浅谈RTK技术在矿山测量中的应用

刘明超

摘要:RTK技术是GPS测量技术发展中的一个新突破,在很多领域已得到广泛的应用,目前在矿山测量中也有非常好的应用前景。文章阐述了RTK技术的原理和在野外测量作业中的实施,以及RTK应用中应注意的几个关键技术及处理方法。

关键词:GPS;RTK;野外数据采集

中图分类号:TD17 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0054-01

常规的GPS测量方法,如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK(Real Time Kinematic)采用了载波相位动态实时差分方法,实时处理两个测站载波相位观测量,在野外实时得到厘米级定位精度,是GPS应用的重大里程碑。它的出现为野外勘探工程放样、塌陷征迁理赔、地形测图等矿山测量应用带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。

1RTK技术的原理

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位就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,将一台接收机置于基准站上,基准站和流动站同时接收同一时间的GPS卫星发射的信号,基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS差分改正值。然后将改正值通过无线电数据链电台或GPRS网络及时传递给共视卫星的流动站,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,得到经差分改正后流动站较准确的实时位置,给出厘米级定位结果,历时一秒钟左右。

RTK技术的关键在于数据处理和数据传输技术,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,相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机,数据量比较大,一般要求9600波特率以上的传输速率,这在无线电上不难实现。但由于无线电电台一般传播距离较短,覆盖范围小,受干扰大,当进行大范围的测量工作时,需不停的更换基准站,不仅耗时而且费力,因此这种测量方法就受到了一定的限制。随着科技的进步,数据传输技术也有了长足的发展,由原先的电台传输发展到现在的GSM、GPRS无线网络传输,大大提高了数据的传输效率、可靠性和范围。RTK技术已由传统的1+1或1+N发展到了广域差分系统WADGPS,有些城市还建立起CORS系统(覆盖全地区的参考站网),这就大大提高了RTK的测量范围。RTK具有定位速度快,精度高,节省人力,全天候观测,减轻观测人员的劳动强度等诸多优点。

2Lecia流动站配置

2.1Lecia流动站硬件配置

以我单位为例,因邻近顾桥矿已建立起徕卡GPS参考基准站,可完全覆盖顾北井田范围,于是采用TPS1200型全站仪升级的方式采购了徕卡流动站,利用GPRS互联网连接的数据传输方式,这样既节约了仪器配置经费,又克服了传播距离短的限制,而且流动性极强。包括:天线、手机、对中杆、控制器、电池、充电器等。

2.2手簿设置

2.2.1 蓝牙设置

打开手簿电源,点击配置集→接口设置,smartantenna设置为蓝牙1,用来连接ATX1230天线,波特率设为115200,8位数据位,1位停止位,打开天线电源,搜寻蓝牙设备,连接成功后,GPS天线中间蓝灯闪烁,且手簿上显示蓝牙1已连接。INTERNET设置为蓝牙2,与蓝牙手机连接,设置同上,流控制设为RTS/CTS。

2.2.2GPRS上网设置

实时接口设置为网络1,设备:INTERNET,实时模式:流动站。参考站传感器:GX1230,参考站天线:ATX1230 Smartstn。

2.2.3GPRS网络连接

在中国移动开通GPRS包月上网数据服务,设置IP为基准站提示地址、 IP端口、连接类型等。

2.2.4建立本测区坐标系

由于仪器默认坐标系为WGS-84坐标系,显示测点大地经、纬度值及大地高,使用中非常不便,故需建立测区地方坐标系。新建作业,输入测区内已知等级控制点(三个以上)的成果资料,以作为测区坐标系的校正数据。再建一个作业,在测区控制点上WGS84坐标系下分别进行静态GPS测量,保存数据。点击测量应用程序→定义坐标系,输入坐标系名称、WGS84作业、地方坐标点作业以及转换方法、转换类型、高程模式即可。如果已知点精度很好,那么水平、垂直残差会在5cm以内。如此 ,下次开机连接完毕后,输入点名,代码,测量方式,天线高,就可进行测量、放样等工作了。

3Lecia流动站使用中的注意事项

RTK涉及载波相位模糊度的求解,评定RTK采集数据质量的好坏取决于三个主要因素:精度、可靠性及求得固定解的时间。根据本人的使用经验,采集时应注意以下几个技术问题:

3.1RTK初始化

在开始测量前,可先在某一已知点上,静止地观测几分钟,进行初始化工作。应尽量复测已测过的几个点,以便检查初始化、基准站和流动站的参数设置的正确性。因为当把接受机的数据传输到计算机中并进行数据处理时,接受机中的参数很容易改变,而野外测量时又很难知道实时测量结果是否正确。故需与已知点比对,进行初始化质量检查。

3.2卫星信号失锁

在观测过程中,要保持对卫星的连续跟踪。一旦发生失锁,必须重新进行初始化。而采用蓝牙数据传输又易断开连接,因此手簿中可设置卫星失锁自动报警,以进行提醒停止观测。在卫星失锁的地方,静止地等待几分钟,直到重新连接,重初始化后,尽量回到附近已测过的点上进行复测,以便检查RTK卫星信号的稳定性。

3.3RTK测量数据可靠性检查

RTK测量的卫星信号受环境影响很大,稳定性较差,所以应进行数据可靠性检查。打开配置集→测量设置→质量控制设置,进行CQ控制:平面及高程参数设置。在测量结束前,可在已测过的一个测点上进行快速静态测量,实时解算整周未知数和测量点的三维坐标。因为静态测量的稳定性和精度比动态测量要高,可进一步检查测量结果。

参考文献:

[1] 邵金强,罗斐.GPS—RTK技术在矿山测量中的应用[J].贵 州地质,2007,(4).