任務(wù)4.1.3 GNSS-RTK數(shù)字化測圖

建筑工程測量技術(shù)四川水利水電技師學(xué)院

GNSS實(shí)時(shí)動態(tài)定位原理4.1.3.1RTK概述

4.1.3.2RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站的組成和作用

4.1.3.3RTK流動站的組成和作用

4.1.3.4RTK定位測量的外業(yè)準(zhǔn)備工作

4.1.3.5RTK的作業(yè)方法

任務(wù)4.1.3

GNSS-RTK數(shù)字化測圖

用RTK技術(shù)進(jìn)行工程測量攝影測量控制點(diǎn)加密安徽黃山公路比較線測量4.1.3.1

RTK概述

載波相位差分法

差分法:修正法:

將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。

將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給用戶，改正用戶接收到的載波相位，再解求坐標(biāo)。

{

RTK（Real-Time-Kinematic）技術(shù)是GNSS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡稱。

(1)RTK的工作原理

基準(zhǔn)站接收機(jī)流動站接收機(jī)GNSS衛(wèi)星RTK的工作原理1.實(shí)時(shí)差分GNSS，精度為1～3m；2.廣域?qū)崟r(shí)差分GNSS，精度為1～2m；3.精密差分GNSS，精度為1～5cm；4.實(shí)時(shí)精密差分GNSS，精度為1～3cm。以采用值的類型為依據(jù)可分為4類：RTK的觀測模型為：式中：

——為相位測量值，單位為m；

——為星站間的幾何距離；

——為光速；

——接收機(jī)鐘差；

——衛(wèi)星鐘差；

——為載波相位波長；

——為整周未知數(shù)；

——為對流層折射影響；

——為電離層折射影響；

——為相對論效應(yīng)；

——為觀測噪聲參數(shù)。

(2)RTK的系統(tǒng)組成4.1.3.2

RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站的組成和作用

RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站由基準(zhǔn)站GNSS接收機(jī)及衛(wèi)星接收天線、無線電數(shù)據(jù)鏈電臺及發(fā)射天線、直流電源等組成。

GNSS—RTK基準(zhǔn)站配置圖認(rèn)識基準(zhǔn)站接收機(jī)

S/N號碼：以偶數(shù)結(jié)尾。 用途：提供給移動站需要的差分解算數(shù)據(jù)。將衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和起算坐標(biāo)發(fā)送給移動站。 功能：電臺+GPRS功能。 可選配既可做基準(zhǔn)站也可做移動站的多功能接收機(jī)。GNSS－RTK作業(yè)能否順利進(jìn)行，關(guān)鍵的問題是無線電數(shù)據(jù)鏈的穩(wěn)定性和作用距離是否滿足要求。它和無線電數(shù)據(jù)鏈電臺本身的性能，發(fā)射天線的類型，參考站的選址，設(shè)備的架設(shè)，環(huán)境無線電的干擾情況等有直接的關(guān)系。

參考站發(fā)射天線和流動站接收天線之間無遮擋信號的障礙物，這些障礙物在陸地上主要由地形、建筑物、無線電信號發(fā)射臺等；在海上則主要是地球曲率的影響。為了盡量避免參考站設(shè)備之間相互干擾，在作業(yè)時(shí)，大于25W的數(shù)據(jù)鏈電臺發(fā)射天線距離GNSS接收天線至少2m，最好6m以上；發(fā)射天線與電臺的連接電纜必須展開，以免形成新的干擾源。

為了盡量避免參考站設(shè)備之間相互干擾，在作業(yè)時(shí)，大于25W的數(shù)據(jù)鏈電臺發(fā)射天線距離GNSS接收天線至少2m，最好6m以上；發(fā)射天線與電臺的連接電纜必須展開，以免形成新的干擾源。

華測RTK數(shù)據(jù)鏈無線電發(fā)射機(jī)(DL3)的工作頻率為UHF頻段（450～470MHZ），當(dāng)功率一定時(shí)，發(fā)射距離隨天線高度增加而增加，如下式所示：式中：4.24——為天寶經(jīng)驗(yàn)值；

H1——電臺的天線高；

H2——流動站的天線高；（式7—1）

4.1.3.3

RTK流動站的組成和作用

流動站的組成如圖所示

流動站的作用：從基準(zhǔn)站接收到的信號由流動站的UHF電臺接收，流動站同時(shí)也接收相同的衛(wèi)星信號，用配備的電子手簿控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)解算。

流動站數(shù)據(jù)鏈電臺的功率為2W，其電源和衛(wèi)星接收機(jī)共用，不需另配電池。

基準(zhǔn)站GNSS接收機(jī)與電臺之間的數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600，DL3電臺與流動站GNSS接收機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸波特率為9600，流動站中的UHF數(shù)據(jù)鏈電臺與流動站GNSS接收機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸波特率均為9600。

1.基準(zhǔn)站可以安置在已知點(diǎn)上，也可以不安置在已知點(diǎn)上。若安置在已知點(diǎn)上，則輸入已知點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換（WGS—84轉(zhuǎn)換成BJ54或其它坐標(biāo)系）。

為了保證流動站的測量精度和可靠性，應(yīng)在整個(gè)測區(qū)選擇高精度的控制點(diǎn)進(jìn)行檢測校對，選擇的控制點(diǎn)應(yīng)有代表性，均勻地分布在整個(gè)測區(qū)。

2.基準(zhǔn)站若安置在未知點(diǎn)上（在城市測量中，有時(shí)為了控制更遠(yuǎn)和更大的范圍，根據(jù)RTK的特點(diǎn)，可將基準(zhǔn)站架設(shè)在沒有控制點(diǎn)的高樓頂上），在啟動基準(zhǔn)站時(shí)，則需輸入該點(diǎn)的WGS—84坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換（WGS—84轉(zhuǎn)換成BJ54或其它坐標(biāo)系）。求得WGS—84坐標(biāo)的方法是：開機(jī)后，在TSCE控制器上經(jīng)過初始化操作后，顯示一軟鍵here（譯成漢語為“此處”），直接按該鍵即可求得該點(diǎn)的WGS—84坐標(biāo)。

3.雖然RTK定位測量的基準(zhǔn)站可以不放在已知點(diǎn)上，但測區(qū)內(nèi)還必須有已知控制點(diǎn)，而且定位測量的精度和已知控制點(diǎn)的等級和個(gè)數(shù)有關(guān)，在安置好基準(zhǔn)站并啟動流動站后，必須用流動站分別到已知點(diǎn)上進(jìn)行定位測量，以求得該點(diǎn)坐標(biāo)，然后與該點(diǎn)的原有坐標(biāo)相比，求出其差值，若差值很小（根據(jù)工程性質(zhì)定），則不需改正，否則，必須將該點(diǎn)的原有坐標(biāo)輸入到TSCE控制器中，進(jìn)行改正。①.測區(qū)內(nèi)僅有一個(gè)已知控制點(diǎn)的情況：理論上講，在半徑為10km的范圍內(nèi)，可達(dá)到2～5cm左右精度。10km如圖所示：

一個(gè)已知點(diǎn)②.測區(qū)附近有二個(gè)已知控制點(diǎn)的情況（必須為整體平差結(jié)果）：

兩個(gè)已知點(diǎn)如所示：③.測區(qū)附近有三個(gè)已知控制點(diǎn)的情況（必須為整體平差結(jié)果）：如圖所示：工作區(qū)

三個(gè)已知點(diǎn)的工作范圍④.測區(qū)附近有四個(gè)已知點(diǎn)的情況（必須為整體平差結(jié)果）：如圖所示：

四個(gè)已知點(diǎn)的工作范圍

工作區(qū)4.1.3.4

RTK定位測量的外業(yè)準(zhǔn)備工作

RTK定位測量外業(yè)準(zhǔn)備的過程如下：

1.外業(yè)踏勘

2.收集資料

3.制定觀測計(jì)劃

4.星歷預(yù)報(bào)

5.器材準(zhǔn)備6.運(yùn)輸工具

4.1.3.5RTK的作業(yè)方法RTK定位測量實(shí)施的具體方法如下：一.架設(shè)基準(zhǔn)站

將基準(zhǔn)站GNSS接收機(jī)安置在開闊的地方，架設(shè)腳架、安置基座和衛(wèi)星天線，對中整平，用天線高量尺在天線相隔120°的三個(gè)位置量取天線高，并記錄，如所示。基準(zhǔn)站GNSS接收機(jī)安置和量取天線高啟動基準(zhǔn)站自啟動基準(zhǔn)站若是設(shè)置為自啟動，架設(shè)好儀器開機(jī)后，無需操作，差分?jǐn)?shù)據(jù)自動發(fā)送。手簿啟動第一步設(shè)置基準(zhǔn)站選項(xiàng)

【配置】—>【基準(zhǔn)站選項(xiàng)】通常按默認(rèn)配置如圖： 廣播格式：CMR+

測站索引：1（可設(shè)置0-31之間的任何整數(shù)，用于區(qū)分多臺基準(zhǔn)站同時(shí)工作的情況）

PDOP限制：6（當(dāng)衛(wèi)星分布不好，PDOP大于6時(shí)，基站不能啟動） 高度角：10（設(shè)置基準(zhǔn)站接收機(jī)只跟蹤高于10°視域角的衛(wèi)星） 架設(shè)在已知點(diǎn)時(shí)需輸入天線高、選擇天線類型及量測方法。啟動基準(zhǔn)站第二步啟動基準(zhǔn)站接收機(jī)

【測量】->【啟動基準(zhǔn)站接收機(jī)】

未知點(diǎn)啟動時(shí)：點(diǎn)擊[此處]，輸入基準(zhǔn)站點(diǎn)名稱，以任意單點(diǎn)定位值啟動基準(zhǔn)站。 已知點(diǎn)啟動時(shí)：點(diǎn)擊[列表]，從已鍵入的已知坐標(biāo)點(diǎn)中選擇點(diǎn)啟動基準(zhǔn)站。 代碼、天線高根據(jù)實(shí)際情況輸入，或默認(rèn)空，設(shè)置好啟動坐標(biāo)后點(diǎn)擊[確定]?；鶞?zhǔn)站啟動成功后，顯示“成功設(shè)置了基站！”，這時(shí)電臺發(fā)射燈也會隨發(fā)送間隔閃爍。否則顯示“設(shè)置基站不成功！”，需重新啟動基準(zhǔn)站（一般來說，用已知點(diǎn)啟動時(shí)，如果輸入的已知點(diǎn)和單點(diǎn)定位相差很大時(shí)，會出現(xiàn)此情況，造成原因一般為設(shè)置中央子午線或所用坐標(biāo)錯(cuò)誤）。三.啟動流動站認(rèn)識移動站接收機(jī)

S/N號碼：以奇數(shù)結(jié)尾。用途：根據(jù)基準(zhǔn)站傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的差分解算功能：電臺+GPRS功能可選配既可做基準(zhǔn)站也可做移動站的多功能接收機(jī)移動站接收機(jī)的設(shè)置

工作模式的設(shè)置

打開數(shù)據(jù)下載軟件（下載軟件與接收機(jī)的連接見“附1”），進(jìn)入菜單【工具】->【接收機(jī)設(shè)置】如圖進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置后點(diǎn)擊應(yīng)用。對于華測新產(chǎn)品具有自啟動功能的X90D型號移動站，需要設(shè)置為“自啟動移動站”，如圖。內(nèi)置電臺和GPRS的設(shè)置

【配置】->【移動站參數(shù)】->【內(nèi)置電臺和GPRS】。根據(jù)實(shí)際工作情況，電臺和GPRS可以互相切換，設(shè)置如圖。提示實(shí)際工作中，移動站只能通過切換電臺和GPRS的一種方式接收差分?jǐn)?shù)據(jù)，同時(shí)用兩種方式接收差分?jǐn)?shù)據(jù)是不能工作的。設(shè)置完畢后，注意觀察信號燈是否正常閃爍，證明已實(shí)時(shí)收到基準(zhǔn)站發(fā)送過來的差分?jǐn)?shù)據(jù)。儀

器架設(shè)啟動移動站

【測量】—>【啟動移動站接收機(jī)】移動站收到差分信號后會有一個(gè)“單點(diǎn)定位”->“浮動”->“固定”的RTK初始化過程。點(diǎn)校正

GNSS接收機(jī)直接測量數(shù)據(jù)是WGS-84經(jīng)緯度坐標(biāo)，而我們要求的坐標(biāo)是施工坐標(biāo)（如北京54坐標(biāo)），所以必須通過軟件進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算，“點(diǎn)校正”就是完成這一工作的主要工具。【測量】

【點(diǎn)校正】

點(diǎn)擊增加，在網(wǎng)格點(diǎn)名稱和GNSS點(diǎn)名稱兩項(xiàng)控件里分別選中已知當(dāng)?shù)仄矫孀鴺?biāo)和已有或?qū)崪y的WGS84坐標(biāo)，校正方法選中“水平和垂直”。重復(fù)點(diǎn)擊增加，加入必要數(shù)量的校正點(diǎn)（要求水平精度，至少3個(gè)點(diǎn)；要求高程精度，至少4個(gè)點(diǎn)）。點(diǎn)擊計(jì)算得出校正參數(shù)，再點(diǎn)擊確定完成校正。注意有三個(gè)或以上控制點(diǎn)參與平面“點(diǎn)校正”后才有水平參差，水平參差一般不要大于0.015m；有四個(gè)或以上的控制點(diǎn)參與垂直“點(diǎn)校正”后才有垂直參差，垂直參差一般不要大于0.02m。在一次測量任務(wù)中，由于電臺信號傳播受限制也許會架設(shè)幾次基準(zhǔn)站來完成測量任務(wù)。所以需要用到“重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)”的功能。方法1：基準(zhǔn)站2若是架設(shè)在未知點(diǎn)（自啟動，或手簿“此處”啟動”），那么將移動站再次去測量一個(gè)在基準(zhǔn)站1下測過的精度較高的點(diǎn)a，重新測量命名為a2，點(diǎn)擊【文件】—>【元素管理器】—>【點(diǎn)管理器】，在基準(zhǔn)站2下面選中a2點(diǎn)，雙擊或點(diǎn)擊細(xì)節(jié)，點(diǎn)擊重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，再點(diǎn)擊出現(xiàn)控件…在彈出的列表中選中基準(zhǔn)站1下測得的a點(diǎn)，確定后即完成重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)的工作。重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)

方法2：基準(zhǔn)站2若是架設(shè)在已知點(diǎn)（包括基準(zhǔn)站1下測過的點(diǎn)），那么可以通過手簿已知點(diǎn)啟動的方式,選擇基準(zhǔn)站2所在已知坐標(biāo)點(diǎn)來啟動基準(zhǔn)站，并且輸入實(shí)測的基站天線高。方法3：基準(zhǔn)站2若是架設(shè)在已知點(diǎn)（包括基準(zhǔn)站1下測過的點(diǎn)），啟動方式為自啟動，那么可以點(diǎn)擊在【點(diǎn)管理器】里面選中基準(zhǔn)站2點(diǎn)擊細(xì)節(jié)，將“基站校正類型”設(shè)置為“架設(shè)在已知點(diǎn)”，輸入已知坐標(biāo)、實(shí)測天線高及測量方法，確定后即完成坐標(biāo)改正操作。

注意基準(zhǔn)站若是自啟動的方式，因斷電重開機(jī)后，即使基準(zhǔn)站位置沒變，也需要做重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)的工作?；鶞?zhǔn)站若是自啟動的方式，移動