GPS RTK 技术和常规控制测量的应用分析

【关键词】rtk技术；基准站；控制测量 1 rtk技术

实时动态（rtk）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分gps技术，是gps测量技术发展的新突破，在测绘、交通、能源、城市建设等广泛领域中有着广阔的应用前景。众所周知， 不管是静态定位，还是准动态定位等定位模式， 由于数据处理滞后， 所以无法实时解算出定位结果，也无法对观测数据进行检核， 这就难以保证观测数据的质量， 在实际工作中由于粗差造成的不合格观测成果需要返工来重测。当前，这一问题解决方法主要是延长观测时间、选择作业窗口来保证测量数据的可靠性，但是这样就降低了gps 测量工作效率。

实时动态定位（rtk）系统由基准站、流动站和数据链组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，另安置一台接收机作为参考站，并对卫星进行连续观测，流动站上的接收机接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，流动站上的计算机（手簿）根据相对定位的原理实时计算并显示出流动站的3维坐标和测量精度。用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。

求解平面转换参数，至少需要联测3个已知平面坐标点， 求解

高程转换参数需要联测4 个已知高程点，联测的所有已知点要均匀分布，并且能覆盖整个测区。为了提高wgs-84坐标系与当地坐标系数学模型的拟合程度，从而提高待测点的精度，通常需要联测尽可能多的已知点。求得转换参数通常有2种方法：（1）充分利用已有gps 控制网资料，将多个已知点的wgs-84坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中，利用内置软件， 应用平差解算出转换参数；（2）将基准站架设在已知点或者是未知点上，流动站依次测量各已知点的wgs-84坐标，再将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正，从而剔除校正残差比较大的已知点，解算出两坐标系之间的转换参数。

在作业时，基准站一般应选择在周围没有遮挡的开阔地方，以使基准站能够接收到尽可能多的gps卫星信号；考虑到电磁波干扰以及湖面、水面及建筑物等带来的多路径效应， 基准站应远离无线电发射源、高压线及水面；为了增大基准站无线电有效的发射距离， 要把基准站选在地势较高的地方， 并架设稳定牢固，观测期间不能有轻微的晃动，以免影响测量精度。

rtk定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式， 我校在实习测量中采用了rtk 作业， 测量1～2s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器（如全站仪）不可比拟的优点。

2 rtk 技术的优点及缺点 2.1 rtk 技术的优点

2.1.1 作业效率高

一般的地形地势下，高质量rtk设站一次便可测完5km半径的测区，这样大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器“搬站”的次数，仅需一人操作，每个放样点仅需要停留1～2s，便可以完成作业。若用rtk进行地形测量， 每小组每天就可完成0.8～1.5km2的地形图测绘， 其精度和效率是常规测量无法比拟的。 2.1.2 定位精度高，没有误差积累

在测量工作中只要满足rtk 的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般半径为5km），rtk的平面精度和高程精度就能达到厘米级，且不存在误差积累。 2.1.3 全天候作业

rtk技术对两点间光学通视并不作要求，只需满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此和传统测量相比，rtk 技术作业受限因素比较少，可以全天候作业。

2.1.4 rtk作业自动化、集成化程度高

rtk可完成各种测绘外业。流动站配备高效手持操作手簿， 内置专业软件可自动实现多种测绘功能，减少人为误差，保证了作业精度。

2.2 rtk技术的缺点

虽然gps技术有着常规仪器所不能比拟的许多优点，但gps也不是完全没有缺点的，经过多年的工程实践证明，gps rtk技术存在以下几方面不足。

2.2.1 受卫星状况

gps系统的总体设计方案是在1973年完成， 受当时技术， 总体设计方案本身存在很多不足。随着时间的推移和用户要求的不断提高，gps卫星的空间组成和卫星信号强度均不能满足当前的需要，世界上有些国家在某一确定时间段不能很好地被卫星所覆盖。例如在中、低纬度地区每天总有两次盲区， 每次20～30min，盲区时卫星几何图形结构强度低， rtk测量很难得到固定解。同时由于信号强度较弱，在对空遮挡比较严重的地方gps无法正常应用。 2.2.2 受电离层影响

在白天中午时段，受电离层干扰最大，共用卫星数比较少，因而初始化时间较长甚至不能初始化，因此无法进行测量。根据实际经验，每天中午12～13点，rtk 测量很难得到固定解，因此要避开这个时段。

2.2.3 受数据链电台传输距离影响

数据链电台信号在传输过程中易受外界环境的影响， 如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减比较严重，严重影响外业精度和作业半径。另外，当rtk 作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限，因此rtk 的实际作业有效半径比其标称半径要小。

2.2.4 受对空通视环境影响