RTK又叫實時動態(tài)差分測量,簡稱動態(tài)GPS,英文全稱為Real Time Kinematic。隨著RTK技術不斷的成熟和發(fā)展,RTK產品在我們測繪行業(yè)的應用也越來越廣泛,在林業(yè)、農業(yè)、電力、國土勘界等等其他行業(yè)也有非常廣泛的應用?,F(xiàn)在RTK已經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,當然,RTK也不能完全代替全站儀,下面針對他們的優(yōu)缺點來進行一下說明。
1.從使用條件上
1.1全站儀的使用條件
其實全站儀就是經緯儀的電子化、自動化,不光可以測量距離,還可以測量坐標、高程。使用全站儀工作必須要滿足幾個條件:
(1)必須要有可見光,而且光線不能太弱,因為全站儀雖然可以自動測量坐標、高程和距離、角度,但是,它也是必須要人眼主動照準目標的,沒有光線或者光線太弱,人眼就很難發(fā)現(xiàn)觀測目標。
(2)必須要光學通視,也就是說需要觀測的目標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,瞄不準目標,要么全站儀因為觀測條件差的原因測量不出數(shù)據。
以上兩點是使用全站儀測量必須要滿足的條件,缺一不可。
1.2 RTK的使用條件
(1)不需要很強的光線,必須要對天光學通視。所謂對天光學通視,就是從地面要看的見比較大面積的天空,因為RTK使用的是人造衛(wèi)星,衛(wèi)星和RTK之間是通過無線電信號進行通訊的,由于距離非常遙遠,衛(wèi)星大概在2萬公里的高空,而且無線電信號要通過大氣層和電離層,因此無線電信號非常弱,拿手機信號來比較的話,要弱上百倍,因此很難通過茂密的樹葉或者建筑物的墻壁,所以如果不對天通視的話,RTK主機將接收不到衛(wèi)星的信號,而RTK是通過接收衛(wèi)星數(shù)據來工作的,收不到衛(wèi)星信號,那么RTK也無法工作,就和全站儀不能光學通視也無法工作一樣的道理。
(2)RTK的兩臺主機不需要光學通視。RTK一套是由2臺主機組成的,一臺基準站即架設好以后固定不動的,一臺移動站即用來流動工作的,他們二者之間不需要光學通視,所謂不需要光學通視就是兩臺主機的連線上可以有障礙物。RTK兩臺主機之間需要通信使用無線電信號,是通過基準站的外掛電臺來實現(xiàn),使用的無線電頻率為460MHz,波長要比可見光長得多,基準站使用的無線電波長為0.65米左右,從物理學可以知道,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,通過這個原理我們即可得知為什么兩臺主機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行坐標計算,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量距離用于推算坐標的,紅外和激光的波長非常短,用來測量直線距離,而且要反射回全站儀的測距頭,因此只能光學通視了才能工作。
從二者的使用條件上來看,對天通視要比光學通視容易得多(當然隧道等工作除外),所以從這點上來看,RTK要略勝一籌。
2.從測量距離上
全站儀屬于短距離測量,一般最長測距也就是1.5公里左右,再遠的話人眼難以發(fā)現(xiàn)觀測目標,而且返回信號太弱會導致測不出數(shù)據,如果需要觀測的點距離已知點比較遠,那么就要需要多次搬站來完成測量工作。
RTK的測量距離一般都在10公里左右,所以在常規(guī)測量的時候,只需要基準站架設一次就可以完成測量工作。
3.從測量誤差上
一般的測量工作全站儀都不可能一次架站完成測量工作,因此需要搬站,搬站之前要把下個設站點測量出來,然后搬站,這時候測量誤差就出現(xiàn)了。因為每個點測量的都不可能是絕對正確的,都存在一定的誤差,在測量上叫誤差傳播理論,搬站的次數(shù)越多,誤差累積就越大,如果不進行平差的話,到最后一點的精度就已經很差,這是全站儀無法避免的,但是在平常測量工作中每點都進行平差顯然是不可能的,一般只對二級導線以上的點才進行平差。
RTK測量的原理是基準站和移動站之間進行比較即差分,或得兩著之間的精確相對位置,他們之間連線的精度平面在1cm+1ppm X D,移動站所測量的每個點都是與基準站數(shù)據進行比較得出的結果,而基準站的位置是固定不動的,因此移動站所測量的每個點的誤差都是相對于基準站的,而不是象全站儀那樣是相臨之間的兩個點,這樣一來,RTK就沒有誤差傳播,也就沒有誤差累積了。
4.從引點上
現(xiàn)在城市的發(fā)展速度很快,導致在城區(qū)內,特別是那些發(fā)展比較迅速的城市,由于城市建設太快,以前測量時所埋設的控制點已經所剩無幾,部分地區(qū)甚至缺點嚴重。而在鄉(xiāng)鎮(zhèn)上,以前測量工作并不多,所以埋設的控制點本來就不多,而且部分被破壞,使得控制點也所剩不多了。當我們在這樣的地區(qū)進行測量工作時,問題就出現(xiàn)了,要從比較遠甚至很遠的地方望測區(qū)引點,從第三項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,必須用一級導線或二級導線引點,引到測區(qū)后再部設圖跟點進行測圖,長距離的引點使得控制點引到測區(qū)后精度不高,而且一、二級導線的測設工作也很復雜,費時費力費財,工作效率難以提升。如果我們使用RTK引點的話,一般可以將30公里以內的控制點引到測區(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,可以之間在測區(qū)部設圖跟點,這樣一來我們就不必擔心控制點少的問題了,有時間的話可以隨時拿出RTK進行控制點的修補測。
5.從人員上
在測圖的過程中,全站儀一般需要至少3人,一人測量,一人跑尺,還有一人畫草圖,需要3個人都要對測量有比較深的理解。RTK現(xiàn)在暫時需要3個人,一人看基準站,一人測量,一人畫草圖,只須兩個人對測量有比較深的理解即可,看基準站可以找個民工,現(xiàn)在,我們RTK測圖就僅需要2人,我們會推出一款新的手簿操作軟件“測圖之星”,這樣就可以邊測邊畫圖,外業(yè)完成后直接傳輸?shù)诫娔X上成圖,到時候一個技術員出去就可以完成工作了。
在放樣的時候,全站儀必須使用對講機,由操作全站儀的人對棱鏡進行指揮,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。
每臺儀器都有它的優(yōu)缺點,RTK要求對天通視,全站儀需要光學通視,二者之間恰恰是相輔相成的關系,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要提高4倍以上。