RTK 的基本概念

RTK 有兩個(gè)重要概念：固定站（也就參考站）和移動(dòng)站。固定站顧名思義就是固定在地面上為移動(dòng)站提供參考基準(zhǔn)的基站，在使用過(guò)程新疆RTK中不可移動(dòng)，固定基站、云基站和移動(dòng)基站都是固定站；移動(dòng)站是進(jìn)行作業(yè)的設(shè)備，它使用固定站發(fā)送來(lái)的差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行 RTK 精準(zhǔn)定位，無(wú)人機(jī)和測(cè)繪器都是移動(dòng)站。國(guó)內(nèi)習(xí)慣把GNSS接收機(jī)叫成RTK這倒是真的，因?yàn)镽TK技術(shù)的普及，讓大家對(duì)接收機(jī)的作用就“限定”在了RTK，在之前沒(méi)有RTK時(shí)，接收機(jī)就是接收機(jī)。

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RTK測(cè)量技術(shù)原理

RTK（Real?Time?Kinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS（RTDGPS）技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)發(fā)展里程中的一個(gè)突破，它由基準(zhǔn)站接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈、?流動(dòng)站接收機(jī)三部分組成。?


在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)接收機(jī)為參考站，?對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)站信息，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度（即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站坐標(biāo)差△X、△Y、△H，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個(gè)點(diǎn)的WGS－84坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H）。分電臺(tái)模式和網(wǎng)絡(luò)通訊模式。

RTK的測(cè)量精度包括兩個(gè)部分，其一是GPS的測(cè)量誤差，其二是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差。

對(duì)于南方RTK設(shè)備來(lái)說(shuō)，這兩項(xiàng)誤差都能夠反映，GPS的測(cè)量誤差在實(shí)時(shí)測(cè)量時(shí)可以從手簿上的工程之星中看得到（HRMS 和 VRMS）。對(duì)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差來(lái)說(shuō)，又可能有兩個(gè)誤差源，一是投影帶來(lái)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(guò)控制點(diǎn)坐標(biāo)庫(kù)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(cè)量誤差在標(biāo)稱精度范圍之內(nèi)，則可以判定是已知點(diǎn)的問(wèn)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)，則只能滿足計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換四參數(shù)的必要條件，無(wú)多余條件，也就不能給出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度評(píng)定，此時(shí)，可以從查看四參數(shù)中的尺度比ρ來(lái)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)ρ偏離1較多（比如：|ρ-1|≧1/40000，超出了工程精度），則在保證GPS測(cè)量精度滿足要求的情況下，可判定已知點(diǎn)有問(wèn)題。

總結(jié)得到：

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(cè)區(qū)周圍，要利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度進(jìn)行評(píng)定。如果利用兩點(diǎn)校正，一定要注意尺度比是否接近于1。


GPS導(dǎo)航和RTK的基本原理

GPS即全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）是美國(guó)從新疆RTK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(guò)二十多年的發(fā)展，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(guó)測(cè)繪部門(mén)使用GPS也近十年了，它最初主要用于高精度大地測(cè)量和控制測(cè)量，建立各種類型和等級(jí)的測(cè)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(cè)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(cè)量、變形觀測(cè)、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量和地理信息系統(tǒng)中地理數(shù)據(jù)的采集等。

GPS以測(cè)量精度高；操作簡(jiǎn)便，儀器體積小，便于攜帶；全天候操作；觀測(cè)點(diǎn)之間無(wú)須通視；測(cè)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(cè)繪工作者的信賴。GPS是靠天吃飯，看不見(jiàn)摸不著，總結(jié)起來(lái)有三個(gè)知識(shí)點(diǎn)非常重要：RTK 共用衛(wèi)星原理；環(huán)境對(duì) RTK 的影響；衛(wèi)星像天上的星星一樣，時(shí)刻在飛，不同時(shí)間看到的衛(wèi)星不一樣。


上圖解釋了 GPS 共用衛(wèi)星的工作原理，虛線代表著基站或無(wú)人機(jī)能夠正常使用的衛(wèi)星，中間的三顆衛(wèi)星是重合的，代表著二者可以共同使用的。根據(jù)這個(gè)原理，無(wú)論是基站還是移動(dòng)站的衛(wèi)星被遮擋，無(wú)人機(jī)的能夠進(jìn)行 RTK 定位的衛(wèi)星就會(huì)變少。
因此在防風(fēng)林、山區(qū)等條件惡劣的地區(qū)，基站不能架設(shè)在有遮擋物的位置，否則將導(dǎo)致 RTK 的新疆RTK不穩(wěn)定；在山區(qū)盡可能架在高處，盡可能開(kāi)闊。有遮擋的環(huán)境要注意共用衛(wèi)星的問(wèn)題，飛機(jī)和基站盡可能看到同一片盡可能大的天空。

GPS 誤差的環(huán)境因素有很多，最主要影響有電離層、天氣和干擾等，這三種從本質(zhì)上講都是影響了 GPS 的信號(hào)（電磁波）?；竞鸵苿?dòng)站兩端的電磁環(huán)境越相似， RTK 越穩(wěn)定。


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(jiàn)上節(jié)中的GPS誤差源)，為了消除這些誤差源，必須使用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)同步工作。GPS靜態(tài)測(cè)量的方法是各個(gè)接收機(jī)獨(dú)立觀測(cè)，然后用后處理軟件進(jìn)行差分解算。那么對(duì)于RTK測(cè)量來(lái)說(shuō)，仍然是差分解算，只不過(guò)是實(shí)時(shí)的差分計(jì)算。

也就是說(shuō)，兩臺(tái)接收機(jī)（一臺(tái)基準(zhǔn)站，一臺(tái)流動(dòng)站）都在觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時(shí)，基準(zhǔn)站通過(guò)其發(fā)射電臺(tái)把所接收的載波相位信號(hào)（或載波相位差分改正信號(hào)）發(fā)射出去；那么，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)也通過(guò)其接收電臺(tái)接收基準(zhǔn)站的電臺(tái)信號(hào)；在這兩信號(hào)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，從而精新疆RTK確地定出基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的空間相對(duì)位置關(guān)系。在這一過(guò)程中，由于觀測(cè)條件、信號(hào)源等的影響會(huì)有誤差，即為儀器標(biāo)定誤差,一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm。