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        GPS-RTK定位技術(shù)在三維物探放線的優(yōu)點(diǎn)和不足

        2020-01-20 14:01:58郝劍飛
        中國(guó)設(shè)備工程 2020年13期
        關(guān)鍵詞:流動(dòng)站放線接收機(jī)

        郝劍飛

        (中煤西北能源有限公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

        隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,GPS-RTK技術(shù)得到了較快革新,主要是在GPS基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,能夠?qū)崟r(shí)提供流動(dòng)站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果。此種技術(shù)主要是以載波相位觀測(cè)值為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分,并且在此基礎(chǔ)上,在一定測(cè)量范圍之內(nèi)能夠達(dá)到較高的精度,這也是一種新型的測(cè)量方法。不管是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位還是靜態(tài)定位,在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中,很難實(shí)現(xiàn)結(jié)算定位結(jié)果,并且對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行檢驗(yàn)審核,這在較大程度上很難確保觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量,常常需要返工進(jìn)行重復(fù)測(cè)量,這在一定程度上使GPS測(cè)量工作效率有不同程度的降低。為此,本文主要分析GPS-RTK技術(shù)在三維物探放線中的優(yōu)缺點(diǎn)。

        1 GPS-RTK技術(shù)概述

        GPS定位系統(tǒng)主要是在人造地球衛(wèi)星的基礎(chǔ)上對(duì)地面點(diǎn)位進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)定所采用的測(cè)量方法以及技術(shù)。此系統(tǒng)是由不同衛(wèi)星構(gòu)成,衛(wèi)星分布在不同軌道中,其中軌道傾角是55°,高度為20200km。所以,在任何地點(diǎn)均能夠接收到至少4顆衛(wèi)星實(shí)施有效的定位,因GPS具有提供三維坐標(biāo)能力,在較多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

        2 GPS RTK技術(shù)工作原理

        GPS RTK技術(shù)的工作原理主要是在等級(jí)較高的基站中進(jìn)行GPS接收機(jī)的有效安裝,并且在此基礎(chǔ)上能夠?qū)τ^測(cè)到的衛(wèi)星實(shí)施全面觀測(cè),在此過程中,通過接收機(jī)接收相關(guān)數(shù)據(jù)信息,再通過無(wú)線電形式傳送至相應(yīng)的設(shè)備中,輸送到流動(dòng)站,在此期間,流動(dòng)站安裝的GPS接收機(jī)會(huì)在衛(wèi)星信號(hào)的基礎(chǔ)上接收基準(zhǔn)站傳遞的信息數(shù)據(jù),最后,根據(jù)GPS定位原理對(duì)三維坐標(biāo)與位置實(shí)施精準(zhǔn)計(jì)算。

        3 GPS- RTK技術(shù)在三維物探放線中的優(yōu)點(diǎn)

        3.1 定位精度高

        GPS- RTK技術(shù)是在三維無(wú)線放線中應(yīng)用期間,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)過可靠性檢驗(yàn)的厘米級(jí)精度的測(cè)量成果,在此過程中具有較高的觀測(cè)精度,并且在此基礎(chǔ)上,所產(chǎn)生的誤差較為均勻,能夠在任何時(shí)間了解觀測(cè)精度以及結(jié)果,同時(shí),產(chǎn)生的誤差之間不傳遞,并且相互獨(dú)立。

        3.2 作業(yè)效率高

        隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,GPS-RTK技術(shù)有了較好的完善,并且在此基礎(chǔ)上,相關(guān)軟件也在不斷更新。在定位的過程中,對(duì)于20km以內(nèi)的靜態(tài)定位,只需要約20分鐘;在對(duì)快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量的過程中,流動(dòng)站與基準(zhǔn)站間距為15km以內(nèi)的情況下,流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間大約為兩分鐘,并且在此基礎(chǔ)上還能夠進(jìn)行一次定位,其定位時(shí)間只需要幾秒鐘時(shí)間,定位速度較快。我國(guó)GPS接收機(jī)在進(jìn)行一次定位測(cè)速工作,一般情況下,對(duì)于高動(dòng)態(tài)用戶來(lái)講尤為重要。除此之外,流動(dòng)站小組中,每組能夠完成放線測(cè)量,此種工作效率與常規(guī)測(cè)量相比,效率相對(duì)比較高。

        3.3 操作簡(jiǎn)便,自動(dòng)化程度高

        在進(jìn)行測(cè)繪定位的過程中,主要是安裝工作,并且在此基礎(chǔ)上將其開關(guān)機(jī),同時(shí),量取儀器高以及監(jiān)視儀器的工作狀態(tài),在此過程中其他觀測(cè)工作,比如,跟蹤觀測(cè)、衛(wèi)星捕捉等,需要通過儀器來(lái)完成。隨著對(duì)接收機(jī)的不斷更新,接收機(jī)體積逐漸縮小,并且在此基礎(chǔ)上,重量越來(lái)越輕,這在較大程度上能夠使測(cè)量工作有不同程度的降低,同時(shí),勞動(dòng)強(qiáng)度也有一定的減少,這對(duì)測(cè)量工作質(zhì)量的提高具有較大促進(jìn)作用。

        3.4 觀測(cè)時(shí)間段

        隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善與應(yīng)用,一般情況下,所采用的HD5800 GPS RTK技術(shù)在進(jìn)行地形圖測(cè)量的過程中,時(shí)間越來(lái)越短,一般情況下,只需要幾秒鐘,便能夠?qū)σ粋€(gè)點(diǎn)位地形進(jìn)行有效的測(cè)量。

        3.5 全天候作業(yè)

        隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,GPS衛(wèi)星數(shù)量不斷增加,并且分布均勻,能夠在地球中任何位置進(jìn)行同步觀測(cè)。一般情況下,同步觀至少有4顆衛(wèi)星,這在較大程度上確保了全天候、連續(xù)實(shí)時(shí)導(dǎo)航與定位的需求。在使用GPS進(jìn)行觀測(cè)的過程中,能夠在全天連續(xù)不斷地進(jìn)行觀測(cè)工作。在此過程中,不受天氣因素的影響,比如,刮風(fēng)、陰雨天等。除此之外,因該項(xiàng)技術(shù)使用了偽碼擴(kuò)頻技術(shù),因此,在使用過程中,具有較好的保密性以及抗干擾性。

        4 GPS- RTK技術(shù)在三維物探放線中的缺點(diǎn)

        在進(jìn)行GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位的過程中,主要是應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星之間的間距,再根據(jù)已有模式確定時(shí)間:距離=速度×?xí)r間,其速度主要是根據(jù)電磁波傳播速度進(jìn)行確定。此外,由于電磁波能夠在真空中較快的傳播,但是,在大氣層中傳播速度相對(duì)緩慢,主要是因在傳播期間會(huì)受到一定的干擾,比如,對(duì)流層與電離層等。GPS系統(tǒng)只能對(duì)其進(jìn)行平均計(jì)算,在一些區(qū)域中,會(huì)存在不同程度的差異性。在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展較高的城市或者在山區(qū)中,由于山地以及建筑物會(huì)對(duì)信號(hào)傳播產(chǎn)生一定的影響,會(huì)使信號(hào)進(jìn)行非直線傳播,在對(duì)其實(shí)施計(jì)算期間,存在不同程度的誤差。

        GPS測(cè)量主要對(duì)衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行接收,再對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾來(lái)獲得點(diǎn)位坐標(biāo),在接收期間,如果有信號(hào)產(chǎn)生干擾,均會(huì)使測(cè)量的坐標(biāo)產(chǎn)生一定的誤差情況,這在較大程度上無(wú)法提高測(cè)量精度。這就需要在測(cè)量之前有效選擇測(cè)量點(diǎn),在此過程中,需要注意的是應(yīng)確保視野開闊,在視角范圍內(nèi)需要最大程度上避免障礙物。還需要與功率較大的無(wú)線發(fā)射源保持一定的距離,一般情況下,間距保持在400m,并且在此基礎(chǔ)上遠(yuǎn)離高壓輸電線路,期間間距應(yīng)大于200m。除此之外,還應(yīng)遠(yuǎn)離有衛(wèi)星信號(hào)接收的物體,并避開大面積水域。

        在進(jìn)行測(cè)量的過程中,測(cè)量精度還會(huì)受到環(huán)境的影響,尤其是在中午電離層干擾強(qiáng)度較大,通知共用衛(wèi)星數(shù)量相對(duì)比較少,初始化時(shí)間比較長(zhǎng),甚至在一些情況很難進(jìn)行初始化,這在較大程度上很難達(dá)到預(yù)期要求。此外,RTK耗電量相對(duì)較大,在運(yùn)行期間,需要使用不同容量電池與電瓶,只有這樣,才能確保工作的連續(xù)性。在一些電力供應(yīng)缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)或者山區(qū),會(huì)使RTK技術(shù)運(yùn)用期間受到不同程度的限制。

        RTK在進(jìn)行作業(yè)的過程中,對(duì)高程運(yùn)行精度要求相對(duì)比較高,需要確保高程轉(zhuǎn)化應(yīng)當(dāng)精確。但是,在我國(guó)一些地區(qū),特別是山區(qū),高程轉(zhuǎn)換期間存在一定的誤差,一些地區(qū)出現(xiàn)空白,這在較大程度上會(huì)使高程在轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作難度不斷增加,并且在此基礎(chǔ)上精度均勻程度也相對(duì)較低。

        點(diǎn)位測(cè)量結(jié)果精確度與可靠性主要與以下幾個(gè)因素有較大關(guān)系,比如,觀測(cè)環(huán)境、接收機(jī)、衛(wèi)星強(qiáng)度以及處理軟件,在這些因素中常備忽略的便是觀測(cè)環(huán)境,但是較為主要是誤差來(lái)源。因射頻干擾GPS廣播功率相對(duì)比較低,在進(jìn)行測(cè)量工作的過程中,極易受到周邊射頻信號(hào)的干擾。此外,安裝定位綜合機(jī)械系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差情況,使用微分GPS技術(shù),該系統(tǒng)會(huì)得到地球同步衛(wèi)星的最新誤差校正信息,其中修正數(shù)據(jù)主要來(lái)自地面參考接收器。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,在三維物探放線的過程中應(yīng)用GPSRTK技術(shù)尤為重要,逐漸成為快速定位測(cè)量工作中應(yīng)用效果較高的技術(shù)。此外,測(cè)繪地形點(diǎn)主要是把基準(zhǔn)站采集到載波相位給送至接收機(jī),再對(duì)其進(jìn)行三維坐標(biāo)的解算,這在較大程度上可滿足RTK定位可信度與精確度要求。隨著我國(guó)觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)處理得到了較好的改善,不但能夠?yàn)槲覈?guó)社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益,而且對(duì)多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較大促進(jìn)作用,這對(duì)GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生較好的積極影響。

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