RTK特征分析及未来应用展望

臧 朕吴 迪张 丽

（1.西南能矿集团股份有限公司，贵州 贵阳550004；2.贵州省地质矿产勘查开发局 测绘院，贵州 贵阳550018）

1 RTK概述

RTK是一种将GPS与数据传播技术相互结合，实时处理测站中载波相位观测量的一种差分方法，经实时求解进行数据处理后，能在1-2s的时间里获取高精度位置信息。载波相位差分可分为两类：修正法与差分法；修正法属于准RTK,差分法属于真正的RTK。修正法是将基准站采集的载波相位发送给用户，改正用户接收到的载波相位，再求解坐标；差分法是将基准站采集到的载波相位改正值发送给用户，然后进行求差处理，解算出坐标。

2 RTK特征分析

2.1 特征归纳

RTK技术的特征主要有：作业范围广，定位精度高，基准站与流动站之间无需通视，误差不累积，作业效率高，全天候作业，数据可以实时处理等。

作业范围：当流动站随着作业人员离开基准站后能求得固定解的最大距离称作RTK的作业半径，作业范围反应了基准站电台信号的传输距离，同时也影响对RTK测量的精度和速度；近年来，随着GPS技术的不断完善，仪器制造商采用先进技术，扩大了作业范围。如果在有密集建筑物或树木比茂盛的区域作业，流动站易失锁，而且高程精度较差，即使在相距1km也很难进行RTK作业测量。因此，RTK作业时半径控制在10km以内；当接收信号受到严重影响时，必须进一步缩短作业半径，以提高RTK测量的精度和速度。可见RTK作业范围相对很大。

基准站与流动站无需通视：RTK测量时两台主机不需要像全站仪那样必须光学通视。就是当基准站架设好以后固定不动，流动站随作业人员流动工作，它们之间不需要通视，而RTK技术是将基准站的外挂用电台来发射电磁波，以电磁波建立通信，使用无线电信号，这在RTK的两台主机之间建立，传播原理是使用无线电频率来传播电信号，波长要比可见光长得多，所以它们之间是可以存在障碍物的，无需通视。

精度高：通过全站仪采集的数据与RTK采集的数据进行对比分析，得出RTK测量的平面精度是很高的，能达到10mm的标称精度，完全能够满足现在的数字化测图规范；然而RTK高程测精度与四等水准测量数据比较，得出高程的可靠性并不是十分理想，达不到20mm的标称精度，所以在利用RTK进行测量高程的时候应慎重。

误差不累积：RTK测量的原理是基准站和流动站之间进行比较的结果，即差分，差分是未来获取两者之间精确的相对位置，因为流动站所测量的每个点的误差都是相对于基准站的，而基准站的位置是固定的，所以流动站所测定的每个点都是与基准站进行比较后的结果，而不是像全站仪那样是相邻之间的两个点，所以RTK没有误差累积。

作业效率：在一般不是很复杂的地形条件下，高质量的RTK每架站一次可测定4km半径的区域面积，很大程度地减少了传统测量因控制点数量多和仪器的架设站次数多，流动站一人操作即可，劳动强度低，快速作业，效率很高。

全天候作业：RTK作业测量受通视条件、能见度、气候条件、等因素的影响较小，且不要求基准站与流动站间光学通视，但是必须满足“电磁波”的传输条件，与全站仪相比，RTK优点及特点更能发挥，使用RTK接收只要满足基木作业条件，它就能进行快速定位。

数据实时处理：RTK技术的关键在于接收实时数据并处理和传输数据，RTK定位要求基准站接收机能把实时观测的数据实时传输给流动站的接收机，接收机立刻进行数据的实时处理。RTK在作业模式下，基准站通过电台（电磁波）将其观测值和测站坐标信息传送给流动站的接收机，流动站接收机通过接收来自基准站的观测值和测站坐标信息，同时将采集到的GPS观测数据，一同在流动站接收机系统内组成差分观测值，并进行实时处理，在1-2s的时间里，给出精度为厘米级的定位结果。

2.2 技术特征分析

（1）RTK技术打破了传统作业测量内业与外业的界线，减少没必要工作流程，从首级控制到最终成图，都实行一体化；特别是减少了室外工作强度，缩短工作周期。

（2）RTK技术打破了常规控制测量中的分级布网、逐级控制的总体原则，减少了没必要的工作流程，测区可以一次性整体布设首级控制网，整体平差，降低了传统测图中的控制点数目，图根控制点的加密可与碎部点的采集可以同时进行。

（3）利用RTK进行作业测量时数据的采集不需要绘画草图，只需要在该点号下输入正确采集的碎部点编码，要求能被数字测图软件识别，以方便软件处理。在地形复杂的情况下可绘画草图检核。

（4）利用RTK进行碎部点测量时可不受图幅边界的限制，因此外业作业测量时可不用分幅作业，软件操作人员利用计算机在内业成图处理时自动进行图幅的分幅与接边。

（5）电子蓝牙手簿因所带的Windows界面，显得非常直观快捷，可对实时观测记录的测量数据进行使用，不用再进行平差。

（6）RTK测量成果是在野外观测时因实时接收差分改正值，就能提供实时数据，因此能在现场及时进行检核，避免作业返工。

2.3 RTK测量误差分析

进行RTK作业测量时，误差可分为两类：与同测站有关的误差和同距离有关的误差；同测站相关误差有多路径误差、信号干扰误差、天线相位误差、气象因素所产生的误差等；同距离相关误差有电离层误差、对流层误差、轨道误差。所以在进行RTK作业测量时，除了采取有效措施加以削弱与测量相关的误差外，还需限制作业半径。

2.4 数据链分析

RTK测量时，流动站需要不断地接收基准站传播的实时差分信号才能求解待定点的位置。因此，能否连续可靠地接收基准站所传播的信号，是RTK采集数据关键，也是制约测量中数据传输距离的关键。由电磁波理论可知，这样的一种传输属于视距传输，其电磁波的传输距离受基准站天线的高度、地球的曲率半径、大气折射等因素的影响；所以在平坦地区，RTK作业时定位效果及精度相对较好，而在地势起伏地区，RTK作业测量时其效率将受到一定的影响，严重时甚至无法进行作业。

3 RTK应用总结

实际应用得出RTK作业能最大限度地提高作业人员效率并降低了劳动强度，节约了测量费用，使测量变得更加快捷方便；RTK的关键技术所在，是对整周模糊度的快速解算和数据链的传播技术，这些技术能体现出各种品牌的机型功能与质量高低，质量越高受环境的影响就越小，初始化能力就越强，所用时间就越短，作业半径内信号相对较好，作业效率也就逐渐提高；实际上RTK作业时面临着“选择”的问题，这包括对GPS机型、测区基准站控制点、卫星高度角、最佳作业时段等选择。随着科学技术的不断进步，RTK技术的强大功将会充分挖掘利用。

4 RTK应用展望

RTK测量作为当今先进的测量技术，改变了传统的测量作业模式，给测量工作带来了史无前例的改变。为解决RTK测量作用半径短的问题，研究人员使用电台中继站来传输差分信号，或者架设多基站来扩大测量范围，现在的一些GPS生产商在GPS接收机中安装了通讯模块，用户利用GPRS或CDMA无线通讯网络来传输基准站差分信号，其作用半径大大超过了普通无线电台可达40km。目前RTK测量仪器的标称精度已经达到平面为10mm+1ppm，高程为20mm+1ppm。目前对于影响其测量精度的各种因素，如电离层误差、对流层误差、多路径效应、卫星分布等的研究日趋深入，研究人员建立了各种数学模型来提高测量精度；硬件方面，随着科技水平的不断提高与完善将研制出更可靠、精度更高的测量仪器，随着RTK测量技术精度的不断提高其应用领域还将进一步扩大，RTK的应用将进入一个新的阶段，我们可以期待未来RTK技术将会应用于大区域的地面沉降监测、精密设备的安装、变形监测、灾害预报等多方面。

［1］刘福臻.数字化测图教程[M].西南交通大学出版社，2008，2.

［2］鞋爱萍，王福增.数字测图技术[M].武汉理工大学出版社，2012，8.

［3］左美蓉.GPS测量技术[M].武汉理工大学出版社，2012，2.

［4］张国华.浅谈RTK测量工作流程及注意事项[J].职业教育，2013（11）.