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GPS RTK测量中的关键问题

时间:2012-10-10浏览:责任编辑:四川拓图测绘仪器

坐标转换参数的求解

  1. GPS静态测量中,不同坐标系的坐标转换是在数据后处理时进行的。而对于RTK测量,要求实时得出待测点在实用坐标系(1980西安坐标系、1954年北京坐标系或地方独立坐标系等)中的坐标,因此,坐标转换问题就显得尤为重要。
  2. 坐标转换参数的求解方法,一般是在RTK作业前首先在测区做一定数量的静态GPS控制点,与地方坐标系的控制点联测,以同时获取GPS点的WGS- 84坐标系统坐标和地方坐标系统坐标,然后利用后处理软件或GPS控制器内置的实时处理软件求解坐标转换参数。如果测区内的已知控制点已经具有地方坐标系 坐标和WGS-84坐标系坐标,则可直接利用随机软件求解坐标转换参数。
  3. 求解坐标转换参数所使用的已知控制点(通常称为基准点)的精度、密度及分布状况对坐标转换参数的求解质量有着直接影响。因此,所选定的基准点要求精 度要高,并且应均匀分布在测区周围。基准点的数量视测区的大小一般取3~6 点为宜。一般地,在求解坐标转换参数时,应采取不同基准点的匹配方案,用不同的计算方法求得坐标转换参数,经比较后选择残差较小、精度较高的一组参数使 用。
  4. 由于坐标转换参数的求解精度与已知点两套坐标的精度和区域内点位的分布有关,因此坐标转换参数是有区域性的,它仅适用于已知点所圈定的区域和临近地区,其外推精度明显低于内插精度。因此,在一个测区求解的坐标转换参数不能直接应用到其它测区。

基准站的设置

GPS卫星处在两万多公里的高空,从卫星发出信号到接收机接收,中间要经过电离层、对流层以及来自多方面的干扰,其信号一般十分微弱,通常只有 -50~-180dB。同时,由于RTK数据链采用超高频(UHF)电磁波,它的传输距离与接收天线的高度、地球曲率半径以及大气折射等因素有关。因此, 要提高GPS信号接收的质量,基准站必须远离各种强电磁干扰源(如微波站、寻呼台发射塔、变电站、高压线、电视台等);同时,为了减少多路径效应的影响, 基准站周围应无明显的大面积的信号反射物(如大面积积水域、大型建筑物等);另外,要求基准站电台天线和移动站天线之间无大的遮挡物(如高层建筑物、高山 等),且天线尽量设置高一些,以提高电台信号的传输距离。

作业半径的限制

  1. 移动站离开基准站的最大距离称作RTK的作业半径,它的大小取决于基准站电台信号的传输距离,且对RTK测量的速度和精度有着直接影响。
  2. 目前,常用的单、双频RTK系统的数据链电台多为美国PPC公司的35W(基准站)和2W(移动站)电台。实验表明,当两山顶之间能够通视时,移动 站距基准站47km时,也可收到差分信号。但是,在城镇作业时,如果两点之间有较高的房屋遮挡,即使相距1km也很难进行RTK测量。
  3. 近年来,随着GPS技术的不断完善,仪器制造商竞相采用先进技术,有效地扩大了RTK的作业范围。如果在建筑物或树木比较多的地区作业,移动站接收 电台信号会比较弱且容易失锁,而且高程精度较差。因此,RTK的作业半径控制在10km以内为宜。当信号受影响严重时,还应进一步缩短作业半径,以提高 RTK测量的精度和速度。

测量中的一般要求

为了保证RTK测量的精度、速度(初始化时间)和可靠性,除了正确求解坐标转换参数、合理设置基准站和限制作业半径外,在RTK测量中还应注意以下几点:

  1. 观测卫星的图形强度要高。在进行坐标解算时,所采用的卫星数越多,分布越均匀,则PDOP值越大,RTK的精确性和可靠性越高,且初始化的时间也越短。因此,一般情况下,在接收卫星数保持5颗以上,且PDOP<6时,才能进行RTK测量。
  2. 作业员的责任心要强。作业员的专业水平、经验和责任心对RTK成果的精确性和可靠性有着严重的影响。作业时,接收机的对中、整平、天线高的量 取及输入已知点坐标、坐标转换参数及天线高等数据的任何误差,都将影响RTK 测量的全部坐标。因此,要求作业员必须具有强烈的责任心,认真严格地按规程操作。另外,对仪器基座和测杆上的水准器等必须定期严格校正,以避免系统误差的 影响。
  3. 观测成果要注意复核。RTK测量具有显著的实时、快捷等优点,但其初始化(整周模糊值)的置信度通常为95%~99%,且作业中缺乏检核条 件,个别点可能会出现粗差。因此,为了保证RTK的实测精度和可靠性,作业中必须注重成果的复核。成果的复核分为作业前复核和作业中复核。作业前复核是指 在RTK 作业前,先在已知点上检测,新测坐标与已知坐标较差符合要求后,才能进行RTK测量;作业中复核一般是指在作业中采用不同起算点测定部分重合点,或在同一 点上采用两次观测法(失锁或关机)观测。
  4. 用RTK方法进行控制测量时,应采取一定的措施保证测量精度。现行测量规范(如《城市测量范围》、《地质矿产勘查测量规范》等)规定一、二级 导线的点位中误差(相当于起算点)不大于±5cm,而常用GPS接收机RTK测量的标准精度为1cm+1ppm,所以,一、二级导线控制点完全可以采用 RTK方法施测。

使用RTK方法测定的坐标可以是观测一个历元的结果,也可以是几个历元的平均值。对于纯动态定位而言,只能取一个历元的观测值;在一般的RTK测量 中,通常是取几个历元的平均值,以消除偶然噪声,提高定位精度。当用RTK方法进行控制测量时,为了保证测量成果的精确、可靠,宜采用多历元的观测结果; 同时,观测时应使用三脚架固定移动站的天线,进行严格的对中、整平,并远离各种强电磁干扰源和大面积的信号反射物。

随着RTK技术的不断完善,RTK测量的初始化速度、成果精度及可靠性会越来越高。但是由于受卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影 响,RTK定位有时会出现失真,其成果不可能百分之百的可靠。因此,在作业中,我们要根据RTK技术的特点及测区状况,采取有效措施,严格按操作规程作 业,并加强成果的复核,以确保RTK成果的精确性和可靠性。

信息标题:GPS RTK测量中的关键问题

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