RTK在工程测量中的应用

题目:RTK在工程测量中的应用
目录
摘要
第一章前言
第二章RTK技术
2.1 RTK工作和技术原理
2.2 RTK技术的优缺点及其与传统测量技术相比的特点2.3 RTK的误差来源及解决方法
2.4 RTK测量成果的质量控制
2.5 RTK测量步骤及注意事项
2.6 RTK的系统组成
第三章线路测量应用实例及分析
3.1项目概述
3.2设备配置
3.3操作方法
3.4测量精度统计和分析
第四章结论和建议
4.1结论
4.2实际工作中应注意的问题和建议
参考
摘要
本世纪，随着科学技术的不断发展，传统的测量技术正在走向数字化，工程测量的服务领域也在不断拓展，与其他学科的相互渗透和交叉在不断加强，新技术、新理论的引进和应用在不断深化。

可以直观的看出，未来的测量学科应该是数据采集和处理的集成化、实时化和数字化发展。

仪器也在向精密化、自动化、信息化和智能化发展。

随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，测绘行业正面临着一场意义深远的变革，测绘领域进入了一个全新的时代。

RTK(实时动态)技术是GPS测量技术发展的标志。

RTK测量技术因其高精度、实时性和高效率，在测绘领域得到广泛应用。

RTK技术在测量中的应用是外业测量的一次重要技术革命，其应用和发展前景十分广阔。

RTK技术在工程测量中的应用，结合航测方法，可以真正实现公路测量的一次性终测和定位，可以保证工程质量，大大提高工作效率，减少青苗砍伐和环境破坏，降低工程成本，减轻野外劳动强度，取得良好的社会效益和经济效益。

关键词:测量技术，数字RTK技术，精密质量工程测量
第一章绪论
随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，测绘行业正面临着一场意义深远的变革，测绘领域进入了一个全新的时代。

RTK(实时动态)技术是GPS测量技术发展的标志。

在RTK之前，静态、快速静态、准动态、动态等定位技术都是在测量后进行处理得到结果。

现场工作人员无法实时得到结果，无法进行质量控制，有可能因质量问题在第二天或
几天后退回调查。

因此，在外业测量中，为了保证精度和质量，操作人员可以延长观
测时间，以获得大量多余的观测值，造成人力、物力和财力的浪费，影响工期和经济
效益。

RTK系统可以实时获取测量的三维坐标值，无需后期处理。

使用RTK技术进行放样时，只需将设计好的坐标输入到测量控制手簿中，并携带移动台，移动台会提醒您
前往放样点的位置，快捷方便，只需一人操作；由于RTK是通过坐标直接放样，而且
精度达到厘米级，点位精度也很均匀，所以在野外放样时效率大大提高了。

第二章实时运动学
2.1 RTK工作和技术原理
2.1.1RTK工作原理
安装在参考站上的接收机连续观测所有可见的GPS卫星，并将观测数据通过无线电传输
设备(也称数据链)实时发送给用户观测站(移动站)；在用户观察站，
当GPS接收机接收到GPS卫星信号时，它通过无线电接收设备接收参考站发送的观测数据。

然后根据相对定位原理，实时计算并显示用户站的三维坐标及其精度，其定位精度
可达1cm~2cm。

技术原理
快速静态、动态测量都需要事后求解才能获得厘米级精度，而RTK是一种可以在野外
实时获得厘米级定位精度的测量方法。

它采用载波相位的动态实时差分法，这是GPS
应用的一个重大里程碑。

它的出现给工程放样、地形测绘、管线测量和各种控制测量
带来了新的曙光，大大提高了外业作业效率。

高精度GPS测量必须采用载波相位观测，RTK定位技术是一种基于载波相位观测的实时动态定位技术，可以实时提供站在指定坐标系下的三维定位结果，达到厘米级精度。

在RTK工作模式下，基准站通过数据链将其观测值和该站的坐标信息传送给流动站。

流动站不仅通过数据接收参考站的数据，还收集GPS观测数据，并在系统中对差
分观测值进行实时处理，给出厘米级的定位结果，时间不超过一秒。

移动站可以处于
静止状态或移动状态；可以在进入动态运行前定点初始化，也可以在动态条件下直接
开启，在动态环境下完成周模糊度的搜索和求解。

整周期的未知解固定后，就可以进
行每个历元的实时处理。

只要能保持四个以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，流动站就能随时给出厘米级的定位结果。

RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，即能够实时搜索并唯一判断相位观测值的初始模糊度。

RTK定位要求基站接收机将观测数据(伪距观测值、相位观测值)和已知数据实时传输给流动站接收机。

数据量比较大，一般要求9600的波特率。

随着移动数据通信技术和数据处理技术的发展，尤其是后者，初始化时间大大缩短。

随着科学技术的不断发展，RTK技术从传统的1+1或1+2发展到WADGPS，一些城
市还建立了CORS系统，大大提高了RTK的测量范围。

当然，数据传输也有了很大的进步，从最初的无线传输到现在的GPRS和GSM网络传输，大大提高了数据传输效率和覆
盖范围。

仪器方面，现在的仪器不仅精度高，而且比传统的RTK更简单易操作！促成
了RTK定位技术的日益成熟和快速推广应用。

2.2 RTK技术的优缺点
RTK技术的优势
(1)RTK具有高度的自动化和集成化，以及强大的绘图功能。

RTK可以胜任各种测绘
和外业工作。

移动台利用安装的软件控制系统自动实现各种测绘功能，无需人工干预，大大减少了辅助测绘工作，减少了人为误差，保证了作业精度。

(2)降低了对操作条件的要求。

RTK技术不要求两点之间光学通视，只要求“电磁
波通视”和对天空基本通视。

因此，与传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、
气候、季节等因素的影响和制约较小。

在传统测量中，它可以在因地形复杂、障碍物
多而难以通视的区域轻松进行快速、高精度的定位作业。

(3)定位精度高，数据安全可靠，无误差积累。

与全站仪等仪器不同的是，全站仪
经过多次移动后会产生累积误差。

动的越多，积累越大，而RTK没有。

只要满足RTK的
基本工作条件，在一定的工作半径内，RTK的平面精度和高程精度都可以达到厘米级。

(4)运行效率高。

在一般地形下，高质量的RTK一次设站即可完成半径约10km的测量区域，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“移站”次数。

只需要一个人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟就可以得到一个点的坐标。

作业速度快，劳动强度低，节省场地费用，提高测量效率。

(5)操作简单，数据处理能力强。

南方测绘RTK的基准站不需要任何设置，流动站可以边走边获取测量成果坐标或放样坐标。

较强的数据输入、存储、处理、转换和输出能力，能方便快捷地与计算机及其他测量仪器通讯。

2.2.2RTK技术的缺点
(1)RTK测量受接收卫星数量的限制，当接收天空卫星数量少于4颗时，RTK无法正常工作。

(2)由于一些地理条件的限制，市区建筑多，山区山高林密，当基站与流动站距离过大时，流动站无法接收到基站发射的无线电信号，导致流动站只有浮动解，没有固定解。

因此，在这些地区经营时，RKT的高经营效率无法体现。

(3)温度过低时，天线电缆变硬，给操作带来不便。

2.2.3GPS定位技术相对于传统测量技术的特点
1.观测站之间不需要通视。

传统的测量方法必须保持观测站之间良好的通视条件，而GPS测量不要求观测站之间通视。

2.定位精度高。

我们采用实时动态相位差技术(RTK技术)，其定位精度可以达到1cm~2cm。

测深仪的精度为5cm+0.4%。

3.操作简单，全面监控。

只需将GPS与电脑连接，打开，它就可以实时监控定位的全过程，不需要设备和后视。

4.全天候运行。

GPS测量不受天气条件影响，可以全天工作(夜间和雨天)。

2.3 RTK的误差特征及其解决方法
2.3.1与仪器和干扰相关的误差
与仪器和干扰有关的误差包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素。

(1)天线相位中心的变化
天线的机械中心和电子相位中心通常不重合。

而且电子相位中心是可变的，取决
于接收信号的频率、方位角和高度角。

随着天线相位中心的变化，点坐标的误差一般
可达3-5cm。

因此，为了提高RTK的定位精度，必须进行天线检查和校正，检查方法可分为绝
对实验室检查和现场检查。

(2)多径误差
多路径误差是RTK定位测量中最严重的误差。

多径误差取决于天线周围的环境。

多路径误差通常为几厘米，但在高反射环境中可能超过10厘米。

多径误差可以通过以下措施减弱:A、选择合适的站址:①站址应远离大面积的平静
水域。

灌木丛、草地等地面植被可以很好地吸收微波信号的能量，因此是理想的场地。

犁过的地等粗糙地面的反射能力也差，可以选站。

②台站不宜设在山坡、山谷、盆地。

从而防止反射信号从天线的直径限制板上方进入天线，导致多径效应。

③车站应离开
高层建筑。

观察时，不要把车停在车站附近。

b、①在天线中设置一个直径限制板。

②
接收天线应对不同极化特性的反射信号有较强的抑制作用。

(3)信号干扰
信号干扰的原因可能有很多，比如无线电发射机、雷达设备、高压线等。

干扰的
强度取决于频率、发射台的功率和到干扰源的距离。

为了减少电磁辐射的副作用，选点时要远离这些干扰源，离无线电发射台要200
米以上，离高压线要50米以上。

降低基站天线电噪声的最有效方法是连续监测所有可
见卫星的周跳和信噪比。

(4)气象因素
快速移动的气象峰面可能导致观测坐标的变化达到1-2dm。

因此，在天气变化剧烈时，不适合进行RTK测量。

2.3.2距离误差
距离相关误差包括轨道误差、电离层误差和对流层误差，其中大部分误差可以通
过多参考站技术消除。

然而，剩余部分也随着离基站的距离而增加。

（1）轨道误差
目前跟踪误差只有几米，其剩余相对误差约为1ppm。

就短基线(< 10km)而言，对
结果的影响可以忽略。

但是20-30km的基线可以达到几厘米。

(2)电离层误差
电磁波在电离层中的传播延迟会导致误差，其延迟强度与电离层的电子密度密切
相关。

电离层的电子密度随太阳黑子活动、地理位置、季节变化和昼夜而变化。

白天
是夜晚的5倍，冬天是夏天的5倍，太阳黑子活动是最弱的4倍。

采用以下方法可以
有效地消除和削弱电离层误差:用双频接收机对L1和L2的观测值进行线性组合，消除
电离层的影响；使用两个或多个观测站同步测量差异(短基线)；电离层模型用于校正它。

其实RTK技术一般都会考虑以上因素和方法。

而在黑子爆发期，不仅RTK调查无法
进行，就连静态GPS调查也会受到严重影响，黑子平静期不到5ppm。

(3)对流层误差
它是对流层高度在40km以下的大气，它的大气密度比电离层的大气密度高，它的
大气状态更具复制性。

对流层与地面接触并从地面获得辐射热能，其温度随着高度的
增加而降低。

当GPS信号通过对流层时，也会使传播路径发生弯曲，从而导致测距的偏差。

这种现象被称为对流层折射。

对流层折射与地面气候、大气压力、温度和湿度的变化密切相关，这也使得对流
层折射比电离层折射更复杂。

对流层折射的影响与信号的高度角有关，在天顶方向(高
度角为90°)时，其影响达到2.3m；在地面方向(高度角为10°)时，其影响可达20m。

在RTK模式下，移动站和参考站的有效半径不会相距太远(一般小于20km)。

由于信号通过对流层的路径相似，同一颗卫星同步观测值的差异可以明显降低对流层折射的
影响。

这种方法广泛应用于相对定位的精密测量中。

2.4 RTK测量成果的质量控制
研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性高达99.9%，RTK比静态GPS有更多的数据
链传输误差等误差因素。

因此，与GPS静态测量相比，RTK测量更容易出现误差，必须
进行质量控制。

另外，尽量使用高精度的控制点，最好使用精度等级统一的控制点。

质量控制的主要方法如下:
(1)已知点检查对比法——即在布设控制网时，利用静态GPS或全站仪测得更多的
控制点，然后利用RTK测得这些控制点的坐标进行比较检查，并对发现的问题采取措施
进行改正。

(2)复测比较法——每次初始化成功后，先复测1-2个实测RTK点或高精度控制点，确认无误后再进行RTK测量。

(3)双基站实时探测法——在测区内设置两个以上的参考站，每个参考站使用不同
的信道发送校正数据。

流动站通过改变频率通道接收每个参考站的校正数据，得到两
个以上的计算结果，通过比较这些结果可以判断质量。

上述方法中，最可靠的是已知点验证比较法，但控制点的数量总是有限的。

因此，在没有控制点的地方，需要用复测比较法来检验测量结果。

双基站实时检测方法实时
性好，但需要一定的仪器条件。

2.5 RTK测量步骤
RTK测量的初步步骤:
第一步:架设参考站，将参考站的云台放在三脚架上，然后连接发射天线、电台和电池，打开主机电源，云台参考站的状态是红灯在中间灯上。

然后，检查电台的发射信号灯
是否正常，检查电台的无线信道(手簿中的无线信道必须始终与电台的无线信道连接才
能接收信号，以达到固定的解决方案)。

如果无线电台正常发射无线电信号，则基准电
台已建立。

第二步:将电话本连接到移动台，打开移动台和电话本，在电话本中点击蓝牙，收集移
动台的序列号并与移动台配对(记住配对的com口的编号)，然后打开Project Star，
将手机中的com口设置配置为与蓝牙中的相同，单击或确认连接到移动台，查看是否
接收到无线电信号(如果无线电信号相同)，如果移动台达到固定解决方案，则表示移
动台已设置好。

第三步:新建一个项目文件(如果还在用上一个项目，不需要新建，打开上一个项目，
看到软件左上方的项目名称即可)，选择正确的坐标系(必须和设计单位的坐标系一致)，填写正确的当地工作地点中央经线，然后点击确定，完成项目。

第四步:制作转换参数，采集移动台固定解算状态下多个控制点的坐标，然后点击“配置”找到转换参数，将已知的控制点坐标和刚刚采集的点的坐标一一对应的输入到手
簿中。

精度没问题的时候，点击计算-保存-应用，找到一个控制点，检查一下。

你可
以毫无问题地开始工作。

在同一个地方工作后，可以打开相应的参数文件，进行点校
正(注意:每次关闭参考站都必须进行点校正)。

没有错误就可以进行后续工作。

需要注
意的是，原则上至少要使用两个以上的控制点进行计算，控制点的级别和分布直接决
定了四个参数的控制范围。

后四个参数的理想控制范围一般在5-7km。

四个参数的四个基本项是:X平移、Y平移、旋转角度和比例。

校正参数的使用通常基于已经使用的四个或七个参数。

(主界面-回车-查找转换参数-添加-输入已知控制点坐标，点名，XY高程-确认-从坐标管理库中选择点-在坐标库中找到对应的采集控制点，选择-确认-确认，如上添加各控制点，最后点击保存-输入文件名-确定-应用-是。

后续点位检查(点位改正或改正指南)，站在已知的控制点上，输入控制点的坐标和移动台的杆高，然后点击改正按钮——确定。

1.操作过程
2.流程细节
(1)基站架设
在架设仪器之前，首先要考虑测量区域的大小和周围环境:是否有高压线、大水域、高层建筑。

最小化多径效应对接收机的影响。

如果它竖立在一个已知点，基准站必须严格居中和水平。

未知点也要进行水准测量，以保证测量数据的准确性和精度。

设置好基站后，可以打开主机设置为基站模式，然后根据实际情况设置模块。

如果使用外部模块，需要将主机与电台连接，在确保所有连接线连接正确后，打开电台电源。

(2)手簿连接
手册可以分为蓝牙连接和有线连接。

蓝牙连接:注意端口，通常是
COM7，但也有例外。

线缆连接:打开工程星，设置→连接仪器，在连接仪器的对话框中，选择模式选择线缆，线缆连接波特率选择合适的波特率，点击连接。

如果连接成功，相关数据会显示在状态
栏中。

如果不能连接，退出项目之星。

新连接。

完成手簿连接后，需要设置移动站模式，与参考站的工作模式一致。

(也可以在启动时
手动设置)。

设置后，观察每个指示灯的闪烁。

正常情况如下:
基准:S T A灯每秒闪烁一次，外接电源灯常亮，卫星灯定时闪烁(表示接收的卫星数量)。

3:电台:RX灯每隔一秒定时闪烁(信号正常发出)，电源指示灯常亮，AMP PWR指示
灯常亮(机器处于低频工作模式)。

移动台:STA和DL灯同时每秒闪烁一次(接收数据正常)，蓝牙灯常亮，卫星灯定时闪烁(表示接收卫星数)，电池灯常亮。

(3)新的建设项目
注意中央经线的设置。

如果有四个或七个参数，可以直接应用参数并找到它们。

单点校正的已知点。

如果没有参数，可以用下面的方法求解转换参数:
程志兴，“设置”——“转换参数”，根据向导采集两个已知点的坐标，求解四个参数。

求解四个参数后，不需要进行单点校正。

如果下次启用该参数，可以用单点修正修正
到这个坐标系，继续之前未完成的项目。

(4)收集坐标点
以上设置和转换参数全部完成后，就可以收集积分了。

单击“A”记录该号码。

根据，双击“B”查看记录的数据。

3.有关注意事项
(1)参考站连接到外部模块，并且移动站是归属站。

(2)网络模块需要测试网络，检查网络情况。

(3)指示灯闪烁异常(略)
(4)转换参数必须求解，同一项目第二次启动(参考站)时必须进行单点改正。

坐标测量:以上工作完成后，点击项目星中的“测量”-“点测量”，对断点进行测量(键盘上的A键为测量快捷键)。

坐标放样:建立参考站后，移动站接收固定信号，获取本地转换参数。

如果校正好点，在工程星中点击“测量”-“点放样”进行坐标放样。

打开采样点库，输入需要放置的点，然后选择一个需要放置的点进行坐标放样。

道路放样:在不确定道路或渠道中心线的情况下，没有更好的方法来绘制水平线。

如果知道通道或道路的基本要素，可以在手簿的“设置”--道路设计中输入道路或公路的条件，生成一个道路文件--保存。

然后点测——“放样”——道路放样(选择要放置的路线文件)，再根据道路的里程和偏移进行横断面测量即可。

测量→直线放样。

点击“目标”，打开线放样坐标库，文件为*。

lnb，并选择要放样的线(如果有编辑过的放样线文件)。

如果线放样坐标库中没有线放样文件，点击“添加”，输入线的起点和终点坐标，生成在线放样坐标库中的线文件。

在线放样界面中，当前点到直线的距离、起点距离、终点距离、当前点里程(里程是指当前点到直线和垂足点的距离)等信息(可以点击显示按钮显示很多选项，只需选择需要显示的即可)，其中偏离距离的左右方向是基于一个人从起点走到终点时是走在前进方向的左侧还是右侧，偏离距离的距离是起点和终点之间的距离有两种显示方式。

一个是从当前点到起点或终点的距离，另一个是从当前点到起点或终点的距离。

当前点的垂足不在线段上时，说明当前点在线外。

道路设计，“道路设计”的功能是一个简单的道路平面设计工具。

根据需要，输入线条设计所需的设计元素，软件会按要求计算出线条点的坐标和图形。

道路设计菜单包括两种道路设计模式:元素模式和交叉模式。

转换参数的计算由于GPS接收机直接输出的数据是WGS-84的经纬度坐标，
因此，为了满足不同用户的测量需求，需要将WGS-84的经纬度坐标转换为施工测量坐标，这就需要软件来设置参数。

这里涉及的参数主要是四个参数和校准向导。

RTK测量中的注意事项
I .参考站要求
参考站的选点必须严格。

因为每次参考站接收机失去卫星信号的锁定，都会影响网络中所有流动站的正常工作。

1周围要有宽阔的视野，截止高度角要超过15度，周围没有信号反射体(大面积水域，大型建筑物等。

)以减少多径干扰。

并尽量避免交通要道和过往行人的干扰。

2．参考站应尽可能设置在相对制高点，便于差分修正信的播发。

号码
3.参考站应距离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200米，距离高压输电线路、通信线路50米。

4.在4。

RTK运行时，参考站不允许移动或关闭和重启。

如果它重新启动
必须重新校准。

5.参考站名接口连接一定要正确，注意虚拟电池的正负极(红色正极，黑色负极)。

6.参考站主机开机后，需要等到差分信号正常传输后才能离开参考站。

二。

流动站要求
1.RTK操作前，首先应检查仪器的存储容量是否能满足工作需要，并有足够的电源。

2.打开Project Star后，首先要确保笔记本和主机蓝牙的端口都已经配置好了。

3.为了保证RTK的高精度，最好有三个以上的平面坐标已知点进行改正，而且各点的精度要相等，均匀分布在测区周围。

转换参数的精度应通过使用坐标转换中的误差来评估。

如果用两点进行校正，重要的是要注意标度比是否接近1。

4.由于移动台一般采用默认的2m移动杆操作，当高度不同时，需要进行修正。

这个值。

5.在信号受影响的地方，为了提高效率，请将仪器移至开阔的地方或抬高天线。

锁定并固定数据链路后，小心地将其移回固定点，或者不倾斜地降低天线。

通常
可以成功初始化。

2.6 RTK的系统组成
R T K系统主要由三部分组成:基站接收机、数据链路和移动接收机。

它允许两个以上的G P S接收机同时接收卫星信号，其中一个安装在已知坐标点作为参考站，另一个用于测量未知点的坐标(移动站)。

基站根据该点的精确坐标计算出其他卫星的距离修正数，并将该修正数发送给移动台，移动台根据该修正数修正其定位结果，从而大大提高定位精度。

可实时提供测站指定坐标系下的三维定位结果，达到厘米级精度。

R T K技术根据差分方法的不同分为校正法和差分法。

校正方法是将参考站的载波相位校正值发送给移动站，对移动站接收的载波相位进行校正，然后求解坐标；差分法是将参考站采集的载波相位发送到移动站，通过差分计算坐标。