RTK测量原理及提高精度方法分析

2010-08-15李国胜

科技传播 2010年17期

李国胜

深圳市长勘勘察设计有限公司，广东深圳 518003

0 引言

RTK是根据GPS的相对定位概念，建立在实时处理两个测站的载波相位的基础之上，基准站通过数据链实时地将采集的载波相位观测量和基准站坐标信息一同发送给流动站，流动站一边接收基准站的载波相位，一边接收卫星的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，能实时给出厘米级成果。依据相对定位的原理实时解算并显示用户站的坐标信息及其精度。本文主要分析了RTK网络及提高精度方法等问题。

1 网络RTK

近年来，国际上已有不少城市建立了网络RTK，网络RTK是由几个常设基站组成。可借助用户周围的几个常设基准站实时算出移动站的坐标。当使用网络RTK代替一个基准站时，算出的移动站坐标将更可靠。各常设站之间的距离可达100km。网络RTK传输数据的方法有3种：第一种方法是移动站接收机选择一组常设基准站的数据，个别国家布设的这种RTK网已覆盖其全境；第二种方法是采用区域改正参数，利用网中全部基站算出改正平面，再按东西方向和南北方向算出改正值，然后，将一个基准站的数据和区域改正参数播发给移动站；第三种方法采用“虚拟参考站”。

在RTK应用过程当中，坐标转换的问题是十分重要的，GPS接受机接收卫星信号单点定位的坐标以及相对定位解算的基线向量属于WGS-84大地坐标系，因为GPS卫星星历是以WGS-84坐标系为依据建立的。而实用的测量成果往往是属于某一国家坐标系或是地方坐标系（或叫局部的、参考坐标系），应用中必须进行转换。

2 提高RTK精度的方法

2.1 对坐标参数转换的要求

首先把求出WGS-84坐标进行转换，转换成1954年北京坐标系或1980年国家坐标系。这其中就涉及到两种转换方法：1）通过手簿来自动求取转换参数；2）通过现场采取方法，选取一定数量控制点的地方坐标，利用上述这些点用TRK来采集WGS-84坐标，然后建立模型（点校正拟合出最佳转换参数）。3个平移参数和长度比参数、部分旋转参数相关性很大，所以有可能参数不易分离与相互作用转化，这就需要当存在从公共点坐标的微小变化或选取存在不同时，能够导致左边转换参数极大的变化，所以对于小型测量区域来说，一般坐标转换采用三叔模型，即3个平移参数（DX，DY，DZ）。

2.2 基准点位置的选择要求

在选择基准站的时候，由于基准站上的卫星遮挡和无线电干扰，将直接影响到所有流动站的测量，主要应该考虑到参考站上方应无卫星信号的遮挡和影响数据链的无线电干扰。同时准确的WGS-84地心坐标，这是因为当GPS动态基线起算点的误差将引起流动站坐标和极限分量相关变化。这里采取以下方法来获得参考站坐标：直接测量法和联测国家GPSA、B级网测量法。

另外，RTK基准站还应有准确的WGS-84地心坐标，GPS动态基线的起算点在地心坐标系中的误差将引起流动站坐标的平移和基线向量分量跳变化。可以采取以下两种方法获得参考站的坐标：1）直接测量法，即连续单点定位观测2.3h；2）联测国家GPSA、B级网。

2.3 机内精度要求

除主体设备要定期送检、升级外，对电台、电源、电缆等一些重要配件应加强保养、维修，尤其是出现精度不稳定、粗差频率升高或作用半径大幅缩短等异常情况时，应特别引起注意，这时不可勉强作业。

2.4 不可盲目相信标称精度

由于不同型号GPS接收机的性能差异、不同区域的环境差异、不同时段的信号差异等因素影响，RTK技术的有关技术及精度指标必然不会完全相同。厂家提供的有关指标值或其它单位、其它型号RTK技术应用中的经验或数据，只供作业中参考，不宜套用。

2.5 加强观测中的校核

首先，已知点检核比较法：在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，如果发现问题时，则应该及时采取措施整改，然后再重测比较法每次初始化成功后，先重测1～2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量；其次，电台变频实时检测法：在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。