范文濤 羅致

摘 要：文章以RTK接收機(jī)設(shè)站方式的變化為研究對象，比較了傳統(tǒng)的基站設(shè)置方式和最新的基站設(shè)置方式，評(píng)價(jià)了最新的基站設(shè)置方式的合理性。最終通過實(shí)驗(yàn)分析和理論推導(dǎo)證明了任意設(shè)基站RTK的可行性，其精度可以滿足要求，而且使用更加方便。

關(guān)鍵詞：RTK；坐標(biāo)較差；基準(zhǔn)站

1 引言

RTK（Real Time Kinematic） 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)，它是在基準(zhǔn)站安設(shè)一臺(tái)GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站。

基本思路：本設(shè)計(jì)將從RTK基準(zhǔn)站的設(shè)置上入手，綜合考慮儀器本身的性質(zhì)，地形的差異，已知點(diǎn)的分布和氣候的變化等諸多因素的影響，以實(shí)驗(yàn)為依托，對比任意設(shè)基站RTK測量與傳統(tǒng)RTK測量，并從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)入手，在數(shù)據(jù)的比較中找出兩種設(shè)基站方法的自身所存在的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行歸納總結(jié)。

2 RTK測量方法

2.1 傳統(tǒng)RTK測量

將RTK基準(zhǔn)站在位置較高、信號(hào)較好的任意位置設(shè)置，用RTK流動(dòng)站到三個(gè)已知控制點(diǎn)上進(jìn)行點(diǎn)矯正，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后再用RTK流動(dòng)站對布設(shè)好的碎部點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行測量，記錄觀測數(shù)據(jù)，標(biāo)清點(diǎn)號(hào)，注意點(diǎn)號(hào)與數(shù)據(jù)的對應(yīng)。

2.2 任意設(shè)基站RTK測量

在完成傳統(tǒng)RTK測量之后，將基準(zhǔn)站變換位置，重新整平，不進(jìn)行點(diǎn)矯正，而是用RTK流動(dòng)站到一已知點(diǎn)上進(jìn)行檢測，確認(rèn)數(shù)據(jù)誤差在允許范圍內(nèi)后，即對碎部點(diǎn)進(jìn)行測量并記錄觀測數(shù)據(jù)。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.1 傳統(tǒng)設(shè)基站RTK測量結(jié)果（見表1）

3.2 任意設(shè)基站RTK測量結(jié)果（見表2）

表1 傳統(tǒng)設(shè)基站RTK測量結(jié)果 表2 任意設(shè)基站RTK測量結(jié)果

3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析

表3 傳統(tǒng)設(shè)基站RTK測量點(diǎn)坐標(biāo)與任意設(shè)基站

RTK測量點(diǎn)坐標(biāo)較差

從上表的數(shù)據(jù)中可以看出，兩者X方向較差絕對值最大為32mm，最小為7mm；Y方向較差絕對值最大為41mm，最小為6mm；Z方向較差絕對值最大為42mm，最小為7mm。數(shù)據(jù)中反映出來的兩種RTK測量方法對同一點(diǎn)的測量結(jié)果并無很大差異。

4 基準(zhǔn)站位置的變化和測量點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系

4.1 基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的關(guān)系

基準(zhǔn)站把接收到的衛(wèi)星信息和基準(zhǔn)站信息傳遞到流動(dòng)站，流動(dòng)站同時(shí)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站傳送的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在流動(dòng)站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)站信息傳到控制器內(nèi)，并將基準(zhǔn)站的載波觀測信號(hào)與本身接收到的載波觀測信號(hào)進(jìn)行差分處理，即可實(shí)時(shí)求解得出兩基站間的基線值，從而求出未知點(diǎn)的坐標(biāo)。

4.2 基準(zhǔn)站位置的變化造成的影響

由于基準(zhǔn)站位置發(fā)生改變，而流動(dòng)站測量的碎部點(diǎn)的點(diǎn)位未發(fā)生改變，這就會(huì)使其間的基線必發(fā)生以流動(dòng)站為中心的偏轉(zhuǎn)，若基準(zhǔn)站的信息不變，則這種基線的偏轉(zhuǎn)勢必會(huì)造成測量碎部點(diǎn)坐標(biāo)值的改變。基準(zhǔn)站位置的變化必然導(dǎo)致其傳遞給流動(dòng)站的信息的變化，因此待測碎部點(diǎn)在基準(zhǔn)站位置改變前后，由動(dòng)態(tài)接收機(jī)測量的兩個(gè)坐標(biāo)值之間，就存在著兩個(gè)變量，其內(nèi)在聯(lián)系，由上述這兩個(gè)變量決定。

在這兩個(gè)變量中，基準(zhǔn)站位置的變化決定著基準(zhǔn)站與流動(dòng)站間基線值的變化，是影響測量點(diǎn)坐標(biāo)值的根本因素。雖然基準(zhǔn)站的移動(dòng)，發(fā)生于碎部點(diǎn)測量，這時(shí)轉(zhuǎn)換參數(shù)已經(jīng)求完，但這還是對參數(shù)造成了影響，而基準(zhǔn)站的移動(dòng)是水平方向上和豎直方向上的移動(dòng)，并未涉及到旋轉(zhuǎn)和比例縮放，所以平移參數(shù)？駐X、？駐Y、？駐Z會(huì)有所改變。由于流動(dòng)站是以基準(zhǔn)站為基準(zhǔn)，通過基準(zhǔn)站的信息及其間的基線值為已知數(shù)據(jù)來求解其所測碎部點(diǎn)的坐標(biāo)值，因此流動(dòng)站所測碎部點(diǎn)坐標(biāo)必然也會(huì)隨著基準(zhǔn)站有所移動(dòng)，并以基準(zhǔn)站相同的位移矢量進(jìn)行偏移。

此時(shí)，第二次設(shè)基站時(shí)，到一個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行點(diǎn)校正的作用就凸現(xiàn)出來。已知點(diǎn)的三維坐標(biāo)剛好可以對三個(gè)方向上的平移進(jìn)行修正，這樣參數(shù)恢復(fù)了正確，就可以進(jìn)行下面的測量了。

4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映的情況

從表1與表2的對比及表3的比較結(jié)果中可以看出，兩種設(shè)基站方式對相同碎部點(diǎn)測量的較差大多分布在-20～20之間，超過4cm的較差極少，較差范圍較小，波動(dòng)情況相對穩(wěn)定，從數(shù)據(jù)上說明了任意設(shè)基站RTK測量的可行性。

5 結(jié)束語

通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和理論上的推導(dǎo)，并以此為手段比較研究在這兩種設(shè)基站方式下RTK測量的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終確定了任意設(shè)基站RTK測量的可行性和使用條件，這為以后在生產(chǎn)實(shí)踐中決定采取何種設(shè)基站方式提供依據(jù)。

控制點(diǎn)圈定的實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍很大，但是由于人員、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、GPS電臺(tái)等因素的限制，碎部點(diǎn)只能布設(shè)在相對狹小的范圍內(nèi)，而且點(diǎn)數(shù)也不十分的多，對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果造成了一定的局限性；為了使基準(zhǔn)站與流動(dòng)站間的電臺(tái)信號(hào)保持暢通，基準(zhǔn)站設(shè)在樓頂，這使基準(zhǔn)站的移動(dòng)范圍大大縮小，兩種測量方法的基站位置過于接近會(huì)減小測量結(jié)果的差異性。

綜上所述，任意設(shè)基站RTK測量方式的精度雖稍遜色于傳統(tǒng)RTK測量，但是依然滿足要求，而且使用起來更加方便，在實(shí)際的測量任務(wù)中，這種方法更便捷、更高效，更能發(fā)揮RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]王家貴，王佩賢，裴亮，等.測繪學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：教育科學(xué)出版社，2003.

[2]喬仰文，趙長勝，夏春林，等.GPS定位原理及其在測繪中的應(yīng)用[M].北京：教育科學(xué)出版社，2003.

[3]王佩賢，張國卿，王寶山，等.大地測量學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

[4]張海濤.GPS-RTK技術(shù)實(shí)際測量精度的探討[J].城市勘測，2007.