RTK基礎(chǔ)知識解析

1、RTK基礎(chǔ)知識RTK作為現(xiàn)代化測M中的測繪儀器，已經(jīng)非常普及.RTK在測M中的優(yōu)越性也是不言而喻.為了能讓RTK的優(yōu)越性能在使用中充分的發(fā)揮出來，為了能讓RTK使用人員能靈活的應(yīng)用RTK，我認(rèn)為RTK使用人員必須了解以下的基本知識：1. GPS的概念及組成GPS(GlobalPositioningSystem)即全球定位系統(tǒng)，是由美國建立的一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航定位和測速；另外，利用該系統(tǒng)，用戶還能夠進(jìn)行高精度的時(shí)間傳遞和高精度的精密定位。GPS計(jì)劃始于1973年，已于1994年進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)(FOC2)。GPS的整個(gè)系統(tǒng)由空間

2、部分、地面控制部分和用戶部分所組成：空間部分GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成，這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)的備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°的軌道上繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12恒星時(shí)。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進(jìn)行工作的。控制部分GPS的控制部分由分布在全球的由若干個(gè)跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成，根據(jù)其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站有一個(gè)，位于美國克羅拉多(Colorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地，它的作用是根據(jù)

3、各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)，它還對衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度備用衛(wèi)星，替代失效的工作衛(wèi)星工作；另外，主控站也具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站有五個(gè)，除了主控站外，其它四個(gè)分別位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(DiegoGarcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)，監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)；注入站有三個(gè)，它們分別位于阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(DiegoGarcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)，注入站的作用

4、是將主控站計(jì)算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去用戶部分它的作用GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)氣象儀器等所組成。是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號，利用這些信號進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。以上這三個(gè)部分共同組成了一個(gè)完整的GPS系統(tǒng)。2. GPS發(fā)射的信號GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60HMz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號，這些信號主要有：C/A碼C/A碼又被稱為粗捕獲碼，它

5、被調(diào)制在L1載波上，是1MHz的偽隨機(jī)噪聲碼（PRN碼），其碼長為1023位（周期為1ms）。由于每顆衛(wèi)星的C/A碼都不一樣，因此，我們經(jīng)常用它們的PRN號來區(qū)分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信號。P碼P碼又被稱為精碼，它被調(diào)制在L1和L2載波上，是10MHz的偽隨機(jī)噪聲碼，其周期為七天。在實(shí)施AS時(shí)，P碼與W碼進(jìn)行模二相加生成保密的Y碼，此時(shí)，一般用戶無法利用P碼來進(jìn)行導(dǎo)航定位。Y碼見P碼。導(dǎo)航信息導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1載波上，其信號頻率為50Hz，包含有GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一些系統(tǒng)參數(shù)。用戶一般需要利用此導(dǎo)航信息來計(jì)算某一時(shí)刻GPS衛(wèi)星在地

6、球軌道上的位置，導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷。3. GPS定位的原理GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測點(diǎn)的位置。如下圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測定GPS信號到程式：達(dá)接收機(jī)的時(shí)間At,再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方衛(wèi)星2衛(wèi)星3區(qū)沙fe-z）2P舛c（陶-佻八2（密-呼2P令c（仇皿K伽及+-疔+（24?可州C（佻上述四個(gè)方程式中待測點(diǎn)坐標(biāo)x、y、z和Vto為未知參數(shù)，其中di=cAti（i=1、2、3、4）。di（i=1、2、3、4）分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接

7、收機(jī)之間的距離。Ati（i=1、2、3、4）分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。c為GPS信號的傳播速度（即光速）四個(gè)方程式中各個(gè)參數(shù)意義如下：x、y、z為待測點(diǎn)坐標(biāo)的空間宜角坐標(biāo)。坐標(biāo),xi、yi、zi（i=1、2、3、4）分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時(shí)刻的空間宜角可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。Vti（i=1、2、3、4）分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。Vto為接收機(jī)的鐘差。由以上四個(gè)方程即可解算出待測點(diǎn)的坐標(biāo)x、V、z和接收機(jī)的鐘差Vto。目前GPS系統(tǒng)提供的定位精度是優(yōu)于10米，而為得到更高的定位精度，我們通常采用差分

8、GPS技術(shù):將一臺GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。差分GPS分為兩大類：偽距差分和載波相位差分。中國3S專業(yè)站1. 偽距差分原理這是應(yīng)用最廣的一種差分。在基準(zhǔn)站上，觀測所有衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo)，求出每顆衛(wèi)星每一時(shí)刻到基準(zhǔn)站的真實(shí)距離。再與測得的偽距比較，得出偽距改正數(shù)，將其傳輸至用戶接收機(jī)，提高定位精度。這種差分，能得到米級定位精度，如沿海廣泛使用的信標(biāo)差分”2. 載波相位差分原理

9、載波相位差分技術(shù)又稱RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分可使定位精度達(dá)到厘米級。大量應(yīng)用于動(dòng)態(tài)需要高精度位置的領(lǐng)域。4.GPS定位的誤差源我們在利用GPS進(jìn)行定位時(shí)，會(huì)受到各種各樣因素的影響。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類：一、與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素1.SA政策美國政府從其國家利益出發(fā)，通過降低廣播星歷精度（技術(shù)）、在GPS基準(zhǔn)信號中加入高頻抖動(dòng)（技術(shù)）等方法，人為降低普通用戶利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)的精度。2.衛(wèi)星星歷誤差在進(jìn)行GPS定位時(shí)，計(jì)算在某時(shí)刻

10、GPS衛(wèi)星位置所需的衛(wèi)星軌道參數(shù)是通過各種類型的星歷提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計(jì)算出的衛(wèi)星位置都會(huì)與其真實(shí)位置有所差異，這就是所謂的星歷誤差。心之間的差稱為電離層稱為對流層GPS 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之間的誤差。衛(wèi)星鐘差是GPS衛(wèi)星上所安裝的原子鐘的鐘面時(shí)與4.衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差是GPS衛(wèi)星上信號發(fā)射天線的標(biāo)稱相位中心與其真實(shí)相位中異。二、與傳播途徑有關(guān)的因素1. 電離層延遲由于地球周圍的電離層對電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號的傳播速度發(fā)生變化，這種變化延遲。電磁波所受電離層折射的影響與電磁波的頻率以及電磁波傳播途徑上電子總含量有關(guān)。2. 對流層延遲由于地

11、球周圍的對流層對電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號的傳播速度發(fā)生變化，這種變化延遲。電磁波所受對流層折射的影響與電磁波傳播途徑上的溫度、濕度和氣壓有關(guān)。3. 多路徑效應(yīng)由于接收機(jī)周圍環(huán)境的影響，使得接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星信號中還包含有各種反射和折射信號的影響，這就是所謂的多路徑效應(yīng)、與接收機(jī)有關(guān)的因素1. 接收機(jī)鐘差接收機(jī)鐘差是GPS接收機(jī)所使用的鐘的鐘面時(shí)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的差異。2. 接收機(jī)天線相位中心偏差接收機(jī)天線相位中心偏差是GPS接收機(jī)天線的標(biāo)稱相位中心與其真實(shí)的相位中心之間的差異。3. 接收機(jī)軟件和硬件造成的誤差在進(jìn)行GPS定位時(shí)，定位結(jié)果還會(huì)受到諸如處理與控制軟件和硬件等的影響。四、

12、其它1. GPS控制部分人為或計(jì)算機(jī)造成的影響由于GPS控制部分的問題或用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)引入的誤差等。2. 數(shù)據(jù)處理軟件的影響數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對定位結(jié)果的影響。5.GPS測量中坐標(biāo)系統(tǒng)、坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換過程引用：摘要：GPS在測量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，本文介紹將GPS所采集到的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成工程所需的坐標(biāo)的過程。關(guān)鍵詞：GPS坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換一、概述GPS及其應(yīng)用GPS即全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)是美國從本世紀(jì)70年*始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)經(jīng)過二十多年的發(fā)展

13、，已成為在航空、航天、軍事、交通運(yùn)輸、資源勘探、通信氣象等所有的領(lǐng)域中一種被廣泛采用的系統(tǒng)。我國測繪部門使用GPS也近十年了，它最初主要用于高精度大地測量和控制測量，建立各種類型和等級的測量控制網(wǎng)，現(xiàn)在它除了繼續(xù)在這些領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用外還在測量領(lǐng)域的其它方面得到充分的應(yīng)用，如用于各種類型的工程測量、變形觀測、航空攝影測量、海洋測量和地理信息系統(tǒng)中地理數(shù)據(jù)的采集等。GPS以測量精度高；操作簡便，儀器體積小，便于攜帶；全天候操作；觀測點(diǎn)之間無須通視；測量結(jié)果統(tǒng)一在WGS84坐標(biāo)下，信息自動(dòng)接收、存儲(chǔ)，減少繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測繪工作者的信賴。、GPS測量常用的坐標(biāo)系統(tǒng)1

14、.WGS-84坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系是目前GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的全稱是WorldGeodicalSystem-84（世界大地坐標(biāo)系-84），它是一個(gè)地心地固坐標(biāo)系統(tǒng)。WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)由美國國防部制圖局建立，于1987年取代了當(dāng)時(shí)GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)一WGS-72坐標(biāo)系統(tǒng)而成為GPS的所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向，X軸指向BIH1984.0的啟始子午面和赤道的交點(diǎn)，丫軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。采用橢球參數(shù)為：a=6378137mf=1/298

15、.2572235632.1954年北京坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系是我國目前廣泛采用的大地測量坐標(biāo)系，是一種參心坐標(biāo)系統(tǒng)。該坐標(biāo)系源自于原蘇聯(lián)采用過的1942年普爾科夫坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球，該橢球的參數(shù)為：a=6378245mf=1/298.3.我國地形圖上的平面坐標(biāo)位置都是以這個(gè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)推算的。3.地方坐標(biāo)系（任意獨(dú)立坐標(biāo)系）在我們測量過程中時(shí)常會(huì)遇到的如一些某城市坐標(biāo)系、某城建坐標(biāo)系、某港口坐標(biāo)系等，或我們自己為了測量方便而臨時(shí)建立的獨(dú)立坐標(biāo)系。、坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換在工程應(yīng)用中使用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)是WGS-84坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，而目前我們測量成果普遍使用的是

16、以1954年北京坐標(biāo)系或是地方（任意）獨(dú)立坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。因此必須將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到BJ-54坐標(biāo)系或地方（任意）獨(dú)立坐標(biāo)系。目前一般采用布爾莎公式（七參數(shù)法）完成WGS-84坐標(biāo)系到北京54坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，得到北京54坐標(biāo)數(shù)據(jù)。XBJ54=XWGS84+KXWGS84+X+YWGS網(wǎng)Z"/p"-ZWGS蹲Y"/p"YBJ54=YWGS84+KYWGS84+Y-XWGS8g!Z"/p"+ZWGS84X"/p"ZBJ54=ZWGS84+KZWGS84+AZ+XWGS84Y"/p"-ZW

17、GS蹲X"/p"四、坐標(biāo)系的變換同一坐標(biāo)系統(tǒng)下坐標(biāo)有多種不同的表現(xiàn)形式，一種形式實(shí)際上就是一種坐標(biāo)系。如空間直角坐標(biāo)系（X,Y,Z）、大地坐標(biāo)系（B,L）、平面宜角坐標(biāo)（x,y）等。通過坐標(biāo)統(tǒng)的轉(zhuǎn)換我們得到了BJ54坐標(biāo)系統(tǒng)下的空間直角坐標(biāo)，我們還須在BJ54坐標(biāo)系統(tǒng)下再進(jìn)行各種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，直至得到工程所需的坐標(biāo)。1. 將空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo)系，得到大地坐標(biāo)（B，L）:L=arctan（Y/X）B=arctan（Z+Ne2sinB）/（X2+Y2）0.5H=（X2+Y2）0.5sinB-N用上式采用迭代法求出大地坐標(biāo)（B，L）2. 將大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成高斯坐標(biāo)系，得

18、到高斯坐標(biāo)（x，y）按高斯投影的方法求得高斯坐標(biāo)，x=F1（B，L），y=F2（B，L）3. 將高斯坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成任意獨(dú)立坐標(biāo)系，得到獨(dú)立坐標(biāo)（x'，y'）在小范圍內(nèi)測量，我們可以將地面當(dāng)作平面，用簡單的旋轉(zhuǎn)、平移便可將高斯坐標(biāo)換成工程中所采用坐標(biāo)系的坐標(biāo)（x'，y'）,x'=xcosa+ysinay'=ycosa-xsina五、小結(jié)由于GPS測量的種種優(yōu)點(diǎn)，GPS定位技術(shù)現(xiàn)已基本上取代了常規(guī)測量手段成為了主要的技術(shù)手段，市面上出現(xiàn)了許多轉(zhuǎn)換軟件和不同型號的GPS數(shù)據(jù)處理配套軟件（包含了怎樣將GPS測量中所得到的WGS-84轉(zhuǎn)換成工程中所須坐標(biāo)的功

19、能），萬變不離其宗，只要我們明白了WGS-84轉(zhuǎn)換到獨(dú)立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換過程，便可很容易的使用該軟件了，甚至可以自己編寫程序，將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)6. GPS高程測量一、高程系統(tǒng)1 、高程系統(tǒng)大地高（Hg）正常高/正高（Hr/hg）2 、大地高系統(tǒng)大地高系統(tǒng)是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點(diǎn)的大地高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的參考橢球的法線與參考橢球面的交點(diǎn)間的距離。大地高也稱為橢球高，大地高一般用符號H表示。大地高是一個(gè)純幾何量，不具有物理意義，同一個(gè)點(diǎn)，在不同的基準(zhǔn)下，具有不同的大地高。3、正圖系統(tǒng)正高系統(tǒng)是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點(diǎn)的正高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的鉛垂線與大地水

20、準(zhǔn)面的交點(diǎn)之間的距離，正高用符號hg表示。4 、正常高系統(tǒng)正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。某點(diǎn)的正常高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的鉛垂線與似大地水準(zhǔn)面的交點(diǎn)之間的距離，正常高用Hr表示。5、高程系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系Hr=H-rHg=H-hg二、GPS測高方法1、等值線圖法從高程異常圖或大地水準(zhǔn)面差距圖分別查出各點(diǎn)的高程異常或大地水準(zhǔn)面差距，然后分別采用下面兩式可計(jì)算出正常圖和正圖。在采用等值線圖法確定點(diǎn)的正常高和正高時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：1 1)注意等值線圖所適用的坐標(biāo)系統(tǒng)，在求解正常高或正高時(shí)，要采用相應(yīng)坐標(biāo)系統(tǒng)的大地高數(shù)據(jù)。2 2)采用等值線圖法確定正常高或正高，其結(jié)果的精度在很大程度上取

21、決于等值線圖的精度。3 、大地水準(zhǔn)面模型法地球模型法本質(zhì)上是一種數(shù)字化的等值線圖，目前國際上較常采用的地球模型有0SU91A等。不過可惜的是這些模型均不適合于我國。4 、擬合法(1) 基本原理所謂高程擬合法就是利用在范圍不大的區(qū)域中，高程異常具有一定的幾何相關(guān)性這一原理，采用數(shù)學(xué)方法，求解正高、正常高或高程異常(2) 注意事項(xiàng)-適用范圍上面介紹的高程擬合的方法，是一種純幾何的方法，因此，一般僅適用于高程異常變化較為平緩的地區(qū)（如平原地區(qū)），其擬合的準(zhǔn)確度可達(dá)到一個(gè)分米以內(nèi)。對于高程異常變化劇烈的地區(qū)（如山區(qū)），這種方法的準(zhǔn)確度有限，這主要是因?yàn)樵谶@些地區(qū)，高程異常的已知點(diǎn)很難將高程異常的特征表

22、示出來。- 選擇合適的高程異常已知點(diǎn)所謂高程異常的已知點(diǎn)的高程異常值一般是通過水準(zhǔn)測量測定正常高、通過GPS測量測定大地高后獲得的。在實(shí)際工作中，一般采用在水準(zhǔn)點(diǎn)上布設(shè)GPS點(diǎn)或?qū)PS點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測的方法來實(shí)現(xiàn)，為了獲得好的擬合結(jié)果要求采用數(shù)量盡量多的已知點(diǎn)，它們應(yīng)均勻分布，并且最好能夠?qū)⒄麄€(gè)GPS網(wǎng)包圍起來。- 高程異常已知點(diǎn)的數(shù)量若要用零次多項(xiàng)式進(jìn)行高程擬合時(shí)，要確定1個(gè)參數(shù)，因此，需要1個(gè)以上的已知點(diǎn)；若要采用一次多項(xiàng)式進(jìn)行高程擬合，要確定3個(gè)參數(shù)，需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)；若要采用二次多項(xiàng)式進(jìn)行高程擬合，要確定6個(gè)參數(shù)，則需要6個(gè)以上的已知點(diǎn)。- 分區(qū)擬合法若擬合區(qū)域較大，可采用分區(qū)擬合

23、的方法，即將整個(gè)GPS網(wǎng)劃分為若干區(qū)域，利用位于各個(gè)區(qū)域中的已知點(diǎn)分別擬合出該區(qū)域中的各點(diǎn)的高程異常值，從而確定出它們的正常高。下圖是一個(gè)分區(qū)擬合的示意圖，擬合分兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，以虛線為界，位于虛線上的已知點(diǎn)兩個(gè)區(qū)域都采用。7. RTK的工作原理和精度分析經(jīng)常有一些客戶會(huì)打電話給我詢問一些有關(guān)RTK的精度問題,根據(jù)我的總結(jié),這些客戶對RTK的原理掌握不夠深刻，對一些能反映RTK精度的指標(biāo)也理解不透？在魄的的原理及精度簡要的闡述一下，希望能拋石專引玉，對大家有所幫助.RTK是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量，其工作原理可分為兩部分闡述。一、實(shí)時(shí)載波相位差分我們知道，在利用GPS進(jìn)行定位時(shí)，會(huì)受到各種各樣因素的影響（見

24、上節(jié)中的GPS誤差源）,為了消除這些誤差源,必須使用兩臺以上的GPS接收機(jī)同步工作.GPS靜態(tài)測量的方法是各個(gè)接收機(jī)獨(dú)立觀測，然后用后處理軟件進(jìn)行差分解算。那么對于RTK測量來說，仍然是差分解算，只不過是實(shí)時(shí)的差分計(jì)算也就是說，兩臺接收機(jī)（一臺基準(zhǔn)站，一臺流動(dòng)站）都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時(shí)，基準(zhǔn)站通過其發(fā)射電臺把所接收的載波相位信號（或載波相位差分改正信號）發(fā)射出去；那么，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星信號的同時(shí)也通過其接收電臺接收基準(zhǔn)站的電臺信號；在這兩信號的基礎(chǔ)上，流動(dòng)站上的固化軟件就可以實(shí)現(xiàn)差分計(jì)算，從而精確地定出基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的空間相對位置關(guān)系。在這一過程中，由于觀測條件、信號源等的影響會(huì)有誤差，即為儀

25、器標(biāo)定誤差，一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm.、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換空間相對位置關(guān)系不是我們要的最終值，因此還有一步工作就是把空間相對位置關(guān)系納入我們需要的坐標(biāo)系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標(biāo),而我們平時(shí)用的則是北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系,所以要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標(biāo)。這個(gè)工作有多種模型可以實(shí)現(xiàn)，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標(biāo)，再用已知控制點(diǎn)計(jì)算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算出該測區(qū)的待測點(diǎn)的高程異常，從而求出他們的高程。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換也會(huì)帶來誤差，該項(xiàng)誤

26、差主要取決于已知點(diǎn)的精度和已知點(diǎn)的分布情況。從上可以看出，RTK的測量精度包括兩個(gè)部分，其一是GPS的測量誤差，其二是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換帶來的誤差。對于南方RTK設(shè)備來說，這兩項(xiàng)誤差都能夠反映，GPS的測量誤差在實(shí)時(shí)測量時(shí)可以從手簿上的工程之星中看得到（HRMS和VRMS）.對于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差來說，又可能有兩個(gè)誤差源，一是投影帶來的誤差，二是已知點(diǎn)誤差的傳遞。當(dāng)用三個(gè)以上的平面已知點(diǎn)進(jìn)行校正時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)換四參數(shù)的同時(shí)會(huì)給出轉(zhuǎn)換參數(shù)的中誤差（北方向分量和東方向分量，必須通過控制點(diǎn)坐標(biāo)庫進(jìn)行校正才能得到）。值得注意的是，如果此時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)中誤差比較大（比如，大于5cm）,而在采集點(diǎn)時(shí)實(shí)時(shí)顯示的測M誤差在標(biāo)稱精

27、度范圍之內(nèi)，貝何以判定是已知點(diǎn)的問題（有可能找錯(cuò)點(diǎn)或輸錯(cuò)點(diǎn)），有可能已知點(diǎn)的精度不夠，也有可能已知點(diǎn)的分布不均勻。當(dāng)平面已知點(diǎn)只有兩個(gè)時(shí)，貝U只能滿足計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換四參數(shù)的必要條件，無多余條件，也就不能給出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度評定，此時(shí)，可以從查看四參數(shù)中的尺度比p來檢驗(yàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度，該值理想值為1，如果發(fā)現(xiàn)p偏離1較多（比如:|p-1|三1/40000，超出了工程精度），則在保證GPS測量精度滿足要求的情況下，可判定已知點(diǎn)有問題?？偨Y(jié)得到:均勻分布于為了保證RTK的高精度，最好有三個(gè)以上平面坐標(biāo)已知點(diǎn)進(jìn)行校正，而且點(diǎn)精度要均等，并要測區(qū)周圍，要利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差對轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度進(jìn)行評定?如果利用兩

28、點(diǎn)校正，一定要注意尺度比是否接近于1。8. RTK測量注意事項(xiàng)一.參考站要求參考站的點(diǎn)位選擇必須嚴(yán)格。因?yàn)閰⒖颊窘邮諜C(jī)每次衛(wèi)星信號失鎖將會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有流動(dòng)站的正常工作。1.1. 周圍應(yīng)視野開闊，截止高度角應(yīng)超過15度,周圍無信號反射物（大面積水域、大型建筑物等），以減少多路徑干擾。并要盡量避開交通要道、過往行人的干擾。2. 參考站應(yīng)盡量設(shè)置于相對制高點(diǎn)上，以方便播發(fā)差分改正信號。3. 參考站要遠(yuǎn)離微波塔、通信塔等大型電磁發(fā)射源200米外，要遠(yuǎn)離高壓輸電線路、通訊線路50米外。4. RTK作業(yè)期間，參考站不允許移動(dòng)或關(guān)機(jī)又重新啟動(dòng)，若重啟動(dòng)后必須重新校正。5. 參考站連結(jié)必須正確，注意虛電池的

29、正負(fù)極（紅正黑負(fù)）.6. 參考站主機(jī)開機(jī)后，需等到差分信號正常發(fā)射方可離開參考站，S82表現(xiàn)為DL指示燈每5秒鐘快閃2次.S86表現(xiàn)為RX指示燈每5秒鐘快閃2次.二.流動(dòng)站要求1. 在RTK作業(yè)前，應(yīng)首先檢查儀器內(nèi)存容M能否滿足工作需要，并備足電源。2. 在打開工程之星之后，首先要確保手簿與主機(jī)藍(lán)牙連通。3. 為了保證RTK的高精度,最好有三個(gè)以上平面坐標(biāo)已知點(diǎn)進(jìn)行校正，而且點(diǎn)精度要均等，并要均勻分布于測區(qū)周圍，要利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差對轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度進(jìn)行評定.如果利用兩點(diǎn)校正，一定要注意尺度比是否接近于1.4. 由于流動(dòng)站一般采用缺省2m流動(dòng)桿作業(yè)，當(dāng)高度不同時(shí)，應(yīng)修正此值5. 在信號受影響的點(diǎn)

30、位，為提高效率，可將儀器移到開闊處或升高天線，待數(shù)據(jù)鏈鎖定達(dá)到固定后，再小心無傾斜地移回待定點(diǎn)或放低天線，一般可以初始化成功。9.RTK簡易操作步驟（以S82為例）RTK由兩部分組成：基準(zhǔn)站部分和移動(dòng)站部分。其操作步驟是先啟動(dòng)基準(zhǔn)站，后進(jìn)行移動(dòng)站操做。一.基準(zhǔn)站部分1. 架好腳架于已知點(diǎn)上，對中整平（如架在未知點(diǎn)上，則大致整平即可）。2. 接好電源線和發(fā)射天線電纜。注意電源的正負(fù)極正確（紅正黑負(fù)）。3. 打開主機(jī)和電臺，主機(jī)開始自動(dòng)初始化和搜索衛(wèi)星，當(dāng)衛(wèi)星數(shù)和衛(wèi)星質(zhì)量達(dá)到要求后（大約1分鐘），主機(jī)上的DL指示燈開始5秒鐘快閃2次，同時(shí)電臺上的TX指示燈開始每秒鐘閃1次。這表明基準(zhǔn)站差分信號開始

31、發(fā)射，整個(gè)基準(zhǔn)站部分開始正常工作。注意：為了讓主機(jī)能搜索到多數(shù)量衛(wèi)星和高質(zhì)量衛(wèi)星，基準(zhǔn)站一般應(yīng)選在周圍視野開闊，避免在截止高度角15度以內(nèi)有大型建筑物；為了讓基準(zhǔn)站差分信號能傳播的更遠(yuǎn)，基準(zhǔn)站一般應(yīng)選在地勢較高的位置。二.移動(dòng)站部分1. 將移動(dòng)站主機(jī)接在碳纖對中桿上，并將接收天線接在主機(jī)頂部，同時(shí)將手簿夾在對中桿的適合位置。2. 打開主機(jī)，主機(jī)開始自動(dòng)初始化和搜索衛(wèi)星，當(dāng)達(dá)到一定的條件后，主機(jī)上的DL指示燈開始1秒鐘閃1次（必須在基準(zhǔn)站正常發(fā)射差分信號的前提下），表明已經(jīng)收到基準(zhǔn)站差分信號。3. 打開手簿，啟動(dòng)工程之星軟件。工程之星快捷方式一般在手簿的桌面上，如手簿冷啟動(dòng)后則桌面上的快捷方式消

32、失，這時(shí)必須在Flashdisk中啟動(dòng)原文件（我的電腦一Flashdisk-SETUP-ERTKPro2.0.exe）。4. 啟動(dòng)軟件后，軟件一般會(huì)自動(dòng)通過藍(lán)牙和主機(jī)連通。如果沒連通則首先需要進(jìn)行設(shè)置藍(lán)牙（工具連接儀器選中輸入端口：7”點(diǎn)擊連接”）5. 軟件在和主機(jī)連通后，軟件首先會(huì)讓移動(dòng)站主機(jī)自動(dòng)去匹配基準(zhǔn)站發(fā)射時(shí)使用的通道。如果自動(dòng)搜頻成功，則軟件主界面左上角會(huì)有信號在閃動(dòng)。如果自動(dòng)搜頻不成功，則需要進(jìn)行電臺設(shè)置（工切換”。具一電臺設(shè)置一在切換通道號”后選擇與基準(zhǔn)站電臺相同的通道一點(diǎn)擊6. 在確保藍(lán)牙連通和收到差分信號后，開始新建工程（工程一新建工程），依次按要求填寫或選取如下工程信息：工

33、程名稱、橢球系名稱、投影參數(shù)設(shè)置、四參數(shù)設(shè)置（未啟用可以不填寫）、七參數(shù)設(shè)置（未啟用可以不填寫）和高程擬合參數(shù)設(shè)置（未啟用可以不填寫），最后確定，工程新建完畢。10.進(jìn)行校正。校正有兩種方法。方法一：利用控制點(diǎn)坐標(biāo)庫（設(shè)置控制點(diǎn)坐標(biāo)庫）求四參數(shù).在控制點(diǎn)坐標(biāo)庫界面中點(diǎn)擊增加”，根據(jù)提示依次增加控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)和原始坐標(biāo)，一般至少2個(gè)控制點(diǎn)，當(dāng)所有的控制點(diǎn)都輸入以后察看確定無誤后，單擊保存”,選擇參數(shù)文件的保存路徑并輸入文件名，建議將參數(shù)文件保存在當(dāng)前工程下文件名result文件夾里面，保存的文件名稱以當(dāng)天的日期命名。完成之后單擊確定”。然后單擊保存成功”小界面右上角的“0K,四參數(shù)已經(jīng)計(jì)算并保

34、存完畢.方法二：校正向?qū)Вüぞ咝Ｕ驅(qū)В?，這時(shí)又分為兩種模式。注意：此方法只在此介紹單點(diǎn)校正，一般是在有四參數(shù)或七參數(shù)的情況下才通過此方法進(jìn)行單點(diǎn)校正。a.基準(zhǔn)站架在已知點(diǎn)上選擇基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)”，點(diǎn)擊下一步”，輸入基準(zhǔn)站架設(shè)點(diǎn)的已知坐標(biāo)及天線高，并且選擇天線高形式，輸入完后即可點(diǎn)擊校正”。系統(tǒng)會(huì)提示你是否校正，并且顯示相關(guān)幫助信息，檢查無誤后確定”校正完畢。b.基準(zhǔn)站架在未知點(diǎn)上選擇基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)”，再點(diǎn)擊下一步”。輸入當(dāng)前移動(dòng)站的已知坐標(biāo)、天線高和天線高的量取方式，再將移動(dòng)站對中立于已知點(diǎn)上后點(diǎn)擊校正”，系統(tǒng)會(huì)提示是否校正，確定”即可。注意：如果當(dāng)前狀態(tài)不是固定解”時(shí)，會(huì)彈出提示，這

35、時(shí)應(yīng)該選擇否”來終止校正，等精度狀態(tài)達(dá)到固定解”時(shí)重復(fù)上面的過程重新進(jìn)行校正。將對中桿對立在需測的點(diǎn)上，當(dāng)狀態(tài)達(dá)到固定解時(shí)，利用快捷鍵"A"開始保存數(shù)據(jù)。什么是RTK技術(shù)GPS測量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分（Real-timekinematic）方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位

36、技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級定位結(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，只要能保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站可隨時(shí)給出厘米級定位結(jié)果。RTK技術(shù)的關(guān)鍵

37、在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實(shí)現(xiàn)。RTK技術(shù)實(shí)際應(yīng)用優(yōu)劣簡析RTK測量技術(shù)時(shí)下風(fēng)靡全國，主要因?yàn)槠錅y量模式和測量速度、精度比以往的測量方式有了很大的變革，下面就其在行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)劣作簡要分析1、 RTK技術(shù)的測量速度RTK技術(shù)的測量速度主要由初始化所需時(shí)間決定，初始化所需時(shí)間又由RTK技術(shù)差別（各種機(jī)型有不同的快速解算技術(shù)）、接收衛(wèi)星的數(shù)量和質(zhì)量、RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量等因素決定，快速解算技術(shù)越先進(jìn)，在一定的高度角下接收到的衛(wèi)星數(shù)量越多、

38、質(zhì)量越好，RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量越高，初始化所需時(shí)間就越短。在良好的環(huán)境條件下，RTK初始化所需時(shí)間一般為幾十秒；不良環(huán)境條件下（尚滿足RTK基本工作條件），技術(shù)先進(jìn)的RTK也需要幾分鐘到十幾分鐘，其它機(jī)型RTK需要幾十分鐘甚至不能測量。如美國ASHTECH生產(chǎn)的Z-X雙頻RTK在良好的環(huán)境條件下，初始化所需時(shí)間為2-10秒，在不良環(huán)境條件下，仍能較順利地進(jìn)行RTK測量，主要是這種機(jī)型擁有先進(jìn)的Z-跟蹤專利技術(shù)、快速RTK（INSTANT-RTK）技術(shù)和多路徑消減專利技術(shù)，試驗(yàn)表明，即使測區(qū)內(nèi)有一部分地方環(huán)境惡劣，其觀測值點(diǎn)位中誤差仍在±2.41cm以下。南方測繪的9800RTK的初始

39、化時(shí)間小于60秒，一般為45秒，而最新的靈銳S80的初始化為15秒左右，所以對于測量要求而言，國產(chǎn)和進(jìn)口的儀器差別并不是很明顯。2、 RTK測量成果的質(zhì)量控制研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%，RTK比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出錯(cuò)，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。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控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點(diǎn)，然后用RTK測出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。重測比較法每次初始化成功后，先重測1-2個(gè)已測過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測

40、量。（3）電臺變頻實(shí)時(shí)檢測法在測區(qū)內(nèi)建立兩個(gè)以上基準(zhǔn)站，每個(gè)基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動(dòng)站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個(gè)基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個(gè)以上解算結(jié)果，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。以上方法中，最可靠的是已知點(diǎn)檢核比較法，但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的，所以沒有控制點(diǎn)的地方需要用重測比較法來檢驗(yàn)測量成果，電臺變頻實(shí)時(shí)檢測法的實(shí)時(shí)性好，但它需具備一定的儀器條件。3、 RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn)3.1 作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完4km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測量儀器的搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作

41、業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。3.2 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。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)到厘米級。3.3 降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只要求滿足電磁波通視”，因此,和傳統(tǒng)測量相比，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)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。3.4 RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大。RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用誤差，保證了作業(yè)精度。3.5 操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸