【正文】 RTK 的工作原理， 系統(tǒng)組成及工作條件 RTK 工作原理及模式 高精度的 GPS 測(cè)量必須采用載波相位觀測(cè)值， RTK 定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在 RTK 作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集 GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行 實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到一秒鐘。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；可在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化后再進(jìn)入動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可在動(dòng)態(tài)條件下直接開(kāi)機(jī)，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數(shù)解固定后，即可進(jìn)行每個(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持 5 顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果。 RTK 系統(tǒng)可應(yīng)用于兩項(xiàng)主要測(cè)量任務(wù)，即測(cè)點(diǎn)定位和測(cè)設(shè)放樣。 RTK（ Real Time Kinematic）技術(shù)是以載波相位測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測(cè)量為依據(jù)的實(shí) 時(shí)差分 GPS測(cè)量技術(shù)，是 GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展里程中的一個(gè)標(biāo)志，是一種高校的定位技術(shù)。它是利用 2臺(tái)以上 GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站，另一臺(tái)用來(lái)測(cè)定未知點(diǎn)的坐標(biāo) —— 移動(dòng)站，基準(zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站根據(jù)這一改正數(shù)來(lái)改正其定位結(jié)果，從而大大提高定位精度。它能夠?qū)崟r(shí)的地提供測(cè)站點(diǎn)指定坐標(biāo)系的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。 RTK 技術(shù)根據(jù)差分方法的不同分為修正法和差分法。修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站接 收到的載波相位，再解求坐標(biāo)；差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。 RTK 的關(guān)鍵技術(shù)主要是初始整周期模糊度的快速解算數(shù)據(jù)鏈的優(yōu)質(zhì)完成 —— 實(shí)現(xiàn)高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性。 RTK 工作原理及模式如 所示。 2 基準(zhǔn)站 基準(zhǔn)站信號(hào)發(fā)射天線 移動(dòng)站 移動(dòng)站信號(hào)接收天線 圖 RTK工作原理 ． RTK 系統(tǒng)組成 RTK 系統(tǒng)主要由三大部分組成： a 基準(zhǔn)站接收機(jī) b 數(shù)據(jù)鏈 c 移動(dòng)站接收機(jī)。 如圖； 圖 RTK系統(tǒng)基準(zhǔn)站組成 顯示坐標(biāo)成果 調(diào)制解調(diào)器 控制器 傳感器 RTK 天線 調(diào)制解調(diào)器 傳感器 傳感器 RTK 天線 3 圖 RTK系統(tǒng)流動(dòng)站組成 GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會(huì)法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在需要的 位置 P點(diǎn)架設(shè) GPS 接收機(jī)，在某一時(shí)刻 ti同時(shí)接收了 3顆 (A、 B、 C)以上的 GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理和計(jì)算可求得該時(shí)刻 GPS接收機(jī)至 GPS衛(wèi)星的距離 SAP、 SBP、 SCP，同樣通過(guò)接收衛(wèi)星星歷可獲得該時(shí)刻這些衛(wèi)星在空間的位置 (三維坐標(biāo) )。從而用距離交會(huì)的 方法 求得 P點(diǎn)的維坐標(biāo) (Xp,Yp， Zp)，其數(shù)學(xué)式為： SAP2=[( XpXA)2+(YpYA) 2+(Zp+ZA) 2] SBP2=[( XpXB)2+(YpYB) 2+(Zp+ZB) 2] SCP2=[( XpXC)2+(YpYC) 2+(Zp+ZC) 2] 式中 (XA， YA， ZA), (XB， YB， ZB), (XC， YC， ZC)分別為衛(wèi)星 A， B， C 在時(shí)刻 ti 的空間直角坐標(biāo)。在 GPS 測(cè)量中通常采用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)，一類是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)，稱地固坐標(biāo)系統(tǒng)，我們?cè)诠饭こ炭刂茰y(cè)量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng)。（如： WGS84世界大地坐標(biāo)系和 1980年西安大地坐標(biāo)系。）在實(shí)際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來(lái)求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。這樣更有利于表達(dá)地面控制點(diǎn) 的位置和處理 GPS 觀測(cè)成果，因此在測(cè)量中被得到了廣泛的應(yīng)用。 4 . RTK 工作條件 (1)、 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到 5 顆以上 GPS 衛(wèi)星信號(hào)； (2)、 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信 90 號(hào)； (3)、 基準(zhǔn)站和移動(dòng)站要連續(xù)接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。 即移動(dòng)站遷站過(guò)程中不能關(guān)機(jī)，不能失鎖。否則 RTK 須重新初始化。 5 第二章 GPS— RTK 定位 系統(tǒng)的操作方法及特點(diǎn) GPS— RTK 定位主要包括基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成。 一般而言，我們都在地勢(shì)高、視野開(kāi)闊的高等級(jí)已 知控制點(diǎn)設(shè)置基準(zhǔn)站，這些地方便于連續(xù)跟綜觀測(cè) GPS 衛(wèi)星活動(dòng)，同時(shí)利用數(shù)據(jù)鏈將站內(nèi)信息和載波觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給流動(dòng)站。流動(dòng)站在利用數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)占鶞?zhǔn)站相關(guān)數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要對(duì) GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)成差分觀測(cè)值實(shí)時(shí)處理這些數(shù)據(jù)，然后得出精確到 cm級(jí)的定位結(jié)果。 GPS— RTK測(cè)量的 一般 作業(yè)流程 GPSRTK 測(cè)量作業(yè)流程：接受任務(wù) —— 接收控制資料 —— 參考站設(shè)置 —— 流動(dòng)站設(shè)置 ——轉(zhuǎn)換參數(shù)求解 —— 實(shí)時(shí)測(cè)量。 RTK 的 具體 作業(yè)過(guò)程 ． 啟動(dòng)基準(zhǔn)站 將基準(zhǔn)站架設(shè)在上空開(kāi)闊、沒(méi)有強(qiáng)電磁干 擾、多路徑誤差影響小的控制點(diǎn)上，正確連接好各儀器電纜，打開(kāi)各儀器。將基準(zhǔn)站設(shè)置為動(dòng)態(tài)測(cè)量模式。 按工程設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，對(duì)當(dāng)?shù)馗叩燃?jí)已知控制點(diǎn)進(jìn)行收集和檢測(cè)，確保相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在 RTK 定位測(cè)量的過(guò)程中，將接收機(jī)裝設(shè)在基準(zhǔn)站上，并準(zhǔn)確設(shè)置配置參數(shù)。 已知控制點(diǎn)與施測(cè)線路之間相距較遠(yuǎn)，因此，根據(jù)相關(guān)要求在線路附近布測(cè)了 10 個(gè)平而兼高程控制點(diǎn)作為 GPS 基準(zhǔn)站。平面控制網(wǎng)根據(jù) C級(jí) GPS靜態(tài)相對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)以三等精度為準(zhǔn)對(duì)水準(zhǔn)高程進(jìn)行聯(lián)測(cè)。每?jī)蓚€(gè)控制點(diǎn)之間相距 1km 左右，最大不超過(guò) 2km。 ． 2． 建立新工程，定義坐標(biāo)系統(tǒng) 新建一個(gè)工程，即新建一個(gè)文件夾，并在這個(gè)文件夾里設(shè)置好測(cè)量參數(shù) [如橢球參數(shù)、投影參數(shù)等 ]。這個(gè)文件夾中包括許多小文件，它們分別是測(cè)量的成果文件和各種參數(shù)設(shè)置文件，如 *.dat、 *.cot、 *.rtk、 *.ini 等。 正常情況下，都在地方獨(dú)立坐標(biāo)系中開(kāi)展工程建設(shè)，這就需要對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)控制點(diǎn)來(lái)調(diào)整 RTK 參數(shù)，計(jì)算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)后，定位點(diǎn)工程獨(dú)立坐標(biāo)的計(jì)算工作就能通過(guò)測(cè)量控制器來(lái)完成。 這項(xiàng)工程建設(shè)采用的接收機(jī)是天寶（ Trimble） 5700 型 GPS 接收機(jī) 為例 ，施測(cè) 時(shí)主要通過(guò)以下兩種途徑實(shí)現(xiàn)參數(shù)的轉(zhuǎn)換： 6 一是通過(guò) RTK設(shè)備中的測(cè)量控制器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算。先選擇三個(gè)或三個(gè)以上高程的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在控制器上輸入這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)逐點(diǎn)定位觀測(cè)至少 5分鐘，結(jié)束監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)后，通過(guò)測(cè)量控制器對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。但實(shí)踐證明，這種方法需要的時(shí)間較長(zhǎng)。 二是通過(guò)在步驟 l 中測(cè)得的所有控制點(diǎn)的大地經(jīng)緯度來(lái)對(duì)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)進(jìn)行測(cè)算。再利用內(nèi)業(yè)中計(jì)算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，在測(cè)量控制器上輸入所得參數(shù)。實(shí)踐表明，通過(guò)該方法測(cè)算出的參數(shù)準(zhǔn)確度較高，且比較節(jié)省時(shí)間。計(jì)算出參數(shù)后即可對(duì)各控制點(diǎn)進(jìn)行檢核測(cè)量，所 有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間為 3秒，再把 GPS 靜態(tài)觀測(cè)成果和 RTK觀測(cè)成果進(jìn)行比照后得知，后者可以達(dá)到鐵路工程測(cè)量對(duì)測(cè)量精度的要求。 . 點(diǎn)校正 CPS 測(cè)量的為 W CS 一 84系坐標(biāo)，而我們通常需要的是在流動(dòng)站上實(shí)時(shí)顯示國(guó)家坐標(biāo)系或地力獨(dú)立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，這需要進(jìn)行坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，即點(diǎn)校正。點(diǎn)校正可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行。 1． 在已知轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果有當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)與 W CS84 坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，則可以在測(cè)量控制器中直接輸入，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。如果上作是在國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)下進(jìn)行，而且知道橢球參數(shù)和投 影方式以及基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)，則可以直接定義坐標(biāo)系統(tǒng)，建議在 RTK測(cè)量中最好加入 12個(gè)點(diǎn)校正，避免投影變形過(guò)大，提高數(shù)據(jù)可靠性。 2． 在不知道轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下。如果在局域坐標(biāo)系統(tǒng)中工作或任何坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量和放樣工作，可以直接采用點(diǎn)校正方式建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式，平面至少 3 個(gè)點(diǎn)，如果進(jìn)行高程擬合則至少要有 4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)參與點(diǎn)校 正。 ． 流動(dòng)站開(kāi)始測(cè)量 1． 單點(diǎn)測(cè)量：在主菜單上選擇 “ 測(cè)量 ” 圖標(biāo)打開(kāi)，測(cè)量方式選擇 “RTK”, 再選擇 “ 測(cè)量點(diǎn) ” 選項(xiàng)，即可進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)量。注意要在 “ 固定解 ” 狀態(tài)下，才開(kāi)始測(cè)量。單點(diǎn)測(cè)量觀測(cè)時(shí)間的 長(zhǎng)短與跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星圖形精度、觀測(cè)精度要求等有關(guān)。當(dāng) “ 存儲(chǔ) ” 功能鍵出現(xiàn)時(shí)，若滿足要求則按 “ 存儲(chǔ) ” 鍵保存觀測(cè)值，否則按 “ 取消 ” 放棄觀測(cè)。 2． 放樣測(cè)量：在進(jìn)行放樣之前，根據(jù)需要 “ 鍵入 ” 放樣的點(diǎn)、直線、曲線、 DTM道路等各項(xiàng)放樣數(shù)據(jù)。當(dāng)初始化完成后，在主菜單上選擇 “ 測(cè)量 ” 圖標(biāo)打開(kāi)，測(cè)量方式選擇 “RTK”, 再選擇 “ 放樣 ” 選項(xiàng)，即可進(jìn)行放樣測(cè)量作業(yè)。 在作業(yè)時(shí)，在手薄控制器上顯示箭頭及目前位置到放樣點(diǎn)的方位和水平距離，觀測(cè)值只需根據(jù)箭頭的指示放樣。當(dāng)流動(dòng)站距離放樣點(diǎn)就距離小于設(shè)定值時(shí)，手薄上顯示同心圓和十字絲 分別表示放樣點(diǎn)位置和天線中心位置。當(dāng)流動(dòng)站天線整平后，十字絲與同心圓圓心重合時(shí)，這時(shí)可以按 “ 測(cè)量 ” 鍵對(duì)該放樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)，并保存觀測(cè)值。 7 (1)普通監(jiān)測(cè)工作。對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行收集的過(guò)程中，或通過(guò)相對(duì)靜態(tài)技術(shù)加密 GPS控制點(diǎn)時(shí)，利用 RTK 技術(shù)持續(xù)監(jiān)測(cè) 3～ 5 分鐘加密測(cè)設(shè)部分控制點(diǎn)，使其符合局部區(qū)域采用全站儀檢測(cè)進(jìn)行分項(xiàng)工程的要求。 (2)定線放樣工作。將線路中線的曲線要素提前輸入測(cè)量控制器，使其自動(dòng)生成線路圖。放線時(shí)，測(cè)點(diǎn)里程及其對(duì)應(yīng)的偏移距就能在控制器上顯示出來(lái)，以便更好的開(kāi)展放線工作。 放樣導(dǎo)航圖 (3)地形的測(cè)繪。通過(guò) RT