【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 月，美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)他的海陸空三軍聯(lián)合研制新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：NAVSTAR/GPS。 G PS 系統(tǒng)包括三大部分：空間部分 — GPS 衛(wèi)星星座，地面控制部分 — 地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶設(shè)備部分 — GPS 信號(hào)接收機(jī)。 （ 1） GPS 衛(wèi)星星座：由 21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆在軌備用衛(wèi)星組成 GPS 衛(wèi)星星座，記作（ 21+3） GPS 星座。 24 顆衛(wèi)星均勻分布在 6 個(gè)軌道平面內(nèi)，衛(wèi)星高度為 20200km，軌道傾角為 55 度，衛(wèi)星運(yùn)行周期為 11 小時(shí) 58 分（恒星時(shí) 12 小時(shí)），載波頻率為 MHz和 MHz。 （ 2）地面監(jiān)控系統(tǒng)：包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。作用：監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星運(yùn)行，編算衛(wèi)星星歷（導(dǎo)航電文），保持系統(tǒng)時(shí)間。 （ 3） GPS 信號(hào)接收機(jī)：任務(wù)是能夠捕獲到一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的 GPS 信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS 信號(hào)從衛(wèi)星到接受機(jī)天線的傳播時(shí)間。 GPS 的特點(diǎn) GPS 系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： （ 1）定位精度高； （ 2）觀測(cè)時(shí)間短； （ 3）測(cè)站間無需通視； （ 4）可提供三維坐標(biāo)； （ 5）操作簡(jiǎn)便； （ 6）全天候工作； （ 7）功能多，應(yīng)用廣。 GPS 應(yīng)用廣泛，可以進(jìn)行海陸空的導(dǎo)航，導(dǎo)彈的制導(dǎo)，大地測(cè)量和工程測(cè)量的精密定第二章 RTK 技術(shù)的基本原理及應(yīng)用 2 位，時(shí)間的傳遞和速度的測(cè)量等。 RTK 技術(shù)的興起 隨著通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，更精確、更有效的定位方式層出不窮，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù) (Real Time Kinematic,簡(jiǎn)稱 RTK)就是其中比較有代表性的技術(shù)之一。 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本思想是在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái) GPS 接收機(jī)， 對(duì)所有可見 GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)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(cè)站。在用戶站上， GPS 接收機(jī)在接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)的計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。 RTK 技術(shù)始于 20 世紀(jì) 90 年代初，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，它的技術(shù)已趨于成熟，并以其實(shí)時(shí)、高效的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量、地形測(cè)圖、工程測(cè)量等實(shí)際生產(chǎn)中，并且受到測(cè)繪人士的熱烈歡迎。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)很多單位都配置了 RTK 接收機(jī)。 3 第二章 RTK 技術(shù)的基本原理及應(yīng)用 RTK 技術(shù)測(cè)量的基本原理 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) (Real Time Kinematic一 RTK)測(cè)量系統(tǒng)，是 GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)，傳輸技術(shù)相結(jié)合，而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。是 GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破。 RTK測(cè)量技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分 GPS(RTD GPS)測(cè)量技術(shù) ， 我們知道， GPS測(cè)量工作的模式有多種，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位等。但是，利用這些測(cè)量模式，如果不與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，其定位結(jié)果均需通過觀測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)后處理而獲 得。由于觀測(cè)數(shù)據(jù)需在測(cè)后處理，所以上述各種測(cè)量模式，不僅無法實(shí)時(shí)地給出觀測(cè)站的定位結(jié)果，而且也無法對(duì)基準(zhǔn)站和用戶站觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢核，因而難以避免在數(shù)據(jù)后處理中發(fā)現(xiàn)不合格的觀測(cè)成果，需要進(jìn)行返工重測(cè)的情況。過去解決這一問題的措施，主要是延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，以獲取大量的多余觀測(cè)量來保障測(cè)量結(jié)果的可靠性。但這樣以來，便顯著地降低了 GPS測(cè)量工作的效率。 圖 11 RTK原理示意圖 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本原理，如圖 11所示。在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái) GPS接收機(jī) ， 對(duì)所有 可見 GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)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(cè)站。在用戶站上， GPS接收機(jī)在接收 GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)， 第二章 RTK 技術(shù)的基本原理及應(yīng)用 4 通過無線電傳輸設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)，其精度可達(dá)到厘米級(jí)。這樣通過實(shí)時(shí)計(jì)算的定位結(jié)果，便可監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站與用戶站觀測(cè)結(jié)果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，從而可實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，以減少冗余觀測(cè)，縮短觀測(cè)時(shí)間。 RTK 系統(tǒng)的基本組成 RTK技術(shù)就是動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)定位 技術(shù)，它已經(jīng)在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為了工程上不可缺少的一項(xiàng)新技術(shù)了。 RTK測(cè)量系統(tǒng)的 組 成 RTK測(cè)量系統(tǒng)主要由 GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。 (1)GPS接收設(shè)備 在基準(zhǔn)站和用戶站上，分別設(shè)置雙頻 GPS接收機(jī)。由于雙頻觀測(cè)值不僅精度高，而且有利于快速準(zhǔn)確地解算整周未知數(shù)。當(dāng)基準(zhǔn)站為多用戶服務(wù)時(shí)，其接收機(jī)的采樣率應(yīng)與用戶接收機(jī)采用率最高的相一致。 (2)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備也稱數(shù)據(jù)鏈，由基準(zhǔn)站的無線電發(fā)射臺(tái)與用戶站的接收機(jī)組成 ， 其頻率和功率的選擇主要取決于用戶站與基準(zhǔn)站的距離 、環(huán)境質(zhì)量、數(shù)據(jù)的傳輸速度。 (3)軟件系統(tǒng) 支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和功能，對(duì)于保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的可行 性、測(cè)量結(jié)果的可靠性和精確性，具有決定性意義。 RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及誤差來源 RTK技術(shù)有著方便快捷的特點(diǎn)，但是毫無疑問的是利用 RTK測(cè)量的成果也是存在著誤差的，導(dǎo)致誤差的原因很多，我們?cè)趯?shí)踐當(dāng)中要先熟知這些誤差的來源，了解減小誤差的方法，從而使我們得到的測(cè)量成果更加精確。 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 工作效率高。在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的 RTK設(shè)站一次即可測(cè)完 4km半徑的測(cè)區(qū)．大 5 大 減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的設(shè)站次數(shù)，移動(dòng)站一人操作即可，勞動(dòng)強(qiáng)度低，作業(yè)速度快，提高了工作效率。定位精度高。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 4km)， RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到 cm級(jí)。 全天候作業(yè)。 RTK測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”。因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比， RTK測(cè)量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制 小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來難于開展作業(yè)的地區(qū)，只要滿足 RTK的基本工作條件，它也能進(jìn)行快速的高精度定位，使測(cè)量工作變得更容易 更輕松。 RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。 RTK可進(jìn)行多種測(cè)量?jī)?nèi)、外業(yè)工作。移動(dòng)站利用軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少了輔助測(cè)量工作和人為誤差，保證了作業(yè)精度。 操作簡(jiǎn)單，易于使用?，F(xiàn)在的儀器一般都提供中文菜單，只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可方便地獲得三維坐標(biāo)。數(shù)據(jù)輸