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RTK 與 全站儀的比較

發(fā)布日期:2021-11-16我要投稿我要評(píng)論
 RTK又叫實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量,簡稱動(dòng)態(tài)GPS,英文全稱為Real Time Kinematic。隨著RTK技術(shù)不斷的成熟和發(fā)展,RTK產(chǎn)品在我們測(cè)繪行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛,在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、國土勘界等等其他行業(yè)也有非常廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在RTK已經(jīng)可以在很大程度上替代全站儀,而且效率要比全站儀高得多,當(dāng)然,RTK也不能完全代替全站儀,下面針對(duì)他們的優(yōu)缺點(diǎn)來進(jìn)行一下說明。
 
        1.從使用條件上
        1.1全站儀的使用條件
        其實(shí)全站儀就是經(jīng)緯儀的電子化、自動(dòng)化,不光可以測(cè)量距離,還可以測(cè)量坐標(biāo)、高程。使用全站儀工作必須要滿足幾個(gè)條件:
        (1)必須要有可見光,而且光線不能太弱,因?yàn)槿緝x雖然可以自動(dòng)測(cè)量坐標(biāo)、高程和距離、角度,但是,它也是必須要人眼主動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)的,沒有光線或者光線太弱,人眼就很難發(fā)現(xiàn)觀測(cè)目標(biāo)。
        (2)必須要光學(xué)通視,也就是說需要觀測(cè)的目標(biāo)和全站儀之間的連線上不能有任何遮擋物,如果存在遮擋物,要么造成人眼看不到,瞄不準(zhǔn)目標(biāo),要么全站儀因?yàn)橛^測(cè)條件差的原因測(cè)量不出數(shù)據(jù)。
         以上兩點(diǎn)是使用全站儀測(cè)量必須要滿足的條件,缺一不可。
        1.2 RTK的使用條件
        (1)不需要很強(qiáng)的光線,必須要對(duì)天光學(xué)通視。所謂對(duì)天光學(xué)通視,就是從地面要看的見比較大面積的天空,因?yàn)镽TK使用的是人造衛(wèi)星,衛(wèi)星和RTK之間是通過無線電信號(hào)進(jìn)行通訊的,由于距離非常遙遠(yuǎn),衛(wèi)星大概在2萬公里的高空,而且無線電信號(hào)要通過大氣層和電離層,因此無線電信號(hào)非常弱,拿手機(jī)信號(hào)來比較的話,要弱上百倍,因此很難通過茂密的樹葉或者建筑物的墻壁,所以如果不對(duì)天通視的話,RTK主機(jī)將接收不到衛(wèi)星的信號(hào),而RTK是通過接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)來工作的,收不到衛(wèi)星信號(hào),那么RTK也無法工作,就和全站儀不能光學(xué)通視也無法工作一樣的道理。
        (2)RTK的兩臺(tái)主機(jī)不需要光學(xué)通視。RTK一套是由2臺(tái)主機(jī)組成的,一臺(tái)基準(zhǔn)站即架設(shè)好以后固定不動(dòng)的,一臺(tái)移動(dòng)站即用來流動(dòng)工作的,他們二者之間不需要光學(xué)通視,所謂不需要光學(xué)通視就是兩臺(tái)主機(jī)的連線上可以有障礙物。RTK兩臺(tái)主機(jī)之間需要通信使用無線電信號(hào),是通過基準(zhǔn)站的外掛電臺(tái)來實(shí)現(xiàn),使用的無線電頻率為460MHz,波長要比可見光長得多,基準(zhǔn)站使用的無線電波長為0.65米左右,從物理學(xué)可以知道,波長越長,無線電的衍射角度就越大,而且,電磁波也可以被反射,通過這個(gè)原理我們即可得知為什么兩臺(tái)主機(jī)之間可以存在障礙物了,所以只要二者之間的通信存在,那么二者之間就可以依靠電磁波傳送的信息進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算,不通視也可以工作。而全站儀工作要使用紅外線或者激光來測(cè)量距離用于推算坐標(biāo)的,紅外和激光的波長非常短,用來測(cè)量直線距離,而且要反射回全站儀的測(cè)距頭,因此只能光學(xué)通視了才能工作。
        從二者的使用條件上來看,對(duì)天通視要比光學(xué)通視容易得多(當(dāng)然隧道等工作除外),所以從這點(diǎn)上來看,RTK要略勝一籌。
 
        2.從測(cè)量距離上
        全站儀屬于短距離測(cè)量,一般最長測(cè)距也就是1.5公里左右,再遠(yuǎn)的話人眼難以發(fā)現(xiàn)觀測(cè)目標(biāo),而且返回信號(hào)太弱會(huì)導(dǎo)致測(cè)不出數(shù)據(jù),如果需要觀測(cè)的點(diǎn)距離已知點(diǎn)比較遠(yuǎn),那么就要需要多次搬站來完成測(cè)量工作。
        RTK的測(cè)量距離一般都在10公里左右,所以在常規(guī)測(cè)量的時(shí)候,只需要基準(zhǔn)站架設(shè)一次就可以完成測(cè)量工作。
 
        3.從測(cè)量誤差上
         一般的測(cè)量工作全站儀都不可能一次架站完成測(cè)量工作,因此需要搬站,搬站之前要把下個(gè)設(shè)站點(diǎn)測(cè)量出來,然后搬站,這時(shí)候測(cè)量誤差就出現(xiàn)了。因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)測(cè)量的都不可能是絕對(duì)正確的,都存在一定的誤差,在測(cè)量上叫誤差傳播理論,搬站的次數(shù)越多,誤差累積就越大,如果不進(jìn)行平差的話,到最后一點(diǎn)的精度就已經(jīng)很差,這是全站儀無法避免的,但是在平常測(cè)量工作中每點(diǎn)都進(jìn)行平差顯然是不可能的,一般只對(duì)二級(jí)導(dǎo)線以上的點(diǎn)才進(jìn)行平差。
        RTK測(cè)量的原理是基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間進(jìn)行比較即差分,或得兩著之間的精確相對(duì)位置,他們之間連線的精度平面在1cm+1ppm X D,移動(dòng)站所測(cè)量的每個(gè)點(diǎn)都是與基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得出的結(jié)果,而基準(zhǔn)站的位置是固定不動(dòng)的,因此移動(dòng)站所測(cè)量的每個(gè)點(diǎn)的誤差都是相對(duì)于基準(zhǔn)站的,而不是象全站儀那樣是相臨之間的兩個(gè)點(diǎn),這樣一來,RTK就沒有誤差傳播,也就沒有誤差累積了。
 
        4.從引點(diǎn)上
        現(xiàn)在城市的發(fā)展速度很快,導(dǎo)致在城區(qū)內(nèi),特別是那些發(fā)展比較迅速的城市,由于城市建設(shè)太快,以前測(cè)量時(shí)所埋設(shè)的控制點(diǎn)已經(jīng)所剩無幾,部分地區(qū)甚至缺點(diǎn)嚴(yán)重。而在鄉(xiāng)鎮(zhèn)上,以前測(cè)量工作并不多,所以埋設(shè)的控制點(diǎn)本來就不多,而且部分被破壞,使得控制點(diǎn)也所剩不多了。當(dāng)我們?cè)谶@樣的地區(qū)進(jìn)行測(cè)量工作時(shí),問題就出現(xiàn)了,要從比較遠(yuǎn)甚至很遠(yuǎn)的地方望測(cè)區(qū)引點(diǎn),從第三項(xiàng)的比較上我們可以看出,如果使用全站儀,誤差累積無法避免,必須用一級(jí)導(dǎo)線或二級(jí)導(dǎo)線引點(diǎn),引到測(cè)區(qū)后再部設(shè)圖跟點(diǎn)進(jìn)行測(cè)圖,長距離的引點(diǎn)使得控制點(diǎn)引到測(cè)區(qū)后精度不高,而且一、二級(jí)導(dǎo)線的測(cè)設(shè)工作也很復(fù)雜,費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)財(cái),工作效率難以提升。如果我們使用RTK引點(diǎn)的話,一般可以將30公里以內(nèi)的控制點(diǎn)引到測(cè)區(qū),這最多一上午的工夫就完成了,效率提高了很多,而且它不存在誤差累積的問題,可以之間在測(cè)區(qū)部設(shè)圖跟點(diǎn),這樣一來我們就不必?fù)?dān)心控制點(diǎn)少的問題了,有時(shí)間的話可以隨時(shí)拿出RTK進(jìn)行控制點(diǎn)的修補(bǔ)測(cè)。
 
        5.從人員上
        在測(cè)圖的過程中,全站儀一般需要至少3人,一人測(cè)量,一人跑尺,還有一人畫草圖,需要3個(gè)人都要對(duì)測(cè)量有比較深的理解。RTK現(xiàn)在暫時(shí)需要3個(gè)人,一人看基準(zhǔn)站,一人測(cè)量,一人畫草圖,只須兩個(gè)人對(duì)測(cè)量有比較深的理解即可,看基準(zhǔn)站可以找個(gè)民工,現(xiàn)在,我們RTK測(cè)圖就僅需要2人,我們會(huì)推出一款新的手簿操作軟件“測(cè)圖之星”,這樣就可以邊測(cè)邊畫圖,外業(yè)完成后直接傳輸?shù)诫娔X上成圖,到時(shí)候一個(gè)技術(shù)員出去就可以完成工作了。
        在放樣的時(shí)候,全站儀必須使用對(duì)講機(jī),由操作全站儀的人對(duì)棱鏡進(jìn)行指揮,放樣效率低。而RTK的手簿顯示方向、距離差、方位角和高差,一個(gè)人看著指示即可完成放樣工作,由于有了距離方位的指示,放樣效率要比全站儀高的多。一般使用全站儀放樣公路的話,一天能放5公里左右,而RTK可以放到10公里。
        每臺(tái)儀器都有它的優(yōu)缺點(diǎn),RTK要求對(duì)天通視,全站儀需要光學(xué)通視,二者之間恰恰是相輔相成的關(guān)系,因此,二者合理的搭配使用,其效率一般比單一使用他們中的任何一個(gè)要提高4倍以上。
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