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中海达RTK简易操作流程


中海达 Hi-RTK 简易操作流程
中海达 RTK 系列产品以其简单易懂、人性化的操作赢得客户好评,下面以 GIS+手簿 HI-RTK2.5 道路版本为例,简要说明其操作流程。

一、 软件界面
HI-RTK 为九宫格菜单,每个菜单都对应一个大功能,界面简洁直观,容易上手,如图 1

图1 其中 1、2、3、5 项为重点使用项目,基本涵盖了碎部测量和各种放样功能,2.5 版本增 加了向导功能, 该功能可以引导新手从新建项目开始到测量进行设置, 由于其他版本并没有 此项功能,因此本文重点说明如何用 1、2、3、5 项菜单完成一次测量工作的流程。

二、 使用流程
1、 新建项目
点击“项目”图标,进入项目设置界面,如图 2



图2 点击“新建”图标,进入输入界面,如图 3

图3 2.5 版本默认了将当天日期作为新建项目名称,如果不想用,也可以自己输入要用的名 称,界面上的“向上箭头”为大小写切换, “123”为数字字母切换,输入完毕后点击“√” , 新建项目成功,点击“×” ,返回九宫格菜单。如图 4



图4

2、 设置参数
点击九宫格菜单第三项“3.参数”进入参数设置界面,界面显示为坐标系统名称,以及 “椭球、投影、椭球转换、平面转换、高程拟合、平面格网、选项”七项参数的设置,如图 5

图5 首先设置椭球,源椭球为默认的“WGS84” ,当地椭球则要视工程情况来定,我国一般 使用的椭球有两种,一为“北京 54” ,一为“国家 80”工程要求用哪个就选哪个,点击框后 面的下拉小箭头选择。 再设置投影,方法为:点击屏幕上“投影” ,界面显示了“投影方法”以及一些投影参 数,如图 6



图6 工程一般常用高斯投影,高斯投影又分六度带、三度带、一点五度带等,选什么要视工 程情况而定, 工程需要三度带就选三度带, 需要注意的是如果工程需要一点五度带则要选择 “高斯自定义” ,选择方法也是点击显示框右边的下拉小箭头选择,选择好投影方法后,我 们要修改的是“中央子午线” ,修改方法是双击中央子午线的值,再点击右上角“×”旁边 的虚拟键盘按钮,调出小键盘修改,注意修改后格式一定要和以前一样为×××:××:× ×.×××××E 如图 7

图7 温州三度带,中央子午线 经度 L=120 度



(此图为有七参数的情况下,坐标系统之间的转换) 坐标系转换问题 对于坐标系的转换,给很多 GPS 的使用者造成一些迷惑,尤其是对于刚刚 接触的人, 搞不明白到底是怎么一回事。 我对坐标系的转换问题, 也是一知半解, 对于没学过测量专业的人来说, 各种参数的搞来搞去实在让人迷糊。在我有限的 理解范围内,我想在这里简单介绍一下,主要是抛砖引玉,希望能引出更多的高 手来指点迷津。 我们常见的坐标转换问题, 多数为 WGS84 转换成北京 54 或西安 80 坐标系。 其中 WGS84 坐标系属于大地坐标,就是我们常说的经纬度坐标,而北京 54 或 者西安 80 属于平面直角坐标。对于什么是大地坐标,什么是平面直角坐标,以 及他们如何建立,我们可以另外讨论。这里不多罗嗦。 那么,为什么要做这样的坐标转换呢? 因为 GPS 卫星星历是以 WGS84 坐标系为根据而建立的, 我国目前应用的地 形图却属于 1954 年北京坐标系或 1980 年国家大地坐标系; 因为不同坐标系之间 存在着平移和旋转关系(WGS84 坐标系与我国应用的坐标系之间的误差约为 80) ,所以在我国应用 GPS 进行绝对定位必须进行坐标转换,转换后的绝对定位 精度可由 80 提高到 5-10 米。简单的来说,就一句话,减小误差,提高精度。 下面要说到的,才是我们要讨论的根本问题:如何在 WGS84 坐标系和北京 54 坐标系之间进行转换。 说到坐标系转换, 还要罗嗦两句, 就是上面提到过的椭球模型。 我们都知道, 地球是一个近似的椭球体。 因此为了研究方便,科学家们根据各自的理论建立了 不同的椭球模型来模拟地球的形状。 而且我们刚才讨论了半天的各种坐标系也是


建立在这些椭球基准之上的。比如北京 54 坐标系采用的就是克拉索夫斯基椭球 模型。而对应于 WGS84 坐标系有一个 WGS84 椭球,其常数采用 IUGG 第 17 届大会大地测量常数的推荐值。WGS84 椭球两个最常用的几何常数:长半轴: 6378137±2(m);扁率:1:298.257223563 之所以说到半长轴和扁率倒数是因为要在不同的坐标系之间转换, 就需要转 换不同的椭球基准。这就需要两个很重要的转换参数 dA、dF。 dA 的含义是两个椭球基准之间半长轴的差; 的含义是两个椭球基准之间 dF 扁率倒数的差。 在进行坐标转换时,这两个转换参数是固定的,这里,我们给出在进行 84 —〉54,84—〉80 坐标转换时候的这两个参数如下: WGS84>北京 54:DA:-108;DF:0.0000005 WGS84>西安 80:DA: -3 ;DF: 0 椭球的基准转换过来了,那么由于建立椭球的原点还是不一致的,还需要在 dXdYdZ 这三个空间平移参量,来将两个不同的椭球原点重合,这样一来才能使 两个坐标系的椭球完全转换过来。而由于各地的地理位置不同,所以在各个地方 的这三个坐标轴平移参量也是不同的, 因此需要用当地的已知点来计算这三个参 数。具体的计算方法是: 第一步: 搜集应用区域内 GPS “B” 级网三个以上网点 WGS84 坐标系 B、 L、 H 值及我国坐标系(BJ54 或西安 80)B、L、h、x 值(注意都是 BL 值,不同的 椭球,同一点 BL 值也不相同)(注:B、L、H 分别为大地坐标系中的大地纬度、 。 大地经度及大地高,h、x 分别为大地坐标系中的高程及高程异常。各参数可以 通过各省级测绘局或测绘院具有“A”级、 “B”级网的单位获得。 ) 第二步:计算不同坐标系三维直角坐标值。 (红虚线部分)计算公式如下: X=(N+H)cosBcosL Y=(N+H)cosBsinL Z=[N(1-e2)+H]sinB 不同坐标系对应椭球的有关常数详见下表: 项目 WGS84 坐标系 BJ54 坐标系 西安 80 坐标系 A e2 0.00669437999013 0.006693427 0.006694385 (注:X、Y、Z 为大地坐标系中的三维直角坐标;A 为大地坐标系对应椭 球之长半轴;e2 为大地坐标系对应椭球第一偏心率; N 为该点的卯酉圈曲率半 径,N=A/(1-e2sin2B)1/2;H=h+x,该处 H 为 BJ54 或西安 80 坐标系中的大地高) 第三步:求出 DX,DY,DZ。即利用 WGS84 坐标系的 X、Y、Z 值,减去 我国坐标系的对应值,得出实现坐标系统转换的三个参数。 (有了这三个参数可 完成绿虚线部分) (应算出 WGS84 与北京和西安坐标系两套参数。 ) 将转换得到的三个公共点的北京 54 空间坐标(X,Y,Z)BJ54 和 WGS-84 空 间坐标(X,Y,Z)WGS84 代入七参数模型中,求解七个参数。 第四步:参数验证。参数计算之后必须对其进行验证。验证的方法是在应用 区域内选择 5 个以上水准点进行实测,实测值与测绘部门提供的理论值对比,如


果最大误差不大于 15 米,平均误差不大于 10 米,则计算出的参数可以使用,否 则要重新计算或查找出现问题的原因。 对了,还有一个很重要的事情,要在位置格式的地方,选择用户自定义方 式,输入如下参数: 中央经线:视当地经度确定; 投影比例:1; 东西偏差:500000; 南北偏差:0 在这里面中央经线的确定很重要,根据实际所在地不同而有所和差异。至 于这些参数的实际意义么,还是另外开题写吧,那也是不少的内容呢。



注*高斯投影分带方式及中央子午线判断 图 8、9

图8

图9 设置好投影参数后,将椭球转换、平面转换、高程拟合全设为无,如图 10、11、12



图 10

图 11



图 12 设置方法都是点击 “转换模型” 框右边的下拉小箭头进行选择, 选择完后, 点击界面 “保 存”按钮,再点击弹出窗口的“OK” ,点击界面右上角“×”退出参数设置,回到九宫格界 面

3、 连接 GPS
GIS+手簿和 RTK 主机使用蓝牙连接,并在连接后对 RTK 主机进行设置,操作流程如 下:点击九宫格界面“2.GPS”图标,进入接收机信息界面,图 13

图 13 HI-RTK2.5 版本连接 GPS 有两种操作,一为点击屏幕左上角“接收机信息”的按钮, 在下拉菜单里选择“连接 GPS” ,二为直接点击屏幕右下的“连接 GPS”按钮,现在在使用 的版本中,只有 2.5 版本有方法二,其余版本右下没有“连接 GPS”按钮,操作后,即进入 连接参数设置界面,如图 14

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图 14 图 14 界面所显示的参数,即为连接 GPS 的默认参数,检查好参数没有问题了之后,点 击屏幕右下角的“连接”按钮,进入蓝牙搜索界面,点击界面“搜索”按钮,直到屏幕上出 现将要连接的 RTK 基站(已经架好并已开机)的机身码后,点击“停止” ,再点选好要连的 机身号,让蓝色选择条选到要连的机身号上,再点击“连接” ,如图 15

图 15 连接上仪器后,画面跳回“接收机信息”界面,此时屏幕中“GPS 未连接”的字样变 成了连接上的 RTK 基站的机身号,此时,点击左上角“接收机信息”按钮,在下拉菜单里 点选“设置基准站” ,进入设置基准站界面,如图 16

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图 16 我们看到,在界面左下角有“位置、数据链、其他”三个按钮,我们必须一样一样做出 设置,首先设置“位置” ,在“位置”界面,我们点击“平滑”按钮,画面跳入采集界面, 如图 17

图 17 当屏幕右下角文字变成“开始”时,点击屏幕右上角的“√”按钮,此时画面跳回图 16,从上到下依次为点名、天线、B、L、H,点名默认 Base,我们也可修改成自己想要的, 一般不必修改,天线默认 0.0990(斜高) ,可不用修改,BLH 则是我们刚才点击平滑时采集 的当前点的经纬度坐标,此时我们点击画面上的“数据链”按钮,进入数据链设置界面,如 图 18

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图 18 在图 18 的界面上,数据链的内容框右边也有一个下拉箭头,点击它就可以选择数据链 的模式,有三种模式可选一为内置电台,二为内置网络,三为外部数据链,我们一般使用内 置网络或是外部数据链,下面以使用外部数据链为例:点击数据链内容框边的下拉箭头,选 择外部数据链。 如果我们使用内置网络,如图 19

图 19 使用中海达网络前几项设置与图上一致, 需要修改的是分组号和小组号, 分组号为七位 后三位不得大于 255,小组号为三位,也不得大于 255。 设置号数据链后,点击“其他”按钮,进入其他设置界面,如图 20

13

图 20 其他设置时,差分模式选 RTK,电文格式常见的有 RTCM2.X,RTCM3.0,CMR 等等, 一般都可以任选其中一种, 高度截止角 10 到 15 度之间可任选, 设置好后点右下角的 “确定” 按钮,有弹出窗口显示设置成功,点击弹出窗口的“OK”当看见屏幕最上方的“单点”变 成“已知点” ,再看基站的收发灯正常闪烁(一秒一闪),就表示基准站设置成功了,这时候 点击界面的 “×” 回到图 13 界面, , 点击左上角 “接收机信息” 在下拉菜单里选 , “断开 GPS” 断开与基准站的蓝牙连接。 设置移动站,用手簿连接移动站,连接方法与连接基准站一样,连接成功后,点击左上 角的下拉菜单,选择设置移动站,进入移动站设置界面,如图 21

图 21 我们可以看到,在设移动站界面,有“数据链”和“其他”两项设置,前面我们说过, 设置基准站时我们以外部数据链为例, 如果基准站用了外部数据链, 则说明使用电台作为数

14

据链, 所以移动站的数据链我们要把它设成内置电台, 频道呢则设成与发射电台一致的频道。 如果基站用内置网络,则移动站的数据链也要用内置网络,并且所有设置都要和基站一样。 设好数据链后,点击“其他”按钮,进入“其他”设置界面,如图 22

图 22 电文格式我们要选择与基准站一致,高度截止角设在 10 到 15 度之间即可,发送 GGA 不用管,直接默认,设好后点击“确定” ,当设置成功的对话框弹出后,点击弹出窗口的 OK 钮,再点击右上角的“×” ,一直退至九宫格菜单。

3、碎部测量
点击九宫格菜单的“5.测量”图标,进入测量界面,如图 23

图 23 在测量界面的上方,我们看到的是解状态(图 22 显示“单点”处) 、卫星状态(图 22

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显示 00-00 处) 、电池情况的图标,当我们前面的设置都正确,并且卫星条件可以进行测量 时,图 22 中显示“单点”处应该显示为“固定” ,表示解状态为 RTK 固定解,只有在固定 解的状态下,我们才能进行测量工作, 要采集当前点,我们点击屏幕右侧的小红旗(或者 按 F2) ,即可进入保存界面,如图 24

图 24 在本界面,我们可以编辑点名、天线高、注记等信息,编辑完成后点击“√” 保存, 画面返回测量界面,重复上述操作,即可进行下一个点的保存。

4、 求解四参数和高程拟合
在我们使用 RTK 时,我们没有启用任何参数所得到的直角坐标往往是不准确的,所以 我们还有一个很重要的步骤就是求解参数, 参数有几种, 工程上常用的一般就是四参数和高 程拟合,求解四参数之前,我们必要的条件是:在测区至少要有两个以上的已知点。 求解过程如下:首先是外业,用移动站在两个已知点上采集两个没有参数的坐标,其次就是 内业的操作,流程如下:退出测量界面,在九宫格菜单中点击“3.参数” ,进入参数界面, 再点击左上角下拉菜单,选择“参数计算” ,画面跳入参数计算界面,如图 25 (1) 、由于 GPS 所采用的坐标系为 WGS-84 坐标系,而在我们国家,实际工作中所使用都 是 BJ-54,国家-80,或地方坐标系,因此存在 WGS-84 和当地系统之间的转换问题。 (2) 、参数转换一般分为两种形式: 平面坐标系之间的转换:四参数、校正参数 椭球之间的转换:三参数,七参数

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图 25 点击“添加” ,添加一组坐标,如图 26

图 26 界面中“源点”为我们未启用参数时采集回来的已知点坐标, “目标”为真正的已知点 坐标,点击“源点”右边的 ,进入点列表,如图 27

17

图 27 点击点库框右边的下拉箭头,选“记录点” ,点击点名框右边下拉箭头选出刚才测的已 知点坐标,选好后点“√”如图 28

图 28 点击保存,画面跳回坐标点对界面,如图 29

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图 29 同样的方法添加下一个点,如图 30

图 30 点击右下角“解算” ,得到结算结果,如图 31

19

图 31 这时,我们可以参考计算结果,缩放值越接近 1 越好,一般要有 0.999 或者 1.000 以上 才是合格的,旋转要看已知点的坐标系是什么,如果是标准的 54 或者 80 点,则旋转一般只 会在几秒内,超过了就是不理想了,如果已知点是任意坐标系,旋转没有参考意义,平面残 差小于 0.02,高程残差小于 0.03 基本就可以了,计算结果合格后,我们点击“运用” ,启用 这个结果,画面跳入坐标系统界面,我们可以查看一下,之前都为“无”的“平面转换”和 “高程拟合”是否已启用,如图 32、33

图 32

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图 33 检查好后,点击“保存” ,跳出对话框问是否覆盖,选是,提示保存成功后点击“×” 退出到九宫格界面,再进入“5.测量”界面,即可开始工作,此时得到的坐标就是和已知点 相同坐标系的我们需要的直角坐标。

5、 放样
RTK 的另一大功能就是方便快捷的放样,放样一般分为点放样和线放样,下面先讲点 放样。 点放样从架设基站直到求解完参数工作与碎部测量完全相同, 完成以上步骤后, 我们就 可以输入放样点进行放样工作,首先,在测量界面点击左上角下拉菜单,选择“点放样” , 进入放样模式,如图 34

图 34

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点击左下角

,进入放样点输入,如图 35

图 35 依次输入点名、X、Y、H,打钩,进入放样指示,如图 36

图 36 按照界面指示,找到放样点位置,再点击 点库输入放样点坐标,则可以点击 制点库输入坐标会在下面讲到。 输入下一个放样点。如果事先已在放样

进入列表调出放样点进行放样。如何在放样点库和控

22

6、 放样点库和控制点库的输入
在测量界面点击左上角下拉菜单选择“放样点库”或“控制点库”即可进入点库,如图 37、38

图 37

图 38 在点库里点击 添加点,如图 39

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图 39 依次输入点名 xyh,里程不用输,打钩即可,然后重复添加下一个,控制点也是同样在 控制点库内添加。 下面介绍一下线放样,同样,在测量界面点击左上角的下拉菜单,选择“线放样” ,如 图 40

图 40 进入到此界面,点击 ,选择线的类型,如图 41

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图 41 以直线为例,点击“直线”按钮,进入直线编辑,如图 42

图 42 定义线段有两种,一为两点定线,一为一点加方位角,用两点,则定义起点和终点,我 们可以手工输入,也可以点击 进点库中选择,定义完成后打钩,用一个点的话,我们点

击“一点+方位角”前面的小圆圈选择它,再定义起点和方位角,同样定义完成后打钩,进 入放样指示,如图 43

25

图 43 如图,导航界面上的 K2149+984.4006 表示离线路起点有多远,Dist 表示偏离线路两侧 有多远,负为左偏,正为右偏。

6、 移动站连接 CORS
连接 CORS,我们不需要自己架设基准站,只需要有移动站即可,移动站设置如下: 首先用手簿连接移动站,在移动站设置里,我们要把数据链设成内置网络,然后要把 CORS 站的 IP 和端口设对,再设置 CORS 源节点、用户名、密码,以上这些参数都是要从 CORS 运营机构得到,下面以广西测绘局 CORS 为例,如图 44、45

图 44

26

图 45 设置完数据链,点击“其他” ,设置差分电文等,如图 46

图 46 差分电文格式要选择与源节点一致,截止角 10 到 15 度,GGA 前打钩,一般选 1,设 好后点确定,提示设置成功后,进入测量界面,出现固定解后即可求解参数并开始工作。

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