GPS RTK技术及其在测量中的应用及改进

中矿资源勘探股份有限公司 何 毅 何 鑫 胡晓丽

GPS RTK技术及其在测量中的应用及改进

中矿资源勘探股份有限公司 何 毅 何 鑫 胡晓丽

实时动态相对定位RTK（Real Time Kinematie）技术，是以载波相位基本观测量的差分定位技术，在许多行业都有应用。本文，笔者介绍了GPS RTK技术的工作原理和优缺点，提出了严格按照行业规范和操作规程，精确、可靠地完成测量任务的对策。

一、GPS RTK技术的工作原理

RTK技术测量的原理是将1台GPS接收机和中继发射电台安置在基准站上进行观测，根据基准站输入的已知精确坐标和高程数据，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时地将这个改正数通过中继电台设定频率发射出去，半径5 km以内的接收机（中海达GNSS V8）在移动站进行GPS观测的同时，通过相应频率也接收到基准站的改正数，并对其定位结果进行改正，从而实时地解算出移动站对中点的精确坐标和高程。

RTK技术的应用从根本上改变了两点要通视照准的传统测量方法，它的最大特点是作业时不需要测站点与预测点之间通视，并且观测速度快、精度高。其作业精度以中海达GNSS V8仪器为例，平面为±（10mm+1×10-6D），高程为±（20mm+1×10-6D），特别适用于树木蒿草丛生、地形平缓且通视条件较差的地区。只要基站和移动站卫星高度截止角≥15°有4颗接收卫星，移动站对中整平后几秒钟内即可测出该点RTK固定解X，Y，H数据。

作业时，要注意观察手簿固定解情况。若出现单点或伪距时为错误解，应查找原因并重新观测；只有出现固定解，方可点击保存。此外，树冠密集遮盖林区和井下工程测量要用全站仪配合。

二、GPS RTK技术的优点

1.作业效率高。GPS RTK技术在已知控制点上设置基站，可对半径5 km内的测区进行全覆盖测量，减少了传统的经纬仪或全站仪所需的控制点数和测量仪器设站的次数，一般在电磁波环境下几秒钟即可测出所求点坐标、高程。作业速度快、省时省力，极大地提高了工作效率。

2.定位精度高。只要满足RTK作业的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为5 km），RTK作业的平面精度和高程精度都能达到均衡厘米级。

3.降低了作业条件的要求。通常的测量观测要求通视和较好的天气成像才能观测，而RTK作业受通视条件、能见度、气候、季节的因素的影响和限制较小。

4.自动化程度高。GPS RTK作业时，在基站完成初始化后，移动站在有效测区内测任意点，手簿会自动显示在固定解状态下的所求点的坐标、高程及点位中误差，并且可以“一键保存”。

三、GPS RTK技术的缺点及改进措施

1.受卫星状况限制。一是当卫星系统对美国是最佳位置的时候，地球上其他国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。经笔者在非洲赞比亚5个测区的测试，当地时间12点～14点产生假值的几率最高，解决办法是尽量避开该时段观测。二是在高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，容易产生假值，解决办法是采用GPS RTK方法将控制点引至高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区最近处，用全站仪补测。

2.受数据链传输的干扰和限制。主要原因是RTK数据传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在其传输过程中衰减严重，解决办法是在以上特殊环境作业时尽量缩短作业半径，或将基站架设在测区中部较高点位上。

3.电量不足的限制。GPS RTK作业耗电量较大，目前市场上销售的GPS仪器所配置的电池要求一般只能使用4 h，野外现场又无法充电，不能满足作业组1 d的工作要求。解决办法自己可备购1～2套备用电池及时更换。

4.作业飞点问题。GPS RTK作业时，移动站与手簿距离越近越好，一般不超过15 m，否则会出现飞点，以及坐标、高程值无限大，解决办法是关闭移动站和手簿，重新启动并初始化，然后在已知点上检测无误后，方可重新观测。

5.作业粗差问题。GPS RTK作业中常出现所求点有粗差现象，这与GPS仪器工作状态和对卫星、中继电台接收信号不稳以及作业环境有很大关系，解决办法是在作业过程中随时注意观察固定解情况，并与之前所测点比较，确认坐标、高程无误后再保存。另外一个办法是用手持GPS将有关参数与GPS RTK设置一致，同一点上如果手持GPS值与GPS RTK值基本一致，方可保存。

6.平面精度及高程精度问题。在平面精度和稳定方面，GPS RTK技术作业不及全站仪作业，易受卫星、气候、环境影响。解决办法是选用GPS仪器精度和稳定性较强的机型，另外布设控制网点的密度要大，进行多测检查点比较，并且在作业时要按照仪器使用说明操作。GPS RTK技术作业高程精度可以满足图根级控制、工程、地形测量需要，但是对四等以上首级控制高程精度很难达到规范要求，解决办法是在四等以上首级控制高程测量时，采用四等水准高程路线测量方法。

GPS RTK技术是测量技术的一次革新和飞跃。随着太空高科技卫星系统的支持和地面GPS接收系统的不断改进完善，对各行各业的作用是非常大的，它的优点远远大于缺点。只要在应用GPS RTK技术时，严格按照行业规范，严格按照操作规程，认真细心，不断总结经验和教训，才能确保测量成果的精确、可靠。