本文选自国家级期刊《中国新通信》，《中国新通信》杂志是由工业和信息化部主管，电子工业出版社主办，《中国新通信》杂志社编辑出版的信息通信技术专业期刊，原《中国数据通信》（月刊）。自 1999年创刊以来，受到了广大读者和作者的关心和支持，2005年被科学技术协会评为优秀期刊，于2006年1月改名为《中国新通信》。
摘要：具有实时定位服务功能的网络GPSRTK定位服务系统是当代GPS发展的热点之一，由于网络GPSRTK系统突破了常规GPS差分作业系统分散、相互独立、临时性基准站频繁设置等问题，在大型工程和城市建设中得到了广泛应用。该系统是在计算机城城网上建立的现代化城市大地测量网络服务系统，由卫星跟踪基准站、系统控制中心、用户数据中心、实时数据通信网络等组成，可全天候的像用户提供厘米级实时和快速定位，毫米级事后精密定位等服务。
关键词：GPS,网络RTK技术,线路工程
网络GPS一RTK即网络实时动态定位技术的简称。它是通过一台基准站和若干台移动站组成的测量系统，基准站和移动站之间使用无线数据链进行连接。移动站以基准站的已知数据获得改正参数，基准站和移动站同时接收卫星信号得到测量数据，基准站同时又把测量修正参数通过无线数据链传送给移动站，使移动站测量数据得到改正而获得所需要的测量成果，这样移动站就可以实时、方便、快捷的进行各种测量工作。GPSRTK数据处理实际上是基准站和流动站之间的单基线处理过程。
全球卫星定位系统(GPS)采用实时动态载波相位差分技术(RTK),具有观测速度快、精度高、应用广的特点。它是由一台基准站、多台流动站组成,通过数据链接成一个有机的整体。随着卫星定位技术的快速发展，人们对快速高精度位置信息的需求也日益强烈。而目前使用最为广泛的高精度定位技术就是RTK(实时动态定位：Real-TimeKinematic)，这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是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方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术的关键在于使用了GPS的载波相位观测量并利用了参考站的移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式出去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度（分米甚至厘米级）的定位，它是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，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，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准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，流动站不仅通过数据站接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到几秒钟。流动站处于静止状态，也可处于运动状态：可在固定点上先进行初始化后再进行动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持四个以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。
RTK技术在应用中遇到的最大问题就是参考站校正数据的有效作用距离。GPS误差的空间相关性随参考站和移动站距离的增加而逐渐失去线性，因此在较长距离下(单频>10km，双频>30km)，经过差分处理后的用户数据仍然含有很大的观测误差，从而导致定位精度的降低和无法解算载波相位的整周模糊。所以，为了保证得到满意的定位精度，传统的单机RTK的作业距离都非常有限。
为了克服传统RTK技术的缺陷，在20世纪90年代中期，人们提出了网络RTK技术。在网络RTK技术中，线性衰减的单点GPS误差模型被区域型的GPS网络误差模型所取代，即用多个参考站组成的GPS网络来估计一个地区的GPS误差模型，并为网络覆盖地区的用户提供校正数据。而用户收到的也不是某个实际参考站的观测数据，而是一个虚拟参考站的数据，和距离自己位置较近的某个参考网格的校正数据，因此网络RTK技术又被称为虚拟参考站技术(VirtualReference)。
RTK技术的迅速发展使其在实际生活中得到了广泛的推广及应用。传统的大地测量、工程控制测量采用三角网、导线网方法来施测，不仅费工费时，要求点间通视，而且精度分布不均匀，且在外业不知精度如何，采用常规的GPS静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测设过程中不能实时知道定位精度，如果测设完成后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测，而采用RTK来进行控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精度要求满足了，用户就可以停止观测了，而且知道观测质量如何，这样可以大大提高作业效率。如果把RTK用于公路控制测量、电子线路控制测量、水利工程控制测量、大地测量、则不仅可以大大减少人力强度、节省费用，而且大大提高工作效率，测一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成。
网络GPS-RTK在运用时，基准站把接收到的伪距、载波相位观测值和基准站的坐标、天线高等数据通过数据链传送到流动站;流动站在接收卫星数据的同时,也接收基准站传送的观测数据,在流动站完成初始化后,把接收到的基准站信息传到控制器内,并将基准站的载波信号与接收到的载波观测信号进行差分处理,即可实现求得两站之间的基线值,经过点校正,求出GPS坐标系统与地面控制测量坐标系统之间的转换参数,实时求得实用的测点坐标。为了对RTK在线路工程测量中的应用可行性进行检验,我们应用Trimble5700双频GPS接收机,采用RTK测量方式测设了一段缓和曲线。测区属丘陵地区,平均高程150m。缓和曲线过去通常采用全站仪和常规仪器进行测设,考虑到RTK的优点,本文采用其进行缓和曲线的测设。实践结果表明:纵向偏差满足1/2000精度要求,横向偏差小于0.1m。与全站仪进行比较,明显看出RTK完全可以满足工程要求,并具有速度快、精度高、应用广的特点。
下面我们通过两个个GRS一RTK作业应用实例可进一步了解该项技术在线路等工程测量中的运用。
1、碎部测量
2001年某研究院处承接了鹧鸪山隧道工程西洞口1:500新增地形图补测工作。由于测区海拔3500米，地形非常复杂，植被茂密，通视条件差，若用常规的测量方法是不可能在短时间内完成高精度的测图工作的。他们采用了RTK技术共计4人（基准站1个，流动站3个），用了三天时间完成了2.5平方千米的1:500地形图测量工作，为整个项目的设计工作顺利完成提供了保证。在测图工作中他们用RTK对部分路线控制桩进行检测。精度统计如表1。
以上数据表明用GPSRTK测量能够获得较高精度，完全满足1:500地形图测图需求。
2、中桩放样
2001年3月洛湛铁路湖南境内某段中桩放样。该项目为改线中桩测量，共计5段，最长段为17公里，最短段为8公里。若用常规测量方法还需敷设5条附合导线，按1组5人，则最少需要40个组天。我们采用RTK技术，作业中基准站1人，流动站3人，共用15天就完成全部放样工作。在放样中，我们对改线段起终端部分控制桩均进行了复测。经检查，RTK放样精度能满足《新建铁路工程测量规范》（TB10101一99）中中桩放样精度限差要求。
由此可见，RTK技术是GPS发展的最新成果较之常规测量有明显优势。RTK作业观测精度高且误差均匀，可实时知道观测结果和观测精度，作业误差相互独立，不积累，不传递。RTK作业以其高效率还可广泛应用于航测外控，铁路、公路、电力的勘测设计和施工放样以及石油勘探、水文地质调查等领域，将在测绘工作中起到越来越不可替代的作用。因此，我们应不断继续研究发展RTK技术，使其得到更为广泛的应用。
参考文献:
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