任意設基站RTK測量與傳統RTK測量比較研究

范文濤 羅致

摘 要：文章以RTK接收機設站方式的變化為研究對象，比較了傳統的基站設置方式和最新的基站設置方式，評價了最新的基站設置方式的合理性。最終通過實驗分析和理論推導證明了任意設基站RTK的可行性，其精度可以滿足要求，而且使用更加方便。

關鍵詞：RTK；坐標較差；基準站

1 引言

RTK（Real Time Kinematic） 實時動態測量系統，它是在基準站安設一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續的觀測，并將觀測數據通過無線電傳輸設備實時地發送給用戶觀測站。

基本思路：本設計將從RTK基準站的設置上入手，綜合考慮儀器本身的性質，地形的差異，已知點的分布和氣候的變化等諸多因素的影響，以實驗為依托，對比任意設基站RTK測量與傳統RTK測量，并從實驗的數據入手，在數據的比較中找出兩種設基站方法的自身所存在的優缺點，進行歸納總結。

2 RTK測量方法

2.1 傳統RTK測量

將RTK基準站在位置較高、信號較好的任意位置設置，用RTK流動站到三個已知控制點上進行點矯正，求出轉換參數，然后再用RTK流動站對布設好的碎部點逐個進行測量，記錄觀測數據，標清點號，注意點號與數據的對應。

2.2 任意設基站RTK測量

在完成傳統RTK測量之后，將基準站變換位置，重新整平，不進行點矯正，而是用RTK流動站到一已知點上進行檢測，確認數據誤差在允許范圍內后，即對碎部點進行測量并記錄觀測數據。

3 實驗數據

3.1 傳統設基站RTK測量結果（見表1）

3.2 任意設基站RTK測量結果（見表2）

表1 傳統設基站RTK測量結果 表2 任意設基站RTK測量結果

3.3 實驗數據處理分析

表3 傳統設基站RTK測量點坐標與任意設基站

RTK測量點坐標較差

從上表的數據中可以看出，兩者X方向較差絕對值最大為32mm，最小為7mm；Y方向較差絕對值最大為41mm，最小為6mm；Z方向較差絕對值最大為42mm，最小為7mm。數據中反映出來的兩種RTK測量方法對同一點的測量結果并無很大差異。

4 基準站位置的變化和測量點坐標之間的關系

4.1 基準站與流動站的關系

基準站把接收到的衛星信息和基準站信息傳遞到流動站，流動站同時接收衛星數據和基準站傳送的衛星數據，在流動站完成初始化后，把接收到的基準站信息傳到控制器內，并將基準站的載波觀測信號與本身接收到的載波觀測信號進行差分處理，即可實時求解得出兩基站間的基線值，從而求出未知點的坐標。

4.2 基準站位置的變化造成的影響

由于基準站位置發生改變，而流動站測量的碎部點的點位未發生改變，這就會使其間的基線必發生以流動站為中心的偏轉，若基準站的信息不變，則這種基線的偏轉勢必會造成測量碎部點坐標值的改變?；鶞收疚恢玫淖兓厝粚е缕鋫鬟f給流動站的信息的變化，因此待測碎部點在基準站位置改變前后，由動態接收機測量的兩個坐標值之間，就存在著兩個變量，其內在聯系，由上述這兩個變量決定。

在這兩個變量中，基準站位置的變化決定著基準站與流動站間基線值的變化，是影響測量點坐標值的根本因素。雖然基準站的移動，發生于碎部點測量，這時轉換參數已經求完，但這還是對參數造成了影響，而基準站的移動是水平方向上和豎直方向上的移動，并未涉及到旋轉和比例縮放，所以平移參數？駐X、？駐Y、？駐Z會有所改變。由于流動站是以基準站為基準，通過基準站的信息及其間的基線值為已知數據來求解其所測碎部點的坐標值，因此流動站所測碎部點坐標必然也會隨著基準站有所移動，并以基準站相同的位移矢量進行偏移。

此時，第二次設基站時，到一個已知點上進行點校正的作用就凸現出來。已知點的三維坐標剛好可以對三個方向上的平移進行修正，這樣參數恢復了正確，就可以進行下面的測量了。

4.3 實驗數據反映的情況

從表1與表2的對比及表3的比較結果中可以看出，兩種設基站方式對相同碎部點測量的較差大多分布在-20～20之間，超過4cm的較差極少，較差范圍較小，波動情況相對穩定，從數據上說明了任意設基站RTK測量的可行性。

5 結束語

通過對實驗數據的分析和理論上的推導，并以此為手段比較研究在這兩種設基站方式下RTK測量的優缺點，并最終確定了任意設基站RTK測量的可行性和使用條件，這為以后在生產實踐中決定采取何種設基站方式提供依據。

控制點圈定的實驗區范圍很大，但是由于人員、經費、時間、GPS電臺等因素的限制，碎部點只能布設在相對狹小的范圍內，而且點數也不十分的多，對實驗的結果造成了一定的局限性；為了使基準站與流動站間的電臺信號保持暢通，基準站設在樓頂，這使基準站的移動范圍大大縮小，兩種測量方法的基站位置過于接近會減小測量結果的差異性。

綜上所述，任意設基站RTK測量方式的精度雖稍遜色于傳統RTK測量，但是依然滿足要求，而且使用起來更加方便，在實際的測量任務中，這種方法更便捷、更高效，更能發揮RTK實時動態定位的特點和優勢。

參考文獻

[1]王家貴，王佩賢，裴亮，等.測繪學基礎[M].北京：教育科學出版社，2003.

[2]喬仰文，趙長勝，夏春林，等.GPS定位原理及其在測繪中的應用[M].北京：教育科學出版社，2003.

[3]王佩賢，張國卿，王寶山，等.大地測量學基礎[M].北京：煤炭工業出版社，2007.

[4]張海濤.GPS-RTK技術實際測量精度的探討[J].城市勘測，2007.