RTK是能够(gòu)在(zài)野外实时(shí)得(dé)到厘米级定位精(jīng)度的测量(liàng)方法,它(tā)采用了载波相位动态实时差分方法,是(shì)GPS应用(yòng)的重大里(lǐ)程碑,它的出(chū)现为工程放样、地(dì)形测图,各(gè)种控制测(cè)量带来(lái)了新曙光,极大地提高了外(wài)业作业效率。但(dàn)同时,RTK技(jì)术仍存在一(yī)系列的缺陷(xiàn),如(rú)不能有效处理(lǐ)这(zhè)些(xiē)缺陷,往往(wǎng)会给工作造成很大不(bú)便(biàn),所以探讨如何处理RTK技术的缺陷(xiàn)就显得很有必要。

RTK技术的优点

1、作业效率高

在一般的地形地(dì)势(shì)下,高质(zhì)量(liàng)的RTK设站(zhàn)一次即可测(cè)完5km半径的(de)测区,大大减少了传统测量所(suǒ)需的控制点数(shù)量和(hé)测量仪器的(de)“搬站”次数,仅(jǐn)需一人操作(zuò),每个放样点只需要(yào)停留12秒,就可(kě)以完成作业。在公路路线(xiàn)测量(liàng)中,每小组(34)每天可完成中线测量68km,在中线放样(yàng)的同(tóng)时完成中桩抄平工作。若用其进行地形(xíng)测量(liàng),每小组每(měi)天可以完成(chéng)0.81.5km2的地形图测绘,其精度和效(xiào)率是常规测量所无法比拟的。

2、定位精度高(gāo),没有误(wù)差积累

只要满足RTK的基本(běn)工(gōng)作条(tiáo)件(jiàn),在一定的作业半径范围内(一般为5km)RTK的平面精度和高程精度都能(néng)达到(dào)厘(lí)米(mǐ)级,且不存(cún)在误差积(jī)累。

3、全天候作业

RTK技术不要求两点间满足光学通视(shì),只(zhī)需要满足“电磁波通视和对空(kōng)通(tōng)视的要求”,因此(cǐ)和传统测量相比,RTK技术作业受(shòu)限因素少,几乎可以全天候作业。

4RTK作业自动化、集成化程度高

RTK可胜任(rèn)各种测绘外业。流动站配备高效手持(chí)操(cāo)作手簿,内(nèi)置专业(yè)软件可自动实现(xiàn)多种测绘功(gōng)能,,减少(shǎo)人为误差,保证(zhèng)了作业(yè)精度。

RTK技术的缺点

虽(suī)然GPS技术(shù)有着常规仪器所不能比拟的优点,但经过(guò)多年的工程实(shí)践(jiàn)证明,GPS RTK技术存在以下几(jǐ)方面不足(zú)。

1、受(shòu)卫星(xīng)状况限制

GPS系统的总(zǒng)体设计方案(àn)是在(zài)1973年完(wán)成的,受当时的技(jì)术限制,总体设计方案自身存在很多不足。随着时间的推移和用户要求(qiú)的日益提高(gāo),GPS卫星的空间组(zǔ)成和卫(wèi)星信号强度都不能满足当前的需要,当卫星系统位置(zhì)对美国是最佳的时候,世界上有些国家(jiā)在某(mǒu)一(yī)确定的时间段仍然不(bú)能(néng)很好地被卫(wèi)星所覆(fù)盖。例如在中、低纬度地区每天总(zǒng)有(yǒu)两(liǎng)次盲区,每次2030分(fèn)钟,盲区时(shí)卫星几何图形结(jié)构强(qiáng)度(dù)低,RTK测量很难得到固定解。同时由(yóu)于信(xìn)号强度较弱,对空(kōng)遮挡比较严重的(de)地(dì)方,GPS无法正常应(yīng)用。

2、受电离层影响

白天中午,受电(diàn)离层干扰大,共用卫星数少,因而初始化(huà)时(shí)间长甚(shèn)至不能初(chū)始化(huà),也就(jiù)无法进行测量(liàng)。根据我们的实际经验,每(měi)天中午12点~13点,RTK测量很难(nán)得到固定解。

3、受数(shù)据链电台传输距离影响(xiǎng)

数据链电台信号在传输(shū)过程中(zhōng)易受外界环境影响(xiǎng),如高大山(shān)体、建筑物和各种(zhǒng)高(gāo)频信号源的干扰,在传输过程中衰减严重,严(yán)重影响外业精度(dù)和作(zuò)业半径。另外,当RTK作(zuò)业半径(jìng)超过一定距离时(shí),测(cè)量结(jié)果(guǒ)误差超限(xiàn),所(suǒ)以RTK的实际作业有(yǒu)效半径比其标称半径要小,工程实践和(hé)专门(mén)研究都证明了这一点。

4、受对空(kōng)通(tōng)视环境影响(xiǎng)

在山区、林区(qū)、城镇密楼区等地作业(yè)时,GPS卫(wèi)星信号被阻挡(dǎng)机会较多,信号强度低,卫星空(kōng)间结构差,容易造成失锁,重新(xīn)初始化困难甚至无法完成初始化,影响正(zhèng)常作业。

5、受(shòu)高程异常问(wèn)题影(yǐng)响

RTK作业模式(shì)要求高程的(de)转换(huàn)必须精(jīng)确,但我国现有的高程异常分布图在(zài)有些地区,尤(yóu)其是山区,存在较大误差,在有些地区还是空(kōng)白,这就使得(dé)将GPS大地高(gāo)程转换(huàn)至(zhì)海拔高程的工作变得比较困难,精度也不均匀,影响RTK的(de)高程测量精度。

6、不(bú)能(néng)达到100%的(de)可靠度

RTK确定(dìng)整周(zhōu)模糊度(dù)的(de)可靠性为95~99%,在稳定性方面不及全站仪(yí),这是由(yóu)于RTK较容易受卫星状(zhuàng)况、天(tiān)气状况、数据链传输状况影响的(de)缘故。

提高RTK作(zuò)业效(xiào)率的方法

虽然(rán)RTK有如上所述(shù)的缺点,但(dàn)经(jīng)大量的工程实践(jiàn)证明,其(qí)优点远远大于缺点,况且(qiě)有些优点是常规测量方法所不能比拟(nǐ)的,因而RTK测量技术才风靡全国,在(zài)测(cè)量界引(yǐn)发了一场(chǎng)技术革命。针对RTK技术(shù)的(de)缺点,通过这几年的工程实(shí)践,我(wǒ)们摸(mō)索出下面几条优化施测方(fāng)法,以在(zài)目前的GPS技(jì)术水平(píng)下弥(mí)补(bǔ)RTK技(jì)术(shù)的(de)不足,提高(gāo)作业效(xiào)率。

1、摸清仪器(qì)特(tè)性

通过在各种条件下反(fǎn)复试(shì)验,摸清仪器各种特性,如能否达到标称(chēng)精度(dù),在各种条件(jiàn)下的测量误差和作业半径,摸清仪器的稳定(dìng)性和(hé)各种条(tiáo)件下的初始化能力及(jí)所耗时间等等(děng),以便应用时得心应(yīng)手(shǒu)。

2、注重(chóng)基准(zhǔn)位置的选择(zé)

基准(zhǔn)站(zhàn)尽量设置在点位较(jiào)高的(de)控制(zhì)点上,以利于接收(shōu)卫星(xīng)信号(hào)和数据链(liàn)信(xìn)号,控制点间距离应小于RTK有效作业半(bàn)径的2/3倍。为方便对RTK测量成(chéng)果进行控制检(jiǎn)核(hé)和(hé)避免出现作业盲点(diǎn),应在测区内环境不(bú)良地(dì)区增设一些控制点,控制点的选点还要避免无线(xiàn)电干(gàn)扰和多路径效应。

3、合理选择作业时间

通过下载星历文(wén)件(jiàn)了(le)解测区的卫星分(fèn)布情况,编制可行的作业计划,尽量避开卫星信号盲区和中午(wǔ)电离层(céng)干(gàn)扰大的时段,提高作业效率。

4、选择合(hé)理的(de)作业流(liú)程

在植被茂密等对空通(tōng)视(shì)受限(xiàn)的测(cè)区,通过采用常规方法和GPS技术相结合生产流程可以极(jí)大(dà)地提(tí)高生产效(xiào)率。如辅助相应的软件,RTK可与全站仪联合作(zuò)业,充分发挥RTK与全站仪(yí)各自的优势(shì)。

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