浅析RTK技术原理及作业流程

　　摘要：剖析了RTK技术的基本原理，介绍RTK技术在城市测量中的作业流程，分：析了RTK技术在应用中存在的问题和相应对策，并总结RTK技术发展的前景。
　　关键词：RTK,技术原理；作业流程
　　一，技术原理
　　常规的GPS(GlobalPositioningSystem)测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得较高等级的精度，而RTK技术实际上是一种实时动态差分GPS定位技术，是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分限eal-TimeKinematic)方法。该方法是全球卫星定位系统(GPS)应用的重大里程碑，是GPS测量技术发展的最新形式。RTK系统主要由三大部分组成：一个基准站、若干个流动站和通讯系统。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值(伪距和载波相位观测值)和测站坐标信息(如基准站坐标和天线高度)一起传送给流动站，流动站在完成初始化后，一方面通过数据链接接收来自基准站的数据，另外自身也采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换和投影改正，历时只需几秒钟，即可给出实用的厘米级定位结果，极大地提高了外业工作效率。
　　二、作业淹程
　　1．1内业准备
　　在实施RTK外业测量前，应事先测区进行踏勘，根据城市测量的特点完成内业的准备工作。主要包括以下几个方面的内容：
　　(1)根据工程项目，设定工程名称；
　　(2)主机的参数设置，基准站的数据采样率一般为4～5s，流动站的数据采样率一般为1—2s，截止高度角通常先设定为10°；
　　(3)若已知坐标转换参数，则输入手簿，
　　(4)若无坐标转换参数，则整理测区的已知控制点资料，控制点尽可能均匀分布在测区，使所测点在已知点的内涵之内，尽可能避免从一端向另一端无限制的外推。控制点所处的位置和周围的条件应符合GPS作业的要求：
　　(5)实施工程放样时，内业输入每个放样点的设计坐标，以便野外实时、准确放样。
　　1．2求定测区转换参数
　　城市测量是在地方独立坐标系上进行的，这就存在WGS-84坐标和地方独立坐标系的坐标转换问题。由于RTK作业要求实时给出当地坐标，这使得坐标转换工作非常重要。根据总体规划和工程需要，求定测区转参数可分为2种情况。
　　(1)可以对一个大的测区(一个乡镇、县区的一部分等)事先测定转换参数，在测区内各工程实施RTK作业时直接输入参数和基准站WGS-84坐标。首先在测区以GPS静态方式布设均匀分布的高等级GPS控制点，获得各点的WGS84坐标和地方坐标下的坐标，利用同一点的2种坐标求出转换参数。在工程应用中，每个点都可安置基准站。
　　(2)也可以在一个工程中临时求得转换参数，但不能在另一个工程中应用。首先在对空视野开阔的地方设立基准站并采集单点定位WGS-84坐标，然后流动站联测2个以上的地方坐标系下的控制点，求解坐标转换参数。
　　1．3基准站的选定原则
　　数据传输系统由基准站发射台和流动站接收台组成，它是实时动态测量的关键设备。稳定可靠的数据链是动态初始化的前提。保持高质量的数据传输，可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高工作效率，所以基准站的安置是顺利实施RTK作业的关键之一，基准站安置应满足下列条件。
　　(1)基准站可设立在有精确坐标的已知点上，也可设在未知点上，
　　(2)基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方，城市测量首选测区中央的高大建筑物上，
　　(3)为防止数据链的丢失和多路径效应，周围应无GPS信号反射物(大型停车场，大型建筑物，车辆拥挤的街区等)，200m范围内无高压电线、电视台、无线电发射台等干扰源：
　　(4)考虑到南北极附近是卫星的空洞区，电台的天线应架设在GPS接收机的北方。
　　1．4RTK施测步骤
　　野外作业时，基准站安置在选定的控制点上，打开接收机输入点号、天线高、WGS-84的已知坐标。如果未知WGS-84坐标，则需采集单点定位坐标，设置完毕检查接收的GPS卫星数≥5颗。设置电台的通道和灵敏度，检查电台发射指示灯是否正常，基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率，检查电台接收指示灯是否正常，检查接收卫星颗数≥4颗，流动站可开始测量。先联测1～2个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求则开始测量任务。实时动态RTK数据处理相对简单，外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统，直接下载到计算机内。经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。
　　三RTK实测中注意的问题及对策
　　RTK技术在城市测量中有广阔的应用前立观测的那么在观测时如何判断观测数据的可靠性呢?在开始观测前先联测其他已知点进行对比，以确定基准站和流动站各参数设置是否正确，以及数据链通讯是否正常。在观测一段时间或仪器失锁以及观测结束前都进行这一检测，这样可以有效地判断仪器是否处于正常状态，从而确保观测成果的可靠性。
　　(2)为提高观测成果的精度，流动站宜采用三脚架或带支架的对中杆，这样流动站天线稳定性好、对中整平误差小，同时在采集数据时，应等数据跳动变化至设计要求时采集。
　　(3)RTK作业时，有时会出现数据链不稳定的现象。可能是由于流动站附近存在与电台频率相同的外界无线电干扰了数据的传输这时应通知基准站重新选择电台发射频率，流动站也重新选择接收频率，也可能是电台的电量不足，应及时充电。
　　(4)在RTK测量过程中，有时会在某个区域或一个时间段里，出现解算时间较长甚至无法获取固定双差解的情况。这可能是由于周围存在如反射性强的建筑物、水面、临时停车等反射物引起多路径现象，可选择复位后重新观测记录，也可能没有足够的卫星可用或卫星分布不利，可选择适当提高截止高度角(如10°或15°)或删星。
　　(5)在房屋密集区域，为防止由于天空通视条件的限制，RTK无法确定其坐标位置，应采用常规测量方法。
　　四总结
　　RTK实时动态测量技术是继GPS全球定位技术之后，测量领域又一次技术革命。它改变了传统的测量模式，能够实时提供厘米级定位精度，在不通视的条件下远距离传输三维坐标。应用于城市测量中，RTK能够快速准确的布设导线网，弥补由于城市日新月异的发展造成的低等级导线点的毁坏，减轻由于城市高速发展而给测绘人员造成的时间压力。RTK测量需要的测量人员少、作业时间短，能够极大的提高工作效率，并且RTK测量成果都是独立观测值，不会像常规测量造成误差积累。随着RTK技术的日趋成熟，必将更好地服务于城市测量。