臧 朕吳 迪張 麗

（1.西南能礦集團(tuán)股份有限公司，貴州 貴陽550004；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 測繪院，貴州 貴陽550018）

1 RTK概述

RTK是一種將GPS與數(shù)據(jù)傳播技術(shù)相互結(jié)合，實時處理測站中載波相位觀測量的一種差分方法，經(jīng)實時求解進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，能在1-2s的時間里獲取高精度位置信息。載波相位差分可分為兩類：修正法與差分法；修正法屬于準(zhǔn)RTK,差分法屬于真正的RTK。修正法是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶，改正用戶接收到的載波相位，再求解坐標(biāo)；差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位改正值發(fā)送給用戶，然后進(jìn)行求差處理，解算出坐標(biāo)。

2 RTK特征分析

2.1 特征歸納

RTK技術(shù)的特征主要有：作業(yè)范圍廣，定位精度高，基準(zhǔn)站與流動站之間無需通視，誤差不累積，作業(yè)效率高，全天候作業(yè)，數(shù)據(jù)可以實時處理等。

作業(yè)范圍：當(dāng)流動站隨著作業(yè)人員離開基準(zhǔn)站后能求得固定解的最大距離稱作RTK的作業(yè)半徑，作業(yè)范圍反應(yīng)了基準(zhǔn)站電臺信號的傳輸距離，同時也影響對RTK測量的精度和速度；近年來，隨著GPS技術(shù)的不斷完善，儀器制造商采用先進(jìn)技術(shù)，擴(kuò)大了作業(yè)范圍。如果在有密集建筑物或樹木比茂盛的區(qū)域作業(yè)，流動站易失鎖，而且高程精度較差，即使在相距1km也很難進(jìn)行RTK作業(yè)測量。因此，RTK作業(yè)時半徑控制在10km以內(nèi)；當(dāng)接收信號受到嚴(yán)重影響時，必須進(jìn)一步縮短作業(yè)半徑，以提高RTK測量的精度和速度?？梢奟TK作業(yè)范圍相對很大。

基準(zhǔn)站與流動站無需通視：RTK測量時兩臺主機(jī)不需要像全站儀那樣必須光學(xué)通視。就是當(dāng)基準(zhǔn)站架設(shè)好以后固定不動，流動站隨作業(yè)人員流動工作，它們之間不需要通視，而RTK技術(shù)是將基準(zhǔn)站的外掛用電臺來發(fā)射電磁波，以電磁波建立通信，使用無線電信號，這在RTK的兩臺主機(jī)之間建立，傳播原理是使用無線電頻率來傳播電信號，波長要比可見光長得多，所以它們之間是可以存在障礙物的，無需通視。

精度高：通過全站儀采集的數(shù)據(jù)與RTK采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，得出RTK測量的平面精度是很高的，能達(dá)到10mm的標(biāo)稱精度，完全能夠滿足現(xiàn)在的數(shù)字化測圖規(guī)范；然而RTK高程測精度與四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)比較，得出高程的可靠性并不是十分理想，達(dá)不到20mm的標(biāo)稱精度，所以在利用RTK進(jìn)行測量高程的時候應(yīng)慎重。

誤差不累積：RTK測量的原理是基準(zhǔn)站和流動站之間進(jìn)行比較的結(jié)果，即差分，差分是未來獲取兩者之間精確的相對位置，因為流動站所測量的每個點的誤差都是相對于基準(zhǔn)站的，而基準(zhǔn)站的位置是固定的，所以流動站所測定的每個點都是與基準(zhǔn)站進(jìn)行比較后的結(jié)果，而不是像全站儀那樣是相鄰之間的兩個點，所以RTK沒有誤差累積。

作業(yè)效率：在一般不是很復(fù)雜的地形條件下，高質(zhì)量的RTK每架站一次可測定4km半徑的區(qū)域面積，很大程度地減少了傳統(tǒng)測量因控制點數(shù)量多和儀器的架設(shè)站次數(shù)多，流動站一人操作即可，勞動強(qiáng)度低，快速作業(yè)，效率很高。

全天候作業(yè)：RTK作業(yè)測量受通視條件、能見度、氣候條件、等因素的影響較小，且不要求基準(zhǔn)站與流動站間光學(xué)通視，但是必須滿足“電磁波”的傳輸條件，與全站儀相比，RTK優(yōu)點及特點更能發(fā)揮，使用RTK接收只要滿足基木作業(yè)條件，它就能進(jìn)行快速定位。

數(shù)據(jù)實時處理：RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于接收實時數(shù)據(jù)并處理和傳輸數(shù)據(jù)，RTK定位要求基準(zhǔn)站接收機(jī)能把實時觀測的數(shù)據(jù)實時傳輸給流動站的接收機(jī)，接收機(jī)立刻進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時處理。RTK在作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過電臺（電磁波）將其觀測值和測站坐標(biāo)信息傳送給流動站的接收機(jī)，流動站接收機(jī)通過接收來自基準(zhǔn)站的觀測值和測站坐標(biāo)信息，同時將采集到的GPS觀測數(shù)據(jù)，一同在流動站接收機(jī)系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值，并進(jìn)行實時處理，在1-2s的時間里，給出精度為厘米級的定位結(jié)果。

2.2 技術(shù)特征分析

（1）RTK技術(shù)打破了傳統(tǒng)作業(yè)測量內(nèi)業(yè)與外業(yè)的界線，減少沒必要工作流程，從首級控制到最終成圖，都實行一體化；特別是減少了室外工作強(qiáng)度，縮短工作周期。

（2）RTK技術(shù)打破了常規(guī)控制測量中的分級布網(wǎng)、逐級控制的總體原則，減少了沒必要的工作流程，測區(qū)可以一次性整體布設(shè)首級控制網(wǎng)，整體平差，降低了傳統(tǒng)測圖中的控制點數(shù)目，圖根控制點的加密可與碎部點的采集可以同時進(jìn)行。

（3）利用RTK進(jìn)行作業(yè)測量時數(shù)據(jù)的采集不需要繪畫草圖，只需要在該點號下輸入正確采集的碎部點編碼，要求能被數(shù)字測圖軟件識別，以方便軟件處理。在地形復(fù)雜的情況下可繪畫草圖檢核。

（4）利用RTK進(jìn)行碎部點測量時可不受圖幅邊界的限制，因此外業(yè)作業(yè)測量時可不用分幅作業(yè)，軟件操作人員利用計算機(jī)在內(nèi)業(yè)成圖處理時自動進(jìn)行圖幅的分幅與接邊。

（5）電子藍(lán)牙手簿因所帶的Windows界面，顯得非常直觀快捷，可對實時觀測記錄的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，不用再進(jìn)行平差。

（6）RTK測量成果是在野外觀測時因?qū)崟r接收差分改正值，就能提供實時數(shù)據(jù)，因此能在現(xiàn)場及時進(jìn)行檢核，避免作業(yè)返工。

2.3 RTK測量誤差分析

進(jìn)行RTK作業(yè)測量時，誤差可分為兩類：與同測站有關(guān)的誤差和同距離有關(guān)的誤差；同測站相關(guān)誤差有多路徑誤差、信號干擾誤差、天線相位誤差、氣象因素所產(chǎn)生的誤差等；同距離相關(guān)誤差有電離層誤差、對流層誤差、軌道誤差。所以在進(jìn)行RTK作業(yè)測量時，除了采取有效措施加以削弱與測量相關(guān)的誤差外，還需限制作業(yè)半徑。

2.4 數(shù)據(jù)鏈分析

RTK測量時，流動站需要不斷地接收基準(zhǔn)站傳播的實時差分信號才能求解待定點的位置。因此，能否連續(xù)可靠地接收基準(zhǔn)站所傳播的信號，是RTK采集數(shù)據(jù)關(guān)鍵，也是制約測量中數(shù)據(jù)傳輸距離的關(guān)鍵。由電磁波理論可知，這樣的一種傳輸屬于視距傳輸，其電磁波的傳輸距離受基準(zhǔn)站天線的高度、地球的曲率半徑、大氣折射等因素的影響；所以在平坦地區(qū)，RTK作業(yè)時定位效果及精度相對較好，而在地勢起伏地區(qū)，RTK作業(yè)測量時其效率將受到一定的影響，嚴(yán)重時甚至無法進(jìn)行作業(yè)。

3 RTK應(yīng)用總結(jié)

實際應(yīng)用得出RTK作業(yè)能最大限度地提高作業(yè)人員效率并降低了勞動強(qiáng)度，節(jié)約了測量費用，使測量變得更加快捷方便；RTK的關(guān)鍵技術(shù)所在，是對整周模糊度的快速解算和數(shù)據(jù)鏈的傳播技術(shù)，這些技術(shù)能體現(xiàn)出各種品牌的機(jī)型功能與質(zhì)量高低，質(zhì)量越高受環(huán)境的影響就越小，初始化能力就越強(qiáng)，所用時間就越短，作業(yè)半徑內(nèi)信號相對較好，作業(yè)效率也就逐漸提高；實際上RTK作業(yè)時面臨著“選擇”的問題，這包括對GPS機(jī)型、測區(qū)基準(zhǔn)站控制點、衛(wèi)星高度角、最佳作業(yè)時段等選擇。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，RTK技術(shù)的強(qiáng)大功將會充分挖掘利用。

4 RTK應(yīng)用展望

RTK測量作為當(dāng)今先進(jìn)的測量技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的測量作業(yè)模式，給測量工作帶來了史無前例的改變。為解決RTK測量作用半徑短的問題，研究人員使用電臺中繼站來傳輸差分信號，或者架設(shè)多基站來擴(kuò)大測量范圍，現(xiàn)在的一些GPS生產(chǎn)商在GPS接收機(jī)中安裝了通訊模塊，用戶利用GPRS或CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)來傳輸基準(zhǔn)站差分信號，其作用半徑大大超過了普通無線電臺可達(dá)40km。目前RTK測量儀器的標(biāo)稱精度已經(jīng)達(dá)到平面為10mm+1ppm，高程為20mm+1ppm。目前對于影響其測量精度的各種因素，如電離層誤差、對流層誤差、多路徑效應(yīng)、衛(wèi)星分布等的研究日趨深入，研究人員建立了各種數(shù)學(xué)模型來提高測量精度；硬件方面，隨著科技水平的不斷提高與完善將研制出更可靠、精度更高的測量儀器，隨著RTK測量技術(shù)精度的不斷提高其應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步擴(kuò)大，RTK的應(yīng)用將進(jìn)入一個新的階段，我們可以期待未來RTK技術(shù)將會應(yīng)用于大區(qū)域的地面沉降監(jiān)測、精密設(shè)備的安裝、變形監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報等多方面。

［1］劉福臻.數(shù)字化測圖教程[M].西南交通大學(xué)出版社，2008，2.

［2］鞋愛萍，王福增.數(shù)字測圖技術(shù)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2012，8.

［3］左美蓉.GPS測量技術(shù)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2012，2.

［4］張國華.淺談RTK測量工作流程及注意事項[J].職業(yè)教育，2013（11）.