RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)劣

陳 頔

（安徽省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，安徽宿州234000）

RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)劣

陳 頔*

（安徽省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，安徽宿州234000）

RTK技術(shù)是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合,是GPS測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。闡述了RTK的含義、系統(tǒng)的組成,對(duì)RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足進(jìn)行了分析、總結(jié),同時(shí)提出了一些具體的解決辦法與質(zhì)量控制措施。

RTK技術(shù)；優(yōu)劣分析；測(cè)量原理

1 概述

RTK測(cè)量技術(shù)集合了GPS衛(wèi)星定位、快速解算、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸、快速跟蹤等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于全國(guó)許多個(gè)領(lǐng)域，像鐵路、公路、建筑、水利、石油等，主要因?yàn)槠錅y(cè)量模式和測(cè)量速度、精度比以往的測(cè)量方式有了很大的變革。筆者近幾年在太中銀鐵路、天津空港道路放線、建筑界址測(cè)量等工程項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)RTK技術(shù)有了一些經(jīng)驗(yàn)和心得，下面就其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)劣性作簡(jiǎn)要分析。

2 RTK技術(shù)的測(cè)量原理

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測(cè)量技術(shù)，其基本原理是：基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測(cè)量的載波相位觀測(cè)值、偽距觀測(cè)值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無(wú)線電傳送給運(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站，在流動(dòng)站通過(guò)無(wú)線電接收基準(zhǔn)站所發(fā)射的信息，將載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理，得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站基線向量（ΔX、ΔY、ΔZ）；基線向量加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)得到流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)x，y和海拔高h(yuǎn)。

3 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒(méi)有誤差積累。只要滿足RTK基本作業(yè)條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。

（2）測(cè)量速度快，作業(yè)效率高。在一般的地形地勢(shì)下，RTK設(shè)站一次即可測(cè)完5km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量作業(yè)所需控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的搬站次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即可測(cè)得一點(diǎn)坐標(biāo)，測(cè)量速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，大大節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。

（3）RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測(cè)繪的內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，外業(yè)數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，稍加處理即可，同時(shí)使輔助測(cè)量工作大大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

（4）降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間通視，只要滿足“電磁波通視”，因此，和傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小。在傳統(tǒng)測(cè)量方法看來(lái)由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本作業(yè)條件，它能輕松地進(jìn)行快速的高精度的測(cè)量作業(yè)。

（5）操作簡(jiǎn)便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。只要在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以邊走邊獲取測(cè)量成果或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。能方便地與計(jì)算機(jī)或其他測(cè)量?jī)x器通信，數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)。儀器操作、手簿軟件的使用簡(jiǎn)單易學(xué)。

4 RTK的不足及其解決辦法

（1）受衛(wèi)星狀況限制。在一些時(shí)段，測(cè)區(qū)不能很好地被衛(wèi)星覆蓋，容易產(chǎn)生假值。在高山峽谷深處及密集森林區(qū)，城市高樓密集區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)被遮擋時(shí)間較長(zhǎng)，使一天中可作業(yè)時(shí)間受到限制。產(chǎn)生假值問(wèn)題采用RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時(shí)間受限制可通過(guò)查看星歷預(yù)報(bào)，選擇作業(yè)時(shí)間來(lái)解決，必要時(shí)可輔以其他測(cè)量方法。

（2）天空環(huán)境的影響。白天中午，受電離層干擾比較大，共用衛(wèi)星數(shù)量少，有時(shí)接收不到5顆衛(wèi)星，造成初始化時(shí)間比較長(zhǎng)甚至不能初始化，也就無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。在天津郊區(qū)，我們做過(guò)試驗(yàn)，在同樣的條件和同樣的地點(diǎn)上進(jìn)行RTK測(cè)量，上午11點(diǎn)之前和下午2點(diǎn)之后，RTK測(cè)量結(jié)果快而準(zhǔn)，而中午時(shí)分，很難進(jìn)行RTK測(cè)量。這點(diǎn)可見選擇作業(yè)時(shí)段的重要性，選擇雙頻機(jī)型也可消弱電離層的影響。

（3）初始化能力和所需時(shí)間問(wèn)題。在山區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等測(cè)量作業(yè)時(shí)，GPS衛(wèi)星信號(hào)被遮擋情況多，容易造成信號(hào)失鎖，采用RTK測(cè)量時(shí)有時(shí)需要經(jīng)常重新初始化。這樣測(cè)量的精度和效率都受到很大影響。解決這類問(wèn)題的辦法主要是選用初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的RTK機(jī)型（TRIMBLE、LEICA等）。

（4）數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問(wèn)題。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸容易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號(hào)源的干擾，在傳輸過(guò)程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)測(cè)量精度和作業(yè)半徑。在地形起伏比較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號(hào)也會(huì)受到限制。另外，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過(guò)一定距離（一般為幾公里，每種機(jī)型在不同的環(huán)境又各不相同）時(shí)，測(cè)量結(jié)果誤差超限，所以RTK的實(shí)際作業(yè)半徑比標(biāo)稱半徑要小很多，工程實(shí)踐證明了這一點(diǎn)。解決這類問(wèn)題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)中央的最高點(diǎn)上，在環(huán)境不良地段增設(shè)一些控制點(diǎn)。

（5）穩(wěn)定性問(wèn)題。目前，RTK測(cè)量的穩(wěn)定性不及全站儀，這是由于RTK較容易受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況、多路徑效應(yīng)影響的緣故。不同質(zhì)量的RTK系統(tǒng)，其穩(wěn)定性差別較大。要解決此類問(wèn)題，首先要選用精度和穩(wěn)定性都較好的高質(zhì)量機(jī)型，然后加強(qiáng)RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制。

此外，還有天線相位中心位置誤差、高程異常、電臺(tái)電量不足等問(wèn)題，都需要在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中加以注意，采取有效的保證措施。

5 RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制

研究和實(shí)際應(yīng)用都表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%～99%，RTK比GPS靜態(tài)測(cè)量還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。盡管通過(guò)一些辦法很大程度上彌補(bǔ)了一些不足之處，但和GPS靜態(tài)測(cè)量相比，RTK測(cè)量更容易出錯(cuò)，在實(shí)際應(yīng)用中必須進(jìn)行質(zhì)量控制。其質(zhì)量控制的方法主要有：

（1）已知點(diǎn)檢核比較法：即在布測(cè)控制網(wǎng)時(shí)，用靜態(tài)GPS、全站儀、水準(zhǔn)儀多測(cè)出一些控制點(diǎn)（GPS點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)），然后用RTK測(cè)量出這些控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即采取措施改正。

（2）重測(cè)檢核比較法：每次初始化成功后，先重測(cè)2～3個(gè)已測(cè)過(guò)的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行RTK測(cè)量。

這兩種方法中，盡管已知點(diǎn)檢核比較法最可靠，但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的，所以在沒(méi)有控制點(diǎn)的地方需要用重測(cè)檢核比較法來(lái)檢驗(yàn)測(cè)量成果。除此之外，還可以采用電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法進(jìn)行質(zhì)量控制。實(shí)踐證明，采用這幾種方法進(jìn)行質(zhì)量控制，確實(shí)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，收到很好的效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述分析和總結(jié)，RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中有很多好的方面，同時(shí)又存在著一些技術(shù)限制。我們只要了解到它的劣勢(shì)所在，采用適宜的解決辦法就能夠把有益于實(shí)際生產(chǎn)的技術(shù)帶到工程應(yīng)用中來(lái)。同時(shí)通過(guò)良好的質(zhì)量控制方法和優(yōu)化作業(yè)方法，使RTK技術(shù)的應(yīng)用效果更加良好。

[1]謝世杰，奚有根.RTK的特點(diǎn)與誤差分析[J].測(cè)繪工程，2002：34-37.

[2]嚴(yán)立剛.談RTK在城市測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009.

[3]GB/T18314-2009全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范[S].

P228.4

B

1004-5716(2015)10-0137-02

2014-10-29

陳頔（1991-），男（漢族），安徽宿州人，助理工程師，現(xiàn)從事測(cè)量專業(yè)技術(shù)工作。