rtk实习报告.pdf

一：实习目的 正确认识和理解 RTK 定位技术，学会并掌握 RTK 在工程上的放样过程。RTK 定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在 RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集 GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。RTK 系统正常工作要具备以下三个条件：第一，基准站和移动站同时接收到 5 颗以上 GPS 卫星信号；第二，基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号；第三，基准站和移动站要连续接收 GPS 卫星信号和基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机，不能失锁。否则 RTK 须重新初始化。二：实习组织及时间安排 2013 年 2 月 25 日至 2013 年 3 月 15 日 三：实习任务 1、了解和掌握 RTK 的基本原理和作业模式。2、利用 RTK 进行点的放样。3、了解 RTK 的优点和局限性。四：实习的主要内容 1、测区概况：华北科技学院。学院地处省市国家高新技术产业开发区，毗邻，位于北京东部。距 35 公里，距首都机场 25 公里。属典型暖温带，年平均气温，历史极端气温分别为和，总降雨量为，年蒸发量 mm。历史平均降水量为。相对温度平均为 58%，全年平均为 2870 小时，历年平均无霜期 183 天，最大冻土深度 77cm，最大降雪厚度 26cm。辖区一年季分明，风调雨顺，气候温和宜人，风沙量小，自然破坏力极低。2、RTK 的作业过程 1）启动基准站。将基准站架设在上空开阔、没有强电磁干扰、多路径误差影响小的控制点上，正确连接好各仪器电缆，打开各仪器。将基准站设置为动态测量模式。2）建立新工程，定义坐标系统新建一个工程，即新建一个文件夹，并在这个文件夹里设置好测量参数如 椭球参数、投影参数等。这个文件夹中包括许多小文件，它们分别是测量的成 果文件和各种参数设置文件，如*.dat、*.cot、*.rtk、*.ini 等。3）点校正 CPS 测量的为 WCS-84 系坐标，而我们通常需要的是在流动站上实时显示 国家坐标系或地力独立坐标系下的坐标，这需要进行坐标系之间的转换，即点校正。点校正可以通过两种方式进行。A、在已知转换参数的情况下。如果有当地坐标系统与 WCS-84 坐标系统的转 换七参数，则可以在测量控制器中直接输入，建立坐标转换关系。如果上作是在 国家大地坐标系统下进行，而且知道椭球参数和投影方式以及基准点坐标，则可 以直接定义坐标系统，建议在 RTK 测量中最好加入 1-2 个点校正，避免投影变形 过大，提高数据可靠性。B、在不知道转换参数的情况下。如果在局域坐标系统中工作或任何坐标系 统进行测量和放样工作，可以直接采用点校正方式建立坐标转换方式，平面至少 3 个点，如果进行高程拟合则至少要有 4 个水准点参与点校正。4）流动站开始测量 A、单点测量：在主菜单上选择“测量”图标打开，测量方式选择“RTK”,再选择“测 量点”选项，即可进行单点测量。注意要在“固定解”状态下，才开 始测量。单点测量观测时间的长短与跟踪的卫星数量、卫星图形精度、观测精度 要求等有关。当“存储”功能键出现时，若满足要求则按“存储”键保存观测值，否则按“取消”放弃观测。B、放样测量：在进行放样之前，根据需要“键入”放样的点、直线、曲线、DTM 道路等各项放样数据。当初始化完成后，在主菜单上选择“测量”图标打开，测量方式选择“RTK”,再选择“放样”选项，即可进行放样测量作业。在作业 时，在手薄控制器上显示箭头及目前位置到放样点的方位和水平距离，观测值只 需根据箭头的指示放样。当流动站距离放样点就距离小于设定值时，手薄上显示 同心圆和十字丝分别表示放样点位置和天线中心位置。当流动站天线整平后，十 字丝与同心圆圆心重合时，这时可以按“测量”键对该放样点进行实测，并保存 观测值。3、利用 RTK 进行点放样 1）测前准备：获取 23 个控制点的坐标（如果没有已知数据可用静态 GPS 先进行控制测量），解算或用相关软件求出放样点的坐标，检查仪器是否能正常使用。2）站的架设：将基准站架设在较空旷的地方（附近无高大建筑物或高压电 线等）架设完后安装电台，连接好仪器后开启基准站主机，打开电台并设置频率。3）建立新工程：开启移动站主机，待卫星信号稳定并达到 5 颗以上卫星时，先连接蓝牙，连接成功后设置相关参数：工程名称、椭球系名称、投影参数设置、参数设置（未启用可以不填写），最后确定，工程新建完毕。4）输入放样点：打开坐标库，在此我们可以输入编辑放样点，也可以事先 编辑好放样点文件，点击打开放样点文件，软件会提示我们是对坐标库进行覆盖 或是追加。5）测量校正：测量校正有两种方法：控制点坐标求校正参数和利用点校正。第一中方法,利用控制点坐标库(即计算校正参数的一个工具)的做法大致是 这样的:假设我们利用 A,B 这两个已知点来求校正参数，那么我们必须记录下 A,B 这两个点的原始坐标(即移动站在 Fixed 的状态下记录的这两个点的坐标)，先在 控制点坐标库中输入 A 点的已知坐标之后软件会提示你输入 A 点的原始坐标，然 后再输入 B 点的已知坐标和 B 点的原始坐标，这样就计算出了校正参数。第二种方法，利用校正向导校正，此方法又分为基准站在已知点校正和基准 站在未知点的校正。我们这里只说明一下基准站架设在未知点的校正方法。A、利用一点进行校正：步骤依次为工具-校正向导-基准站架设在未知 点-输入当前移动站的已知坐标-待移动站对中整平后并出现固定解-校正。B、利用两点校正：步骤依次为工具-校正向导-基准站架设在未知点-输入当前移动站的已知坐标-待移动站对中整平后并出现固定解-下一步-将 移动站移到下一个已知点-输入当前移动站的已知坐标-待移动站对中整平后 并出现固定解-校正。C、利用三点校正：与利用两点校正相同，只是多增加了一个已知点，多 重复了一遍。6）放样点：选择测量-点放样，进入放样屏幕，点击打开按钮目，打开坐 标管理库，在这里可以打开事先编辑好的放样文件，选择放样点，也可以点击“增 加”输入放样点坐标。4、RTK 的技术特点 1）工作效率高：在一般的地形地势下，高质量的 RTK 设站一次即可测完 4km 半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数，移 动站一人操作即可，劳动强度低，作业速度快，提高了工作效率。2）定位精度高：只要满足 RTK 的基木工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为 4km）RTK 的平而精度和高程精度都能达到厘米级。3）全天候作业：RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比，RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来难于开展作业的地区，只要满足 RTK 的基木工作条件，它也能进行快速的高精度定位，使测量工作变得史容易史 轻松。4）RTK 测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强：RTK 可进行多种测量 内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘 功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。5）操作简单、易于使用：现在的仪器一般都提供中文菜单，只要在设站时 进行简单的设置，就可方便地获得二维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输 出能力强，能方便地与计算机、其他测量仪器通信。5、RTK 的局限性和精度保障 RTK 也有其局限性，会影响到执行上述测量任务的能力。了解其局限性可确保 RTK 测量成功。最主要的局限性其实不在于 RTK 本身，而是源于整个 GPS 系统。如前所述，依靠的是接收两万多公里高空的卫星发射来的无线电信号。GPS 相对而言，这些信号频率高、信号弱，不易穿透可能阻挡卫星和 GPS 接收机之间 视线的障碍物。事实上，存在于 GPS 接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不良影响。有些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号。因此,GPS 不能在室内使用。同样原因,GPS 也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木 会部分阻挡、反射或折射信号。GPS 信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林 中有时会有足够的信号来计算概略位置，但信号清晰度难以达到厘米水平的精确 定位。因此，RTK 在林区作业有一定的局限性。这并不是说，GPS RTK 只适用于四周对空开阔的地区。RTK 测量在部分障碍的地区也可以是有效而精确的。其奥 秘是能观测到足够的卫星来精确可靠地实现定位。在任何时间、任何地区，都可能会有 7 到 10 颗 GPS 卫星可用于 RTK 测量。RTK 系统的工作并不需要这么多颗 卫星。如果天空中有 5 颗适当分布的卫星，就可作精确可靠的定位。有部分障碍的地点只要可以观测到至少 5 颗卫星，就有可能做 RTK 测量。在树林或大楼四周作测量时，只要该地留有足够的开放空间，使 RTK 系统可观测到至少 5 颗卫星，RTK测量就有成功的条件。在论述 RTK 技术的原理时，我们知道,RTK 测量的关键是确定整周未知数，能否连续地、可靠地接收基准站播发的信号，是 RTK 能否成功的决定因素。在实际应用中，来自各方面的干扰，降低了 RTK 的可靠性和精度。研究表明，为了保证地物点的测量精度，我们在选点时要采取以下措施:1、点位应设在易于安装接收机设备、视野开阔、视场内周围障碍物高度角 应小于 15(如可以选在最高建筑物的顶楼)。2、点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站、微波通道等)，其 距离不小于 200 m；远离高压电线，距离不小于 50m。3、点位附近不应有大面积的水域或强烈干扰卫星信号接收的物体。4、点位选择要充分考虑到与其它测量手段联测和扩展。5、点位要选在交通方便的地方，以提高工作效率。6、点位要选在地面地基坚硬的地方，易于点的保存。除此之外，为了保证地物点的测量精度，我们还要对接收机天线进行校验，选择有削弱多路径误差 的各种技术的天线。同时，我们还要不断利用新的数据处理技术，以削弱各种误差带来的影响。五、实习收获和体会 鉴于这次的实习，对 RTK 实时动态定位技术有了一定的了解。实习过程中有各种困难。对仪器操作的不熟悉，对工程之星的运用操作。所遇到的各种问题能及时向别人请教才能顺利完成此次实习。RTK 技术是 GPS 技术发展到目前阶段的最新技术，由十它有着精度高、速度快、不需要通视等优点，己经迅速进入测量中的众多领域。应用 RTK 进行地籍测量，有着其它方法不可比拟的优势。在城镇地籍测量中，抛开对 RTK 测量的干扰因素，RTK测量的速度将比全站仪的方法要快许多。研究证明，对于大范围的地籍测量，GPS 方法比常规方法更廉价和可行，生产效率将成倍提高。与采取全站仪相比，采用 RTK 技术在地籍界址点测量中也具有非常突出的优势:1、采点速度快，由于 RTK 无须通视不受光学通视的限制，减少做控制和换站的工作量，所以采点速度快。2、实现单人操作，节省劳动力。在保证基准站安全的前提下，每台流动站只需要一人。但是，RTK 对与紧靠墙壁或建筑物的界址点，移动站是无法完全立于界址点上的，这样就会存在对中误差，影响测量精度。对于这样的界址点往往需要使用其他测量手段。应用 RTK 技术，使得工程放样和地籍测绘的精度、作业效率和实时性达到最佳的融合。随着数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平 的提高，传输距离的增加,RTK 技术将在和工程放样和地籍测量及其他领域得到 更广阔的应用。GPS RTK 技术己经在测量和工程界产生了重大变革，带来了空前的高效率。随着 RTK 价格的降低，它将会被测量部门所普及，随着 RTK的广泛使用，它将使 GPS 的应用领域获得极大地扩展，从根本上提高测量的质量和作业效率。但是，对于 RTK 的不足之处还有待于改进。对于双星 RTK和单星 RTK 的定位比较是一个很有突破的实践研究课题，希望能有时间和仪器设备的前提下再一次挑战自己，仔实习成产实践中能学到更多更有利于自己的知识。