張國華

【摘 要】本文著重對RTK測量的工作原理作業(yè)流程作了詳細的闡述，簡單的介紹了RTK技術(shù)的主要應(yīng)用，分析了應(yīng)用中體現(xiàn)出RTK的優(yōu)缺點，提出了應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)注意事項。

【關(guān)鍵詞】RTK技術(shù)；測量；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

RTK（Real Time Kinematic）測量系統(tǒng)是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)構(gòu)成的組合系統(tǒng)。高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r快速地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。

1.RTK工作流程

在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測的星歷數(shù)據(jù)傳送給流動站。流動站通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，同時采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)進行實時處理，給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運動狀態(tài)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。載整周末知數(shù)解固定后，即可進行每個歷元的實時處理，只要能保持5顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時給出厘米級定位結(jié)果。

RTK工作過程中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

由于GPS所采用的坐標(biāo)系為WGS-84，而在中國所采用的坐標(biāo)系包括BJ-54，GJ-80，以及一些地方坐標(biāo)系統(tǒng)如深圳獨立坐標(biāo)，等等，因此在RTK的工作過程中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成為其重要的一環(huán)。

其轉(zhuǎn)換方法主要分為三種（三參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)）。

三參數(shù)法：即兩空間三維直角坐標(biāo)系之間的平移參數(shù)、DX、DY、DZ。要求： 一個BJ-54或GJ-80坐標(biāo)起算點。該方法主要用于精度要求不高的水上定位測量，地形測量，或只有一個已知點的情況，精度隨著移動站距離的增加變大， 一般三公里內(nèi)精度優(yōu)于5CM。具體作業(yè)方法為：將基準(zhǔn)站架設(shè)于開闊，無干擾的已知點上，設(shè)置--基準(zhǔn)站—輸入已知點的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)—選擇單點定位求解近似七參數(shù)，即可。移動站即可接收到標(biāo)準(zhǔn)的BJ-54或GJ-80坐標(biāo)。

四參數(shù)法：又稱高程擬合法，即兩平面坐標(biāo)系之間的平移，旋轉(zhuǎn)，縮放參數(shù)DX、DY、α、κ。要求：至少兩個任意同一坐標(biāo)系的坐標(biāo)（通用方法）該方法適用于普通的工程測量，工程放樣。具體作業(yè)方法為：將基準(zhǔn)站架在測區(qū)中央開闊處，移動站在窄帶固定解狀態(tài)下，測出兩組已知點的原始坐標(biāo)，手簿進行參數(shù)求解后得出所需要的地方坐標(biāo)。

七換參數(shù)法：即兩空間三維直角坐標(biāo)系之間的平移，旋轉(zhuǎn)、縮放、參數(shù)、DX、DY、DZ、δx、δy、δz、k。要求： 三個BJ-54或GJ-80坐標(biāo)起算點.該方法主要用于精度要求較高的控制測量，地形測量，施工放樣，作用范圍相對較大的情況。其作業(yè)方法為：將基準(zhǔn)站架設(shè)于開闊，無干擾的已知點上，移動站在窄帶固定解狀態(tài)下，測出三組已知點的原始坐標(biāo)，手簿進行參數(shù)求解后得出所需要的地方坐標(biāo)。

2.RTK技術(shù)主要應(yīng)用范圍

（1）測圖根點（精度均勻，效率高）

（2）地形測圖 （效率高，一人即可操作）

（3）工程放樣（實時顯示位置信息，可進行復(fù)雜的線路測量，只需要輸入線路要素即可生成復(fù)雜的道路曲線）

（4）無驗潮測水深：水下地形測量隨著RTK技術(shù)的出現(xiàn)，使得水上測量采用GPS無驗潮測量方式工作（RTK方式）成為可能。采用此種方式不僅可以避免定位系統(tǒng)和測深系統(tǒng)之間的延遲誤差，而且由于無驗潮，使得內(nèi)業(yè)處理更簡單、方便 。

3.RTK技術(shù)在應(yīng)用中體現(xiàn)出的優(yōu)缺點

3.1優(yōu)點

作業(yè)效率高。 在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完10km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動強度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了勞動效率。

定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為10km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。

降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”，因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進行快速的高精度定位作業(yè)。

操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強。只要在設(shè)站時進行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機。

3.2缺點

受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。另外，在高山峽谷深處及城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業(yè)時間受限制。產(chǎn)生假值問題采用RTK測量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時間受限制可由選擇作業(yè)時間來解決。

天空環(huán)境影響。白天中午，受電離層干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)少，常接受不到5顆衛(wèi)星，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。在同樣的條件和同樣的地點上進行RTK測量，上午11點之前和下午3：30分之后，RTK測量結(jié)果準(zhǔn)而快，而中午時分，很難進行RTK測量。可見選擇作業(yè)時段的重要性。

數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號受到限制。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測區(qū)中央的最高點上。（用GPRS通信不存在上述問題）

高程異常問題。RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，但我國現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，在有些地區(qū)還是空白，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得相當(dāng)困難，精度也不均勻。

電量不足問題。RTK耗電量較大，需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè)，在電力供應(yīng)缺乏的偏遠作業(yè)區(qū)受到限制。（用GPRS通信不存在上述問題）

精度和穩(wěn)定性問題。RTK測量的精度和穩(wěn)定性都不及全站儀，特別是穩(wěn)定性方面，這是由于RTK較容易受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況影響的緣故，要解決此類問題，要在布控制點時多布置一些“多余”控制點，作為RTK測量成果質(zhì)量控制的檢核點。

4.應(yīng)用中的注意事項

（1）讓客戶提供控制點的時候最好是三個點以上，兩個點很容易出問題，并且高程不易控制，而且有多余點就可以進行檢核。

（2）選擇地方架設(shè)基準(zhǔn)站最主要的是看周邊環(huán)境時候開闊、有沒有大面積水源、有沒有大功率的發(fā)射設(shè)備，如移動或者聯(lián)通的基站、地勢是否比較高等因素進行綜合考慮。

（3）在架設(shè)基準(zhǔn)站的時候要考慮到電臺的信號能夠覆蓋到整個測區(qū)。

（4）在作業(yè)前要仔細的檢查電瓶的電量，否則可能導(dǎo)致工作中電量不足。

（5）在作業(yè)前要檢校基座，否則整平和對中的誤差會對測量的結(jié)果有很大的影響。

（6）如果是用 GSM/GPRS作業(yè)的時候，在作業(yè)前要檢查卡內(nèi)的余額。

（7）在做控制點測量的時候一定保持對中和水平，控制點聯(lián)測的精確度對測量結(jié)果的影響比較大。