论文部分内容阅读
摘 要：比较了网络RTK技术和全站仪的工作原理和基本流程，展望了基于动态网络移动参考站的网络RTK技术在勘测这方面的应用前景。
关键词：RTK；GPS；勘测定界
一、RTK系统组成
GPS连续运行卫星定位服务综合系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成；各基准站与数据处理中心间通过数据传输一同连接成一体，形成专用网络。RTK为实时动态测量技术，利用卫星发射的两个载波L1（1575.42MHZ）和L2（1227.60MHZ），以载波相位测量为根据的实时差分测量技术。一般情况下，有一个基准站和一个以上的流动站。基准站可设在已知点也可在未知点上，利用求测的WGS--84坐标和已知的地方坐标可求出坐标转换的参数，在求得转换参数后，利用基准站时时测得站点坐标信息于流动站测得的时时坐标信息，两站之间的基线向量来求出流动站的时时坐标。在后续测量中，求未知点时可直接得到地方坐标系中的坐标。在不同的RTK品牌设备中求解的要求略有不同。
（一）基准站功能
基准站网负责采集GPS卫星观测数据并输送至数据处理中心，同事提供系统完好性监测服务。基准站是系统的数据源，用于实时对卫星信号进行捕获、跟踪、记录和传输。
数据处理中心是连续运行卫星定位服务综合系统的核心单元；也是高精度实时动态定位得以实现的关键；数据播发系统通过移动网络、UHF电台等形式向用户播发定位导航数据。
（二）用户应用系统
用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统；流动站是系统的用户部分，通过获取的网络差分改正数据；流动站主要有GPS接收机和移动通讯设备组成。
（三）RTK的基本原理
RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。实时动态测量的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。
目前国际上主流的网络RTK技术；系统通过GPS基准站网络建立各种误差模型，然后根据流动站的具体位置虚拟出流动站附近一“虚拟”基准站的改正数据；通过无线通讯链路（GSM/GPRS或CDMA）将改正数据播发给流动站用户，流动站用户在此基础上进行RTK作业。网络中的各固定基准站通过双频GPS接收机获取卫星载波相位、伪距等观测量，并通过实时地将原始数据上传到控制中心。控制中心按照流动站使用的无线通讯将虚拟参考值的数据原路发回（RTCM或CMR+）。流动站可按照常规RTK的原理进行超短基线的常规RTK模式作业。并获得厘米级的测量精度。
二、RTK实际操作
在作业工作前：首先将基准站GPS接收机安置在测区大致中间部分开阔的地方，架设在已知控制点或者未知点均都可以，基准站可架设在已知点或未知点上，必须满足一些要求：高度角在15度以上开阔，无大型建筑物，无电磁波干扰等。这样有助于卫星接收信号。架设基准站、设置好GPS主机网络工作模式，打开手簿软件、新建项目、设置坐标系统参数、连接基准站、设置好基准站参数，使基准站发射差分信号，再将其与基准站断开连接，再选择连接GPS，连接移动站，设置移动站和基准站模式相同，使得移动站接收到基准站的差分数据，并达到窄带固定解。移动站要到测区已知控制点上测量出窄带固定解状态下的已知点原始坐标。
三、RTK优势
相对于GPS静态测量，RTK测量更容易出错，因此在实际作业中，应该加强检核，进行RTK质量控制。目前常用的方法列举以下几种。
（一）已知点检核比较法
此方法要求测区内具有一定数量的已知控制点，它们中一部分参与测区转换参数的计算，另一部分用作RTK测量的检核点。在使用新求出的转换参数测定待定点之前，要先测出若干个检核控制点的坐标，以便检核转换参数的可靠性，发现问题及时采取改正措施。
（二）快速静态比较法
此方法是在進行RTK观测的同时，对某些RTK点再进行一次快速静态观测，事后对这些点的RTK成果和快速静态成果进行比较分析。通过两种作业模式的比较，来检查RTK动态初始化的可靠性以及数据链的稳定性，从而检查RTK成果是否有质量问题。
（三）复测比较法
此方法是在每次建立基准站后，先复测前一基准站上已测过的RTK点1—3个，并现场比较其成果，确认没有问题以后，才进行新的RTK观测。或是在每次重新初始化成功后，先复测附近已测过的RTK点1—3个，现场比较其成果，确认初始化没有问题以后，才进行新的RTK观测。如果附近有其他已知点，也可以在这些点上进行复测比较。
距基准站5km以内坐标差值小于1cm，高程差值小于2cm；5km—10km范围内坐标差值小于2cm，高程差值小于5cm。坐标差主要表现在RTK作业时，天线杆是否精确对中方面，高程差在10km以外则差值明显增大，一般一个基准站支持5km—7km的范围，这个范围内的RTK高程是可以达到等外水准要求的。由此说明RTK观测成果的质量是可靠的，在高速公路测量中坐标和高程精度是可以满足相应要求。故流动站应在基准站控制转换范围以内，每次观测前应先对已知点或已测点进行检测，直到满足精度要求后再继续测量。再采集碎步点是保证RTK在固定时才能进行测量精度才能保证。
经验证本测区转换参数是可靠的，实际工作中采取已知点检校法和复测比较法控制成果质量，即每次架设基准站后重测1—3个测量点，遇到已知点则检校已知点，确保每次测量成果的正确性。实践表明，已知点检校法和复测比较法具有实时性且方便快捷、更具实用性。
参考文献：
[1]孔祥云，郭际明，刘宗泉.大地测量学基础（第二版）.武汉：武汉大学出版社，2005.
[2]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2005.
[3]孔祥元，梅是义.控制测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2001.
[4]国家测绘局.全球定位系统（GPS）测量规范GB/T·18314[S].北京：测绘出版社，2009.
作者简介：
张宏植（1994—），男，土家族，湖南怀化人，邵阳学院本科在读，专业方向：测绘工程。
关键词：RTK；GPS；勘测定界
一、RTK系统组成
GPS连续运行卫星定位服务综合系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成；各基准站与数据处理中心间通过数据传输一同连接成一体，形成专用网络。RTK为实时动态测量技术，利用卫星发射的两个载波L1（1575.42MHZ）和L2（1227.60MHZ），以载波相位测量为根据的实时差分测量技术。一般情况下，有一个基准站和一个以上的流动站。基准站可设在已知点也可在未知点上，利用求测的WGS--84坐标和已知的地方坐标可求出坐标转换的参数，在求得转换参数后，利用基准站时时测得站点坐标信息于流动站测得的时时坐标信息，两站之间的基线向量来求出流动站的时时坐标。在后续测量中，求未知点时可直接得到地方坐标系中的坐标。在不同的RTK品牌设备中求解的要求略有不同。
（一）基准站功能
基准站网负责采集GPS卫星观测数据并输送至数据处理中心，同事提供系统完好性监测服务。基准站是系统的数据源，用于实时对卫星信号进行捕获、跟踪、记录和传输。
数据处理中心是连续运行卫星定位服务综合系统的核心单元；也是高精度实时动态定位得以实现的关键；数据播发系统通过移动网络、UHF电台等形式向用户播发定位导航数据。
（二）用户应用系统
用户信息接收系统、网络型RTK定位系统、事后和快速精密定位系统；流动站是系统的用户部分，通过获取的网络差分改正数据；流动站主要有GPS接收机和移动通讯设备组成。
（三）RTK的基本原理
RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。实时动态测量的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。
目前国际上主流的网络RTK技术；系统通过GPS基准站网络建立各种误差模型，然后根据流动站的具体位置虚拟出流动站附近一“虚拟”基准站的改正数据；通过无线通讯链路（GSM/GPRS或CDMA）将改正数据播发给流动站用户，流动站用户在此基础上进行RTK作业。网络中的各固定基准站通过双频GPS接收机获取卫星载波相位、伪距等观测量，并通过实时地将原始数据上传到控制中心。控制中心按照流动站使用的无线通讯将虚拟参考值的数据原路发回（RTCM或CMR+）。流动站可按照常规RTK的原理进行超短基线的常规RTK模式作业。并获得厘米级的测量精度。
二、RTK实际操作
在作业工作前：首先将基准站GPS接收机安置在测区大致中间部分开阔的地方，架设在已知控制点或者未知点均都可以，基准站可架设在已知点或未知点上，必须满足一些要求：高度角在15度以上开阔，无大型建筑物，无电磁波干扰等。这样有助于卫星接收信号。架设基准站、设置好GPS主机网络工作模式，打开手簿软件、新建项目、设置坐标系统参数、连接基准站、设置好基准站参数，使基准站发射差分信号，再将其与基准站断开连接，再选择连接GPS，连接移动站，设置移动站和基准站模式相同，使得移动站接收到基准站的差分数据，并达到窄带固定解。移动站要到测区已知控制点上测量出窄带固定解状态下的已知点原始坐标。
三、RTK优势
相对于GPS静态测量，RTK测量更容易出错，因此在实际作业中，应该加强检核，进行RTK质量控制。目前常用的方法列举以下几种。
（一）已知点检核比较法
此方法要求测区内具有一定数量的已知控制点，它们中一部分参与测区转换参数的计算，另一部分用作RTK测量的检核点。在使用新求出的转换参数测定待定点之前，要先测出若干个检核控制点的坐标，以便检核转换参数的可靠性，发现问题及时采取改正措施。
（二）快速静态比较法
此方法是在進行RTK观测的同时，对某些RTK点再进行一次快速静态观测，事后对这些点的RTK成果和快速静态成果进行比较分析。通过两种作业模式的比较，来检查RTK动态初始化的可靠性以及数据链的稳定性，从而检查RTK成果是否有质量问题。
（三）复测比较法
此方法是在每次建立基准站后，先复测前一基准站上已测过的RTK点1—3个，并现场比较其成果，确认没有问题以后，才进行新的RTK观测。或是在每次重新初始化成功后，先复测附近已测过的RTK点1—3个，现场比较其成果，确认初始化没有问题以后，才进行新的RTK观测。如果附近有其他已知点，也可以在这些点上进行复测比较。
距基准站5km以内坐标差值小于1cm，高程差值小于2cm；5km—10km范围内坐标差值小于2cm，高程差值小于5cm。坐标差主要表现在RTK作业时，天线杆是否精确对中方面，高程差在10km以外则差值明显增大，一般一个基准站支持5km—7km的范围，这个范围内的RTK高程是可以达到等外水准要求的。由此说明RTK观测成果的质量是可靠的，在高速公路测量中坐标和高程精度是可以满足相应要求。故流动站应在基准站控制转换范围以内，每次观测前应先对已知点或已测点进行检测，直到满足精度要求后再继续测量。再采集碎步点是保证RTK在固定时才能进行测量精度才能保证。
经验证本测区转换参数是可靠的，实际工作中采取已知点检校法和复测比较法控制成果质量，即每次架设基准站后重测1—3个测量点，遇到已知点则检校已知点，确保每次测量成果的正确性。实践表明，已知点检校法和复测比较法具有实时性且方便快捷、更具实用性。
参考文献：
[1]孔祥云，郭际明，刘宗泉.大地测量学基础（第二版）.武汉：武汉大学出版社，2005.
[2]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2005.
[3]孔祥元，梅是义.控制测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2001.
[4]国家测绘局.全球定位系统（GPS）测量规范GB/T·18314[S].北京：测绘出版社，2009.
作者简介：
张宏植（1994—），男，土家族，湖南怀化人，邵阳学院本科在读，专业方向：测绘工程。