RTK定位技術(shù)原理及RTK定位的優(yōu)缺點(diǎn)

一、RTK定位技術(shù)簡(jiǎn)介

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS技術(shù)，它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新突破，在測(cè)繪、交通、能源、城市建設(shè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知，無(wú)論靜態(tài)定位，還是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位等定位模式，由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無(wú)法實(shí)時(shí)解算出定位結(jié)果，也無(wú)法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，這就難以保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在實(shí)際工作中經(jīng)常由于粗差造成的不合格觀測(cè)成果需要返工來(lái)重測(cè)。目前，解決這一問(wèn)題的主要方法就是延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間、選擇作業(yè)窗口來(lái)保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來(lái)就降低了GPS測(cè)量的工作效率。

哈爾濱RTK公司為您介紹實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)鏈組成，建立無(wú)線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證，其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，流動(dòng)站上的計(jì)算機(jī)(手簿)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的3維坐標(biāo)和測(cè)量精度。這樣用戶(hù)就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測(cè)時(shí)間，從而減少冗余觀測(cè)，提高工作效率。

RTK定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測(cè)、施工放樣、監(jiān)理和GIS前端數(shù)據(jù)采集。

二、RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.作業(yè)效率高

在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完5km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1~2 s，就可以完成作業(yè)。在公路路線測(cè)量中，每小組(3~4人)每天可完成中線測(cè)量6—8 km，在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。若用其進(jìn)行地形測(cè)量，每小組每天可以完成0.8~1.5km的地形圖測(cè)繪，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的。

2.定位精度高，沒(méi)有誤差積累

只要滿(mǎn)足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)(一般為5km)，RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)，且不存在誤差積累。

3.全天候作業(yè)

RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視，只需要滿(mǎn)足“電磁波通視和對(duì)空通視的要求”，因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK技術(shù)作業(yè)受限因素少，幾乎可以全天候作業(yè)。

4.RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高

RTK可勝任各種測(cè)繪外業(yè)。流動(dòng)站配備高效手持操作手簿，內(nèi)置專(zhuān)業(yè)軟件可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

三、RTK技術(shù)的缺點(diǎn)

雖然GPS技術(shù)有著常規(guī)儀器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)踐證明，GPS-RTK技術(shù)存在以下幾方面不足。

1.受衛(wèi)星狀況限制

GPS系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案是在1973年完成的，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，總體設(shè)計(jì)方案自身存在很多不足。隨著時(shí)間的推移和用戶(hù)要求的日益提高，GPS衛(wèi)星的空間組成和衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度都不能滿(mǎn)足當(dāng)前的需要，當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國(guó)是比較佳的時(shí)候，世界上有些國(guó)家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋。例如在中、低緯度地區(qū)每天總有兩次盲區(qū)，每次20~30min，盲區(qū)時(shí)衛(wèi)星幾何圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，RTK測(cè)量很難得到固定解。同時(shí)由于信號(hào)強(qiáng)度較弱，在對(duì)空遮擋比較嚴(yán)重的地方GPS無(wú)法正常應(yīng)用。

2.受電離層影響

白天中午，受電離層干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)少，因而初始化時(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化，也就無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。每天中午12~13點(diǎn)，RTK測(cè)量很難得到固定解。

3.受數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳輸距離影響

數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)信號(hào)在傳輸過(guò)程中易受外界環(huán)境影響，如高大山體、建筑物和各種高頻信號(hào)源的干擾，在傳輸過(guò)程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。另外，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過(guò)一定距離時(shí)，測(cè)量結(jié)果誤差超限，所以RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱(chēng)半徑要小，工程實(shí)踐和專(zhuān)門(mén)研究都證明了這一點(diǎn)。

4.受對(duì)空通視環(huán)境影響

在山區(qū)、林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時(shí)，GPS衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多，信號(hào)強(qiáng)度低，衛(wèi)星空間結(jié)構(gòu)差，容易造成失鎖，重新初始化困難甚至無(wú)法完成初始化，影響正常作業(yè)。

5.受高程異常問(wèn)題影響

RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須準(zhǔn)確，但我國(guó)現(xiàn)有的高程異常分布圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，在有些地區(qū)還是空白，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得比較困難，精度也不均勻，影響RTK的高程測(cè)量精度。

6.不能達(dá)到100%的可靠度

RTK確定整周模糊度的可靠性為95%一99%，在穩(wěn)定性方面不及全站儀，這是由于RTK較容易受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況影響的緣故。