GPS RTK技術及其在測量中的應用及改進

中礦資源勘探股份有限公司 何 毅 何 鑫 胡曉麗

GPS RTK技術及其在測量中的應用及改進

中礦資源勘探股份有限公司 何 毅 何 鑫 胡曉麗

實時動態相對定位RTK（Real Time Kinematie）技術，是以載波相位基本觀測量的差分定位技術，在許多行業都有應用。本文，筆者介紹了GPS RTK技術的工作原理和優缺點，提出了嚴格按照行業規范和操作規程，精確、可靠地完成測量任務的對策。

一、GPS RTK技術的工作原理

RTK技術測量的原理是將1臺GPS接收機和中繼發射電臺安置在基準站上進行觀測，根據基準站輸入的已知精確坐標和高程數據，計算出基準站到衛星的距離改正數，并由基準站實時地將這個改正數通過中繼電臺設定頻率發射出去，半徑5 km以內的接收機（中海達GNSS V8）在移動站進行GPS觀測的同時，通過相應頻率也接收到基準站的改正數，并對其定位結果進行改正，從而實時地解算出移動站對中點的精確坐標和高程。

RTK技術的應用從根本上改變了兩點要通視照準的傳統測量方法，它的最大特點是作業時不需要測站點與預測點之間通視，并且觀測速度快、精度高。其作業精度以中海達GNSS V8儀器為例，平面為±（10mm+1×10-6D），高程為±（20mm+1×10-6D），特別適用于樹木蒿草叢生、地形平緩且通視條件較差的地區。只要基站和移動站衛星高度截止角≥15°有4顆接收衛星，移動站對中整平后幾秒鐘內即可測出該點RTK固定解X，Y，H數據。

作業時，要注意觀察手簿固定解情況。若出現單點或偽距時為錯誤解，應查找原因并重新觀測；只有出現固定解，方可點擊保存。此外，樹冠密集遮蓋林區和井下工程測量要用全站儀配合。

二、GPS RTK技術的優點

1.作業效率高。GPS RTK技術在已知控制點上設置基站，可對半徑5 km內的測區進行全覆蓋測量，減少了傳統的經緯儀或全站儀所需的控制點數和測量儀器設站的次數，一般在電磁波環境下幾秒鐘即可測出所求點坐標、高程。作業速度快、省時省力，極大地提高了工作效率。

2.定位精度高。只要滿足RTK作業的基本工作條件，在一定的作業半徑范圍內（一般為5 km），RTK作業的平面精度和高程精度都能達到均衡厘米級。

3.降低了作業條件的要求。通常的測量觀測要求通視和較好的天氣成像才能觀測，而RTK作業受通視條件、能見度、氣候、季節的因素的影響和限制較小。

4.自動化程度高。GPS RTK作業時，在基站完成初始化后，移動站在有效測區內測任意點，手簿會自動顯示在固定解狀態下的所求點的坐標、高程及點位中誤差，并且可以“一鍵保存”。

三、GPS RTK技術的缺點及改進措施

1.受衛星狀況限制。一是當衛星系統對美國是最佳位置的時候，地球上其他國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛星所覆蓋，容易產生假值。經筆者在非洲贊比亞5個測區的測試，當地時間12點～14點產生假值的幾率最高，解決辦法是盡量避開該時段觀測。二是在高山峽谷深處及密集森林區、城市高樓密布區，衛星信號被遮擋時間較長，容易產生假值，解決辦法是采用GPS RTK方法將控制點引至高山峽谷深處及密集森林區、城市高樓密布區最近處，用全站儀補測。

2.受數據鏈傳輸的干擾和限制。主要原因是RTK數據傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在其傳輸過程中衰減嚴重，解決辦法是在以上特殊環境作業時盡量縮短作業半徑，或將基站架設在測區中部較高點位上。

3.電量不足的限制。GPS RTK作業耗電量較大，目前市場上銷售的GPS儀器所配置的電池要求一般只能使用4 h，野外現場又無法充電，不能滿足作業組1 d的工作要求。解決辦法自己可備購1～2套備用電池及時更換。

4.作業飛點問題。GPS RTK作業時，移動站與手簿距離越近越好，一般不超過15 m，否則會出現飛點，以及坐標、高程值無限大，解決辦法是關閉移動站和手簿，重新啟動并初始化，然后在已知點上檢測無誤后，方可重新觀測。

5.作業粗差問題。GPS RTK作業中常出現所求點有粗差現象，這與GPS儀器工作狀態和對衛星、中繼電臺接收信號不穩以及作業環境有很大關系，解決辦法是在作業過程中隨時注意觀察固定解情況，并與之前所測點比較，確認坐標、高程無誤后再保存。另外一個辦法是用手持GPS將有關參數與GPS RTK設置一致，同一點上如果手持GPS值與GPS RTK值基本一致，方可保存。

6.平面精度及高程精度問題。在平面精度和穩定方面，GPS RTK技術作業不及全站儀作業，易受衛星、氣候、環境影響。解決辦法是選用GPS儀器精度和穩定性較強的機型，另外布設控制網點的密度要大，進行多測檢查點比較，并且在作業時要按照儀器使用說明操作。GPS RTK技術作業高程精度可以滿足圖根級控制、工程、地形測量需要，但是對四等以上首級控制高程精度很難達到規范要求，解決辦法是在四等以上首級控制高程測量時，采用四等水準高程路線測量方法。

GPS RTK技術是測量技術的一次革新和飛躍。隨著太空高科技衛星系統的支持和地面GPS接收系統的不斷改進完善，對各行各業的作用是非常大的，它的優點遠遠大于缺點。只要在應用GPS RTK技術時，嚴格按照行業規范，嚴格按照操作規程，認真細心，不斷總結經驗和教訓，才能確保測量成果的精確、可靠。