南方gps测绘软件中的RTK和GPS有什么区别?

GPS测量中RTD模式是什么意思 它与RTK模式有什么区别?
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rtk是载波相位差分 rtd是伪距差分 实时差分技术 可以分为码差分(C/A码、P码)技术(RTD)和载波相位(L1、L2)差分技术(RTK).载波相位差分技术的实时精度可以达到厘米级,而码差分的精度可以达到毫米级 RTD与RTK主要区别在于解算精度的差异,RTD的精度只能 达到亚米级,而RTK采用双频可以达到厘米级.
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GPS RTK在地籍测绘中应用的探讨
(广西第二测绘院 广西柳州 545006)
【摘 要】 GPS测量技术的不断发展,极大地促进了地籍测绘工作的进步,大大提高了地籍测绘的工作效率、拓宽了地籍测绘的服务范围。本文在简要介绍GPS RTK测量方法的基础上,对地籍测绘及其有关技术指标作了论述,并结合某城区地籍测量工程中GPS RTK测量技术的应用实例,归纳了其作业过程,并研究了RTK技术在地籍测绘中的应用。
【关键词】 GPS RTK技术 地籍测绘
  1 引言
  GPS RTK(Real Time Kinematic ,实时动态)技术是在GPS基础上发展起来的,能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果,并在一定范围内达到厘米级精度,是一种新的GPS定位测量方式,该技术的发展前景更为广阔,必将逐步成为外业测量的主要技术手段之一。GPS技术作为提供精确三维位置的工具,在地籍测绘中主要是用于地籍控制测量、地籍图测绘和土地动态监测。
  2 RTK工作原理
  2.1 工作原理
  RTK(Real Time Kinematic)技术是GPS实时载波相位差分的简称。是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算进行数据处理,在较短时间内得到高精度位置信息的技术。
  2.2 数据获取
  基准站接收机安放在已知点,用它跟踪GPS码和进行载波测量,然后通过无线电遥测通信线路将测量的数据立即传送给移动站接收机。
  3 GPS RTK系统组成及测量方法
  3.1 GPS RTK系统组成
  以天宝(Trimble)5800双频接收机为例说RTK的系统组成,主要由基准站接收机、电台、VSC2控制器及移动站接收机四部分组成。其中,控制器采用蓝牙技术,数据通讯支持基于RTK和VRS操作的GSM、CDMA及CDPD调制解调器方式。
  3.2 GPS RTK测量方法
  3.2.1 “键入参数”法:
  将静态观测求得的WGS―84坐标和地方坐标键入手簿中,进行转换,或置入静态观测平差时求取的转换参数。该方法必须在已知点上架设一台GPS接收机作为基准站,观测另外一至两个已知点,进行校核以防止参数或者坐标输错,再将基数站的坐标、高程、坐标转换参数等必要的数据输入GPS控制手簿,另设置一台或几台GPS接收机位移动站,同时接收卫星信号,并随时将实测精度和预设精度指标进行比较,一旦实测精度达到预设精度的要求,手簿将提示测量人员是否接收该成果,接收后,测得的坐标、高程及精度将同时存储到手簿中。
  3.2.2 “无投影/无转换”法:
  直接用接收机在基准站和移动站接收WGS―84坐标和相应的地方坐标,根据一定的数学模型进行转换。这种方法基准站不一定要安置在已知点上,但根据不同的转换方法,需要观测一定数量的已知点(通常是3个以上),然后采用手工的校正功能,算出基准站的真实坐标,并与三参数作比较,差值不大时,可以继续观测其余的控制点,从而得到正确的坐标。
  4 RTK技术应用于地籍控制测量
  目前,常规的GPS测量主要使用静态、快速静态方法来建立二级以上平面控制网。边长大于15km的长距离GPS基线向量,采取常规静态测量方式;边长在10~15km的GPS基线向量,如果观测时刻的卫星很多,外部条件好,可以采用快速静态GPS测量模式,如果是在平原开阔地区,可以采用RTK模式;边长小于5km的一、二级地籍控制网的基线,优先采用RTK方法。使用GPS技术有如下好处:①它不要求通视,使点位的选择变得甚为灵活,这样避免了常规地籍控制测量点位选取的局限条件;②它没有常规三角网(锁)布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求,只要使用的GPS仪器精度与地籍控制精度相匹配,控制点位的选取符合GPS点位选取要求,那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍调查规程要求。
  4.1 精度要求
  地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。根据《地籍测绘规范》规定,地籍控制点相对起算点中误差不超过±0.05米。由于地籍图根控制点密度是根据界址点位置及其密度决定的,城镇地区城区控制点的密度一般为每隔100-200M一点,郊区或建筑稀疏区地籍控制点的密度一般为每隔200-400M一点,因此应用RTK技术测绘控制点,效率非常高。
  4.2 应用实例
  (1)实例区概况:测区面积约24平方公里涉及1:500地形图幅约382幅,主要为居民地、平地、丘陵地、少部分为山地。平均高差30米左右,实例区附近有足够三、四等GPS点。
  本次测量使用Trimble5700双频GPS(1+1)接收机,其RTK标称精度为水平=±(基线长度×1PPM)+10MM;垂直=±(基线长度×1PPM)+20MM,选择3个以上具有水准高程且均匀分布在RTK测量范围的三、四等GPS点作为公共点,求取七参数进行WGS-84坐标系到地方坐标系的转换观测。先对仪器进行相应的检验,包括接收机内部噪声的检验、零基线检验、天线相位中心稳定性检验及光学对点器的检验等,保证合格。观测时技术要求:卫星截止高度不低于15度,有效观测卫星数量不低于5颗,移动站接收机与卫星构成的几何图形强度因子小于6。采用的方法为:在已知控制点上架设基准站,输入坐标转换参数,为了检验当前站RTK作业的正确性,检测周边已有同等级以上控制点,其点位互差≤5cm,符合限差要求后可进行未知点测量。移动站手簿TSC2控制器设置技术参数为:① 控制点的单次观测平面收敛精度≤1.5cm,高程收敛精度≤2cm;② GPS RTK观测的采样间隔为1S;③ GPS RTK移动站(一、二级控制点)观测时采用三角架对中、整平,每次观测历元数为180个;④ GPS RTK移动站有效观测卫星数≥5个,PDOP值≤6。
  (2)GPS―RTK检测精度
  为检验GPS―RTK测量数据的可靠性,我们用全站仪和不同时间段GPS―RTK重复观测均匀地检查测区内的部分GPS-RTK点之间的水平夹角和高程。
表1: 全站仪检测GPS―RTK结果 单位:m
RTK数据成果
全站仪检测成果
I704-II103
I704-N2151
I002-II105
II144-II145
II144-T389
T553-N2345
  从上表检测结果,点间距离最大较差值±0.045M;最小较差值±0.001M。高程最大较值±0.041,最小值±0.001。可以得出本测区GPS―RTK其精度是比较可靠的,由此可见,RTK可以代替地籍控制测量的常规一、二级导线测量及图根控制测量。
  5 GPS RTK应用于地籍细部测量
  地籍细部测量是地籍调查重要组成部分,目的是真实准确测定每宗土地的权属界址点、线、位置、形状、数量等各项地籍要素。地籍调查规程要求,地籍平面控制测量基础上的地籍细部测量,对于城镇街坊外围界址点及街坊内明显的界址点间距允许误差为10cm,城镇街坊内部隐蔽界址点及村庄内部界址点间距允许误差为15cm。界址点测量是地籍测量的核心,其精度直接影响地籍调查成果质量,准确的测定界址点是管理土地产权的基本保证,GPS RTK技术标准完全能够保证其精度要求,在适合布设GPS点的开阔测区优先使用RTK技术,能够提供工作效率,节约时间。对于影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带,可以用全站仪、测距仪等测量工具,采用解析交会法、极坐标法、图解交会法等进行地籍勘丈,有利于加快地籍细部测量进度,城镇地籍调查规程规定的精度要求如表2所示,界址点对邻近图根点点位误差系指用解析法勘丈界址点应满足的精度要求,界址点间距允许误差及界址点与邻近地物点关系距离允许误差系指各种方法勘丈界址点应满足的精度要求。
表2 界址点测量精度及适用范围
  6 GPS RTK技术在建设用地勘测定界中的应用前景
  建设用地中的土地勘测定界是实地确定土地使用界线范围,测定界桩位置,测量使用界线范围内各类土地面积并计算用地面积等测绘技术工作,它为各级政府的国土资源部门审批土地、地籍管理提供依据和基础资料。利用GPS RTK技术进行勘测定界放样,能避免解析法和关系距离法等放样方法的复杂性,同时也简化了建设用地勘测定界的工作程序,特别是对铁路、公路的放样更为有效和实用。
  7 GPS RTK的局限性和发展趋势
  使用GPS RTK有很多优点,但同时也存在一定的局限性。
  7.1 局限性
  ⑴ 用户需要架设本地的参考站,误差限距离增长,误差增长使移动站与参考站距离受到限制(<15KM),可靠性与可行性随距离降低。
  ⑵ 基准站是通过数据电台将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站的,流动站接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据进行实时处理,同时给出厘米级定位结果。但电台由于环境与功率衰减的影响,在遇建筑物或山体及密集森林区、高压线等障碍物遮挡干扰时,导致数据传输的效果和距离都不能达到预期的效果。在城市高楼密集区等高大物体影响时,也不能准确稳定地测界址点。同时RTK定位的数据处理主要是基准站和移动站的单基线处理,而基准站和移动站的观测数据质量及无线电信号的传播质量对定位精度的影响较大,因此基准站要选择测区相对制高点上设立,提高基准站和移动站天线的架设高度。
  ⑶ 参考站设置要远离微波塔,通信塔等大型电磁发射源200米之外,远离高压输点线路、通讯线路50米之外。
  7.2 发展趋势
  ⑴ 双星系统(GPS+GLONASS双系统导航定位)是GPS RTK发展的热点,它可接收14―20颗卫星左右,是常规RTK无法比拟的,该技术使GPS设备具备最短时间达到厘米级精度的能力与最强的抗干扰遮挡能力。
  ⑵ VRS(Virtual Reference Station,虚拟参考站)所代表的是GPS的网络RTK技术。它的出现将使一个测区的所有测绘工作成为一个整体,结束了以前GPS作业单打独斗的局面,完善RTK定位的质量和距离,增强了可靠性,减少了OTF初始化的时间。VRS技术无需设立自己的基准站,可以避免移动站因地形地物等原因接收不到基准站无线信号的问题,其应用领域更为广泛。
  8 结束语
  近年来,随着广西CORS基础设施系统的建设,广西区域范围内的用户可以通过无线网络直接获得系统提供的实时三维定位在线服务,并能够实现快速、实时、动态定位或高精度静态定位,结合广西似大地水准面成果,用户可以同时获取厘米级精度的空间三维坐标成果,改变了传统测绘“平面二维”与“正常高一维”分开实施的作业模式,减少了传统控制测量、加密测量等工序,提高地理信息数据获取的速度,大大减轻了数据获取外业工作的劳动强度,显著地提高了工作效率;同时,随着GPS RTK设备国产化程度和性价比进一步提高,使其越来越受到测绘人员的青睐,在测量领域正越来越多地得到应用。虽然RTK高程精度略低于平面精度,但完全满足地籍测量对高程的精度要求,因此,GPS RTK技术用于地籍一、二级控制、图根控制和界址点测量是目前理想的方法,在勘测定界中尤为突出,从某种意义上GPS RTK技术代表了测量方向。
【参考文献】
[1] 国务院第二次全国土地调查领导小组办公室,第二次全国土地调查培训教材,北京:中国农业出版社
[2] 国家测绘局,《地籍测量规范》(CH5002-94)[S],北京: 武汉大学出版社
[3] TD 1001-93,城镇地籍调查规程[S]
[4] 詹长根.《地籍测量学》,武汉大学出版社
[5] 周忠谟、易杰军、周琪.《GPS卫星测量原理与应用》,北京:测绘出版社
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GPS和RTK有什么区别?
GPS和RTK的区别
提问者采纳
并在系统内组成差分观测值进行实时处理,则流动站可随时给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟,RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值。 高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,各种控制测量带来了新曙光,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,它采用了载波相位动态实时差分(Real - Time Kinematic 实时动态差分)方法,相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据、快速静态,也可处于运动状态常规的GPS测量方法,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。 RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术,这在无线电上不难实现,它的出现为工程放样。在整周末知数解固定后,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法。在RTK作业模式下。流动站可处于静止状态,一般都要求9600的波特率,还要采集GPS观测数据,如静态,即可进行每个历元的实时处理,数据量比较大,也可在动态条件下直接开机,极大地提高了外业作业效率,是GPS应用的重大里程碑,同时给出厘米级定位结果;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术、地形测图、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解,只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形
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RTK测量规范
导读:根据不同的测量地形图要求选用不同的RTK设备,7.3RTK测量初始化,7.3.1RTK测量必须在完成初始化后才能进行,OTF方式一般在测量船、汽车等运动载体上使用,查看测站信息接收卫星数、卫星号、卫星健康状况、各卫星信噪比、相位测量残差实时定位,7.6RTK测量放样,(4)按设计测量和采点(线路放样时测线上按线路测量和采点),7.7RTK断面测量,7.7.1RTK断面测量的工作流程如下:,(2
失锁后的重新初始化。
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6.4 流动站用作GIS采集器时的技术要求
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(5) 处理简单,与GIS数据库接口良好,支持国际、国内通用GIS软件格式。
(6) 数据字典,内容丰富,分类详细。
7.1 RTK作业基本条件要求
7.1.1 RTK作业的基本条件要求见表7.1。
RTK观测的基本条件要求
观测窗口状态 卫星数 卫星高度角 PDOP值
良好窗口 ≥5 20o以上 ≤5
勉强可用的窗口 4 15o以上 ≤8
避免观测的窗口 4 15o以上 ≥8
不能观测的窗口 ≤3
RTK作业应尽量在天气良好的状况下作业,要尽量避免雷雨天气。夜间作业精度一般优于白天。
7.2.1 RTK作业前要进行严格的卫星预报,选取PDOP&6,卫星数&6的时间窗口。编制预报表时应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组、最佳观测时间、点位图形几何图形强度因子等内容。
卫星预报表的有效期以20天为宜,当超过20天时,应重新采集一组新的概略星历进行预报。
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7. 3 RTK测量初始化
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7.5 RTK观测期间的作业要求
7.5.1 不得在天线附近50米内使用电台,10米内使用对讲机。
天气太冷时,接收机应适当保暖;天气太热时,接收机应避免阳光直接照晒,确保接收机正常工作。
7.5.3 RTK作业期间,参考站不允许下列操作:
(1) 关机又重新启动。
(2) 进行自测试。
(3) 改变卫星截止高度角或仪器高度值、测站名等。
(4) 改变天线位置。
(5) 关闭文件或删除文件等。
RTK工作时,参考站可记录静态观测数据,当RTK无法作业时,流动站转化快速静态或后处理动态作业模式观测,以利后处理。
7.5.5 在流动站作业时,接收机天线姿态要尽量保持垂直(流动杆放稳、放直)。一定的斜倾度,将会产生很大的点位偏移误差。如当天线高2m, 倾斜10°时,定位精度可影响3.47cm。
SS=20*sin10=3.47cm
7.5.6 RTK观测时要保持坐标收敛值小于5cm。
7.6 RTK测量放样
7.6.1 放样主要进行下列RTK工作:
(1) 测线设计(既可在计算机上设计,也可在手簿上设计);
(2) 基准站设置和参数输入;
(3) 流动站设置和参数输入;
(4) 按设计测量和采点(线路放样时测线上按线路测量和采点);
(5) 查看卫星可见状况显示,自动接受或用户自定义容差,均方根误差(RMS)显示;
(6) 图解式放样,通过前后、左右偏距控制,能快速完成放样工作。
(7) 存储点名、点属性与坐标。
RTK断面测量
7.7.1 RTK断面测量的工作流程如下:
建立工作项目。
进行RTK测量,记录点名、点位属性信息及三维坐标信息。
将接收机控制器中的数据传输到微机中。
进行观测点的筛选,删除不必要的观测点。
形成纵断面和横断面数据文件,根据设计需要,可进一步建立断面测量资料数据库、DEM模型、制作DLG图。
7.8 RTK水下地形测量
RTK配合数字测深仪进行水下地形测量时,应保证RTK与测深仪采集信息同步。根据不同要求进行验潮或非验潮模式下的水深测量。
RTK+测深仪进行水下地形测量时,系统主要由三部分组成:
(1) 基台分系统:基准控制中心(一般设置于岸上)负责计算差分改正数,记录载波相位等数据,传送基准台定位数据及改正数信息。
(2) 流动台分系统:流动台负责位置、航向测量,接收GPS定位信号、GPS差分改正数,记录定位数据、载波相位数据等,利用航向及距离数据推算目标上其它作业点的准确地理位置。
(3) 事后处理分系统:负责实时记录GPS接收机的定位数据,并事后对记录数据进行处理,得到高精度位置。
7.8.3 由RTK与数字测深仪组成的自动控制水下测量系统的一般功能:
(1) 驱使系统同步采集各观测数据;
(2) 导航图形和采集数据实时显示;
(3) 差分数据处理和坐标系转换;
(4) 数据编辑;
(5) 图形文件的生成和输出;
(6) 能够校核RTK与测深仪之间的数据延迟;
(7) 能够进行接口参数设置:接口号、传输率、数据位、记录速率及文件格式的选择。
7.8.4 水下地形测量的标准配置是:GPS接收机2套(最好基准站、移动站可互换)、电台2套、水上测量/导航软件1套、测量控制手簿2套、后处理软件一套(动、静态解算和平差、坐标转换)、笔记本电脑一部。
7.8.5 在水下地形测量时,如需进行验潮位测量,可首先用RTK设置于验潮船上,实时测量水位后将改正值输入系统软件后,再进行水下地形测量工作。
7.8.6 在RTK测量水下地形时,为了保持数据链的连续,应尽量保持测量船匀速,不出现显著的加速度。
7.9 RTK测量误差源
7.9.1 RTK测量主要有仪器误差、软件解算误差、对中(对点)误差、基站坐标传算误差、不同时刻卫星状态和观测条件引起的误差等。在观测过程中要注意采取一定的措施克服上述误差。
7.10 RTK测量过程中注意事项
参考站和流动站的项目(任务)设置参数应准确无误。根据不同仪器类型而设置不同,作业时要严格按各仪器配套操作手册要求进行参数设置。
流动站接收机只有经过初始化完成后才能进行RTK测量,初始化分静态初始化或OTF两种。控制测量、放样测量宜采用静态初始化(快速静态或在已知点上),地形点测量可采用OTF初始化。
由于RTK测量有时会出现点位坐标漂移误差,当按设计要求进行RTK作业时,在距离和测回数都按设计掌握时,仍有部分测点超限时,只有通过减小测距和增加测回数加以解决。
8 RTK仪器设备的技术要求
8.1 RTK基本配置要求
8.1.1 参考站的基本配置要求
双频RTK GPS接收机,双频天线和天线电缆, 基准站数据链电台套件, 基准站控制件(计算机控制、显示和参数设置等), 脚架、基座和连接器,仪器运输箱等。
8.1.2 流动站的基本配置要求:
RTK GPS接收机,双频GPS天线和天线电缆, 流动站数据链电台套件,手持计算机控制或数据采集器(含各种实用软件),手簿托架, 2米流动杆,流动站背包,仪器运输箱等。
8.1.3 数据链的基本配置:由调制解调器和电台组成。数据链频率可调,发射天线通常应分为鞭状天线与1/2波长天线两种。
RTK接收机的一般标称精度要求
RTK的定位精度一般为平面10mm+2ppm,高程20mm+2ppm;
RTK作用距离: 标称:15Km; 一般应为:6-10Km (与当地环境有关) 。
在中国沿海有信标地区,实时DGPS定位精度1m,DGPS作业距离50km。
8.3 RTK主要物理性能要求
标准12V电源(推荐),功耗低。
8.3.2 体积小,重量轻。
8.3.3 工作温度范围大,并防水、防尘、防晒、防震。
8.3.4 有功能强劲的处理软件。
8.3.5 冷启动:60秒,热启动:10秒,再捕获:1秒。
8.3.6 存储器容量大(最好是内存与PC卡都有)。
8.3.7 定位数据更新速率:10次/秒。
数据输出有
RTCM-SC104 、NMEA 0183两种格式。
参考站或流动站可以互换(建议)。
8.3.10 24通道C/A码、P码及L1/L2载波相位接收机。
8.4 建议的扩展功能和特点
8.4.1 具备L2 上C/A码、第三个民用GPS频道L5、WAAS、INMARSAT等功能,并内置WAAS和EGNOS。
8.4.2 双频系统(GPS+GLONASS)。
8.4.3 操作方便、性能稳定可靠、故障率低、可靠性高(优于 99.99%)。
8.4.4 数据链能同时支持多种数据通信手段接收来自参考站的信息。如UHF、GSM信号方式或者任意通信方式的组合来建立数据链的系统。
8.4.5 RTK测量在30km范围内精度可达到2cm以下。
8.4.6 可连接其他外部测量设备,形成超站仪。
8.5 RTK随机后处理软件性能要求
应有的主要功能模块:系统配置设置、作业计划、项目管理、数据输入、数据处理、椭球设置、地图投影、地球模型、处理报告、网的设计与最小二乘平差、代码和属性清单、调阅与编辑、坐标转换、GIS、CAD输出。
从软件工程设计角度要求
软件应为多用户、多界面的操作系统。
输出数据格式可以用户定义,可兼容其它品牌GPS的数据,可直接输出其它应用软件的数据格式,不需编制格式转换软件。
数据处理能以自动和人工两种方式进行。
能够对数据成果进行科学的整体评价。
8.5.3 有关操作手册、说明书齐全。
8.6 RTK设备的检验与维护
可按《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》(CH)有关规定执行。 9 数据后处理
9.1 数据下载
RTK数据下载一般采用随机接收机配备的商用软件。下载信息应包括点名、三维坐标、点属性、坐标残差等信息。
9.2 数据检查、分析
根据精度要求和实际情况、软件的功能和精度,分析下载的数据,查看是否各测回值满足要求,收敛误差满足要求等,点属性是否齐全。
9.3 重测与补测
当一个点或一组点成果经检查达不到设计要求时,必须进行重测或补测。重、补测应按原设计方法、精度要求进行。
9.4 编辑与输出
对多测回数据求平均值后,编辑成一定格式,或制作表格直接输出,或制成GIS数据源产品,提供GIS数据库使用。
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