浅谈RTK测量工作流程及注意事项

张国华

【摘 要】本文着重对RTK测量的工作原理作业流程作了详细的阐述，简单的介绍了RTK技术的主要应用，分析了应用中体现出RTK的优缺点，提出了应用中应当注意事项。

【关键词】RTK技术；测量；坐标转换

RTK（Real Time Kinematic）测量系统是GPS测量技术与数据传输技术构成的组合系统。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测，RTK定位技术就是基于载波相位观测的实时动态定位技术，它能够实时快速地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。

1.RTK工作流程

在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测的星历数据传送给流动站。流动站通过数据链接收来自基准站的数据，同时采集GPS观测数据，并在系统内进行实时处理，给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。载整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持5颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。

RTK工作过程中的坐标转换

由于GPS所采用的坐标系为WGS-84，而在中国所采用的坐标系包括BJ-54，GJ-80，以及一些地方坐标系统如深圳独立坐标，等等，因此在RTK的工作过程中，坐标转换成为其重要的一环。

其转换方法主要分为三种（三参数、四参数、七参数）。

三参数法：即两空间三维直角坐标系之间的平移参数、DX、DY、DZ。要求： 一个BJ-54或GJ-80坐标起算点。该方法主要用于精度要求不高的水上定位测量，地形测量，或只有一个已知点的情况，精度随着移动站距离的增加变大， 一般三公里内精度优于5CM。具体作业方法为：将基准站架设于开阔，无干扰的已知点上，设置--基准站—输入已知点的当地坐标—选择单点定位求解近似七参数，即可。移动站即可接收到标准的BJ-54或GJ-80坐标。

四参数法：又称高程拟合法，即两平面坐标系之间的平移，旋转，缩放参数DX、DY、α、κ。要求：至少两个任意同一坐标系的坐标（通用方法）该方法适用于普通的工程测量，工程放样。具体作业方法为：将基准站架在测区中央开阔处，移动站在窄带固定解状态下，测出两组已知点的原始坐标，手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标。

七换参数法：即两空间三维直角坐标系之间的平移，旋转、缩放、参数、DX、DY、DZ、δx、δy、δz、k。要求： 三个BJ-54或GJ-80坐标起算点.该方法主要用于精度要求较高的控制测量，地形测量，施工放样，作用范围相对较大的情况。其作业方法为：将基准站架设于开阔，无干扰的已知点上，移动站在窄带固定解状态下，测出三组已知点的原始坐标，手簿进行参数求解后得出所需要的地方坐标。

2.RTK技术主要应用范围

（1）测图根点（精度均匀，效率高）

（2）地形测图 （效率高，一人即可操作）

（3）工程放样（实时显示位置信息，可进行复杂的线路测量，只需要输入线路要素即可生成复杂的道路曲线）

（4）无验潮测水深：水下地形测量随着RTK技术的出现，使得水上测量采用GPS无验潮测量方式工作（RTK方式）成为可能。采用此种方式不仅可以避免定位系统和测深系统之间的延迟误差，而且由于无验潮，使得内业处理更简单、方便 。

3.RTK技术在应用中体现出的优缺点

3.1优点

作业效率高。 在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完10km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。

定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为10km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。

操作简便，容易使用，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机。

3.2缺点

受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些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。另外，在高山峡谷深处及城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。

天空环境影响。白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11点之前和下午3：30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量。可见选择作业时段的重要性。

数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链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，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。（用GPRS通信不存在上述问题）

高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。

电量不足问题。RTK耗电量较大，需要多个大容量电池、电瓶才能保证连续作业，在电力供应缺乏的偏远作业区受到限制。（用GPRS通信不存在上述问题）

精度和稳定性问题。RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面，这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故，要解决此类问题，要在布控制点时多布置一些“多余”控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。

4.应用中的注意事项

（1）让客户提供控制点的时候最好是三个点以上，两个点很容易出问题，并且高程不易控制，而且有多余点就可以进行检核。

（2）选择地方架设基准站最主要的是看周边环境时候开阔、有没有大面积水源、有没有大功率的发射设备，如移动或者联通的基站、地势是否比较高等因素进行综合考虑。

（3）在架设基准站的时候要考虑到电台的信号能够覆盖到整个测区。

（4）在作业前要仔细的检查电瓶的电量，否则可能导致工作中电量不足。

（5）在作业前要检校基座，否则整平和对中的误差会对测量的结果有很大的影响。

（6）如果是用 GSM/GPRS作业的时候，在作业前要检查卡内的余额。

（7）在做控制点测量的时候一定保持对中和水平，控制点联测的精确度对测量结果的影响比较大。