浅谈RTK测量中的关键技术
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈RTK测量中的关键技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：目前,实时动态测量技术(RealTimeKinematic,简称rtk)以其实时、高效、不受通视条件限制等优点,已广泛应用于工程控制测量、像片控制测量、施工放样测量及地形碎部测量等诸多方面,倍受用户青睐。但是,相对于GPS静态测量,RTK的实时性也给测量人员提出了更高的要求。因为RTK测量缺少必要的检核条件,作业时如果操作失误或某些技术问题处理不当,都将会给测量成果带来严重影响。因此,及时了解RTK的技术特点及提高RTK测量成果精度的关键技术,对RTK测量将大有裨益。
关键词：RTK；成果精度；关键技术
Abstract: At present, the real-time dynamic measurement technology (Real Time Kinematic, referred to as RTK) with advantages of high real time, not by the visual conditions, etc., have been widely used in engineering control survey, photo control survey, the construction lofting survey and terrain measurement and other aspects, favored by users. However, compared with the static measurement of GPS, real-time RTK also put forward higher requirements to the measurement personnel. Because the RTK measurement lack the necessary check condition, operation if the operation failure or some technology problems, will bring the serious influence to measurement results. Therefore, to understand the technical characteristics of RTK and the key technology to improve the accuracy of RTK measurement results will be of great advantage, the RTK measurement.
Key words: RTK; precision; key technology
中图分类号：[TU198+.2]文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1. RTK测量技术简介
RTK的原理RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给共视卫星的流动站以精化其GPS观测值，得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。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测量的关键技术
2. 1 坐标转换参数的求解
在GPS静态测量中,不同坐标系的坐标转换是在数据后处理时进行的。而对于RTK测量,要求实时得出待测点在实用坐标系1980年西安坐标系、1954年北京坐标系或地方独立坐标系等中的坐标,因此,坐标转换问题就显得尤为重要。
坐标转换参数的求解方法一般有两种：
（1）WGS-84大地坐标直接在WGS-84椭球上做高斯投影，得到WGS-84高斯平面坐标，然后通过平面坐标转换的方法，求得WGS-84平面坐标与独立坐标系的转换参数，进而将WGS-84高斯平面坐标转换为独立坐标系坐标。
（2）WGS-84大地坐标转换为WGS-84空间直角坐标，然后通过七参数方法将WGS-84空间直角坐标转换为目标椭球（BJ54对应的克氏椭球或西安80对应的1975国际椭球）空间直角坐标、目标椭球大地坐标，最后做高斯投影、平面四参数转换得到当地坐标。 相比之下，前一种方法虽然简单，但是忽略了不同参考椭球之间的差异，因此精度不高，而后一种方法虽然过程比较复杂，但是精度却较高。本文着重介绍前一种方法
2. 2 基准站的设置
GPS卫星处在2×104km多的高空,从卫星发出的信号到接收机接收,中间要经过电离层、对流层以及来自多方面的干扰,其信号一般十分微弱,通常只有-50～-180dB。同时,由于RTK数据链采用超高频(UHF)电磁波,它的传输距离与接收天线的高度、地球曲率半径以及大气折射等因素有关。因此,要提高GPS信号接收的质量,基准站必须远离各种强电磁干扰源(如微波站、寻呼台发射塔、变电站、高压线、电视台等);同时,为了减少多路径效应的影响,基准站周围应无明显的大面积的信号反射物(如大面积水域、大型建筑等);另外,要求基准站电台天线和移动站天线之间无大的遮挡物(如高层建筑物、高山等),且天线应尽量设置高一些,以提高数传电台的传输距离。
2. 3 作业半径的限制
移动站离开基准站的最大距离称作RTK的作业半径,它的大小取决于基准站电台信号的传输距离,且对RTK测量的速度和精度有着直接影响。
目前,常用的单、双频RTK系统的数据链电台多为美国ＰＣＣ公司的35Ｗ(基准站)和2Ｗ(移动站)电台。实验表明,当两山顶能够通视,移动站距基准站47km时,也可收到差分信号。但是,在城镇作业时,如果两点之间有较高的房屋遮挡,即使相距1km也很难进行RTK测量。
近年来,随着GPS技术的不断完善,仪器制造商竞相采用先进技术,有效地扩大了RTK的作业范围。例如山东省地质测绘院使用的中海达9600E双频GPS接收机所采用的RTK技术,通过对GPS内部处理器、天线结构的改造以及对实时数据处理软件的完善,采用自适应双频处理技术,最大限度的利用L1和L2的码及载波相位观测值,在使用25Ｗ电台进行数据链传输时,其单机站RTK的覆盖范围可达1250ｋｍ2,即RTK测量的作业半径为20kｍ,且定位精度可达1cm+1×10-6Ｄ(水平)和2cm+2×10-6Ｄ(垂直)。但是,如果在建筑物或树木比较多的地区作业,移动站接收电台的信号会比较弱且容易失锁,而且高程精度较差。因此,RTK的作业半径控制在10ｋｍ以内为宜。当信号受影响严重时,还应进一步缩短作业半径,以提高RTK测量的精度和速度。
控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。为方便对RTK测量成果进行控制检核和避免出现作业盲点，应在测区内环境不良地区增设一些控制点，控制点的选点还要避免无线电干扰和多路径效应。
2. 4 RTK测量中的一般要求
为了保证RTK测量的精度、速度(初始化时间)和可靠性,除了正确求解坐标转换参数、合理设置基准站和限制作业半径外,在RTK测量中还应注意以下几点:
(1) 观测卫星的图形强度要高。
在进行坐标解算时,所采用的卫星数越多,分布越均匀,则ＰＤＯＰ值越小,RTK的精确性和可靠性越高,且初始化的时间也越短。因此,一般情况下,在接收卫星数保持5颗以上,且ＰＤＯＰ
(2)作业员的责任心要强。
作业员的专业水平、经验和责任心对RTK成果的精确性和可靠性有着严重的影响。作业时,接收机的对中、整平、天线高的量取及输入已知点坐标、坐标转换参数及天线高等数据的任何误差,都将影响RTK测量的全部坐标。因此,要求作业员必须具有强烈的责任心,认真严格地按规程操作,另外,对仪器基座和测杆上的水准器等必须定期严格校正,以避免系统误差的影响。
(3) 观测成果要注意复核。
RTK测量具有显著的实时、快捷等优点,但其初始化(整周模糊值)的置信度通常为95%～99%,且作业中缺乏检核条件,个别点可能会出现粗差。因此,为了保证RTK的实测精度和可靠性,作业中必须注重成果的复核。成果的复核分为作业前复核和作业中复核。作业前复核是指在RTK作业前,先在已知点上检测,新测坐标与已知坐标较差符合要求后,才能进行RTK测量；作业中复核一般是指在作业中采用不同起算点测定部分重合点,或在同一点上采用两次观测法(失锁或关机)观测。
(4) 保证测量精度
用RTK方法进行控制测量时,应采取一定的措施保证测量精度。为了保证测量成果的精确、可靠,宜采用多历元的观测结果；同时,观测时应使用三脚架固定移动站的天线,进行严格的对中、整平,并远离各种强电磁干扰源和大面积的信号反射物。
随着RTK技术的不断完善,RTK测量的初始化速度、成果精度及可靠性会越来越高。但是由于受卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响,RTK定位有时会出现失真,其成果不可能100%的可靠。因此,在作业中,要根据RTK技术的特点及测区状况,采取有效措施,严格按操作规程作业,并加强成果的复核,以确保RTK成果的精确性和可靠性。
3.展望
随着我国综合国力的快速增强，全国测绘领域迎来了又一次技术革命，代表着未来卫星导航定位发展的方向的网络RTK技术，正在全国迅猛发展。建成和在建的区域性CORS网络有：深圳、昆明、广州、北京、天津、成都、东莞、广东省、河北省、江苏省、香港等省区和城市。GPS网络RTK技术的出现，弥补了GPS实时差分定位RTK技术的缺点，它代表了未来GPS发展的方向，由此可带来巨大的社会效益和经济效益。