GPS- RTK测量技术应用探讨

◎ 72946部队 岳 亭

1、引言

全球定位系统实时动态（Real Time Kinematic）定位测量技术是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术，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。在RTK测量模式下，参考站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站不仅采集卫星观测数据，还通过数据链接收来自参考站的数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。RTK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。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。

RTK测量技术的出现，几乎完全改变了传统的控制测量方法，RTK 测量可用于的测量工作有：（1）控制测量：RTK 技术可用于四等以下控制测量、工程测量等工作。（2）地形测量：采用 RTK，并配合一定的测图软件，可以测设各种地形图，如数字化测图；线路带状地形图的测设；配合测深仪可以用于水下地形图；航海海洋测图等。 RTK外业也可进行属性编码。（3）放样测量：将设计方案放样到实地。在外业可直接进行点放样，线放样也可进行线路设计，增强了设计的应用范围。由于RTK在行进中不断计算测站位置、偏移量及填挖方量，此时放样可以与设计很好的结合起来。

然而 RTK的测量技术还存在一定的局限性，比如遮挡、强磁场干扰、太阳黑子，多路径效应及超远距离等因素都对测量质量有一定的影响，甚至达到无法测量。还有一些人为操纵不规范、技术控制不当的原因，也会影响测量精度。本文试就此作简要探讨。

2、RTK控制测量技术控制

2.1 RTK控制测量前，应根据任务需要，收集测区高等级控制点的地心坐标、参心坐标、坐标系统转换参数和高程成果等，进行技术设计。

2.2 RTK平面控制点按精度划分等级为：一级控制点、二级控制点、三级控制点。RTK高程控制点按精度划分等级为五等高程点。

2.3 平面控制点可以逐级布设、越级布设或一次性全面布设，每个控制点宜保证有一个以上的等级点与之通视。

2.4 RTK测量可采用单参考站RTK测量和网络RTK测量两种方法进行。在通信条件困难时，也可以采用后处理动态测量模式进行测量。

2.5 已建立CORS网的地区，宜优先采用网络RTK技术测量。

2.6 RTK测量卫星的状态应符合表1规定。（见表1，表2）

表1 RTK测量卫星状态的基本要求

2.9 RTK平面控制点坐标的测定

2.9.1 RTK控制点平面坐标测量时，流动站采集卫星观测数据，并通过数据链接收来自参考站的数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。

2.9.2 在获取测区坐标系统转换参数时，可以直接利用已知的参数。在没有已知转换参数时，可以自己求解。地心坐标系（2000国家大地坐标系）与参心坐标系（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系）转换参数的求解，应采用不少于3点的高等级起算点，所选起算点应分布均匀，且能控制整个测区。转换时应根据测区范围及具体情况，对起算点进行可靠性检验，采用合理的数学模型，进行多种点组合方式分别计算和优选。

表2 RTK平面控制点测量主要技术要求

3、作业中应注意的问题

3.1 要注意确定正确的坐标系统、高程系统和时间系统。

（1）全球定位系统实时动态（RTK）测量采用地心坐标系，即2000国家大地坐标系，当RTK测量成果要求提供其它参心坐标系（如1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系）时，应进行坐标转换。

（2）高程系统采用正常高系统，按照1985国家高程基准起算。

（3）RTK测量宜采用协调世界时UTC。当采用北京标准时间BST时，应考虑时区差与UTC进行换算。

3.2 要注意操作的规范。

（1）工程作业前应将仪器进行一次总复位，以确保仪器工作状态最佳。

（2）基准站尽可能架高，以提高数据链的传输速度和距离。但应避开强磁场（雷达、高压线、微波塔和磁铁矿等）的干扰。

（3）基准站的卫星截止高度角设置不应小于 15 度。

（4）测区第一次设置基准站或重新设置基准站后，均需联测一个已知点作为检核。

（5）测量时置信程度必须设置在99.9%，在固定解状态且HRMS≤0.02、VRMS≤0.02 时方可数据采集，并在同一时间段重置整周模糊度，再采集一次数据以供检核。对于没有检核条件的测量点，应分不同时间段进行重复测量，以避免测错。

（6）如在测量过程中出现误操作时，要从基准站读取数据，检查天线类型、天线高等参数的正确性，并重新设置流动站。

（7）在流动站作业时，接收机天线姿态要尽量保持垂直(流动杆放稳、放直)。一定的斜倾度，将会产生很大的点位偏移误差。如当天线高2m，倾斜 10°时，定位精度可影响3.47cm。（S=20 sin10° =3.47cm）。

（8）在进行 RTK 作业时，应认真总结作业方法，统计测量精度 做好测量报告的编写工作，以便完善 RTK操作规程。

3.3 正确判断观测质量。

（1）直接查看观测手簿上的收敛值。目前大多数 RTK仪器都已采用 OTF 方法计算整周模糊度，大大缩短了解算时间。因此，在无干扰的测区，仪器锁定卫星在 5颗以上时，5 秒钟内 RTK测量即获得固定解，手簿显示的收敛值一般在 2 cm以内。此时的收敛值真实地反映了天线中心测量的内符合精度。

（2）重复测量判定观测质量。少数测区存在一些干扰源，造成 RTK测量质量不正常。导致观测成果出现较大误差甚至有伪值现象。在这种情况观测时不易发现，可从手簿上反映出收敛很慢，求得固定解其收敛值较大。且出现固定解和单点定位解来回变化，电台信号闪烁不稳定，这些情况虽造成手簿上显示的收敛值但成果可能不完全真实值。有时测量值可能达到几十厘米甚至几米粗差。当出现此种情况时，要慎重对待采集的数据，最好的方法是： ①增加测量观测数，重置整周模糊度重复采集数据。②利用不同的时间段来测量。③换基准站减少流动站与基准站距离。④用另一台流动站重复采集数据来判定数据质量以检核数据质量。

4 结束语

GPS- RTK测量技术的应用提高了测量工作的质量，大大地提高了工作效率，给各应用领域带来了巨大的效益。但它的个别成果的不可靠同样会给我们带来许多不便。要减少错误的概率发生，需要我们在工作中养成良好的作业习惯和严谨的工作作风，严格按操作规范作业，同时要善于发现问题和总结问题，结合实践及时解决问题，以便使GPS- RTK技术更好地服务于工作实际。