RTK技術在實際應用中的優劣

陳 頔

（安徽省煤田地質局物探測量隊，安徽宿州234000）

RTK技術在實際應用中的優劣

陳 頔*

（安徽省煤田地質局物探測量隊，安徽宿州234000）

RTK技術是GPS測量技術與數據傳輸技術的結合,是GPS測量技術中的一個新突破。闡述了RTK的含義、系統的組成,對RTK技術的優點和不足進行了分析、總結,同時提出了一些具體的解決辦法與質量控制措施。

RTK技術；優劣分析；測量原理

1 概述

RTK測量技術集合了GPS衛星定位、快速解算、數據無線傳輸、快速跟蹤等多項先進技術，被廣泛應用于全國許多個領域，像鐵路、公路、建筑、水利、石油等，主要因為其測量模式和測量速度、精度比以往的測量方式有了很大的變革。筆者近幾年在太中銀鐵路、天津空港道路放線、建筑界址測量等工程項目的實際應用中，對RTK技術有了一些經驗和心得，下面就其在實際應用中的優劣性作簡要分析。

2 RTK技術的測量原理

RTK測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量技術，其基本原理是：基準站實時地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準站坐標等用無線電傳送給運動中的流動站，在流動站通過無線電接收基準站所發射的信息，將載波相位觀測值實時進行差分處理，得到基準站和流動站基線向量（ΔX、ΔY、ΔZ）；基線向量加上基準站坐標得到流動站每個點WGS-84坐標，通過坐標轉換參數轉換得出流動站每個點的平面坐標x，y和海拔高h。

3 RTK技術的優點

（1）定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足RTK基本作業條件，在一定的作業半徑范圍內，RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。

（2）測量速度快，作業效率高。在一般的地形地勢下，RTK設站一次即可測完5km半徑的測區，大大減少了傳統測量作業所需控制點數量和測量儀器的搬站次數，僅需一人操作，在一般的電磁波環境下幾秒鐘即可測得一點坐標，測量速度快，勞動強度低，大大節省了外業費用，提高了勞動效率。

（3）RTK作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪的內、外業。流動站利用內裝式軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，外業數據傳輸至計算機，稍加處理即可，同時使輔助測量工作大大減少，減少人為誤差，保證了作業精度。

（4）降低了作業條件要求。RTK技術不要求兩點間通視，只要滿足“電磁波通視”，因此，和傳統測量方法相比，RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小。在傳統測量方法看來由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足RTK的基本作業條件，它能輕松地進行快速的高精度的測量作業。

（5）操作簡便，容易使用，數據處理能力強。只要在基準站和流動站設站時進行簡單的設置，就可以邊走邊獲取測量成果或進行坐標放樣。能方便地與計算機或其他測量儀器通信，數據傳輸、存儲、處理、轉換能力強。儀器操作、手簿軟件的使用簡單易學。

4 RTK的不足及其解決辦法

（1）受衛星狀況限制。在一些時段，測區不能很好地被衛星覆蓋，容易產生假值。在高山峽谷深處及密集森林區，城市高樓密集區，衛星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業時間受到限制。產生假值問題采用RTK測量成果的質量控制方法可以發現。作業時間受限制可通過查看星歷預報，選擇作業時間來解決，必要時可輔以其他測量方法。

（2）天空環境的影響。白天中午，受電離層干擾比較大，共用衛星數量少，有時接收不到5顆衛星，造成初始化時間比較長甚至不能初始化，也就無法進行測量。在天津郊區，我們做過試驗，在同樣的條件和同樣的地點上進行RTK測量，上午11點之前和下午2點之后，RTK測量結果快而準，而中午時分，很難進行RTK測量。這點可見選擇作業時段的重要性，選擇雙頻機型也可消弱電離層的影響。

（3）初始化能力和所需時間問題。在山區、城鎮密樓區等測量作業時，GPS衛星信號被遮擋情況多，容易造成信號失鎖，采用RTK測量時有時需要經常重新初始化。這樣測量的精度和效率都受到很大影響。解決這類問題的辦法主要是選用初始化能力強、所需時間短的RTK機型（TRIMBLE、LEICA等）。

（4）數據鏈傳輸受干擾和限制、作業半徑比標稱距離小的問題。RTK數據鏈傳輸容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，在傳輸過程中衰減嚴重，嚴重影響外業測量精度和作業半徑。在地形起伏比較大的山區和城鎮密樓區數據鏈傳輸信號也會受到限制。另外，當RTK作業半徑超過一定距離（一般為幾公里，每種機型在不同的環境又各不相同）時，測量結果誤差超限，所以RTK的實際作業半徑比標稱半徑要小很多，工程實踐證明了這一點。解決這類問題的有效辦法是把基準站布設在測區中央的最高點上，在環境不良地段增設一些控制點。

（5）穩定性問題。目前，RTK測量的穩定性不及全站儀，這是由于RTK較容易受衛星狀況、天氣狀況、數據鏈傳輸狀況、多路徑效應影響的緣故。不同質量的RTK系統，其穩定性差別較大。要解決此類問題，首先要選用精度和穩定性都較好的高質量機型，然后加強RTK測量成果的質量控制。

此外，還有天線相位中心位置誤差、高程異常、電臺電量不足等問題，都需要在實際生產應用中加以注意，采取有效的保證措施。

5 RTK測量成果的質量控制

研究和實際應用都表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%～99%，RTK比GPS靜態測量還多出一些誤差因素如數據鏈傳輸誤差等。盡管通過一些辦法很大程度上彌補了一些不足之處，但和GPS靜態測量相比，RTK測量更容易出錯，在實際應用中必須進行質量控制。其質量控制的方法主要有：

（1）已知點檢核比較法：即在布測控制網時，用靜態GPS、全站儀、水準儀多測出一些控制點（GPS點、導線點、水準點），然后用RTK測量出這些控制點的三維坐標進行比較檢核，發現問題立即采取措施改正。

（2）重測檢核比較法：每次初始化成功后，先重測2～3個已測過的RTK點或高精度控制點，確認無誤后方可進行RTK測量。

這兩種方法中，盡管已知點檢核比較法最可靠，但控制點的數量總是有限的，所以在沒有控制點的地方需要用重測檢核比較法來檢驗測量成果。除此之外，還可以采用電臺變頻實時檢測法進行質量控制。實踐證明，采用這幾種方法進行質量控制，確實發現一些問題，收到很好的效果。

6 結束語

經過上述分析和總結，RTK技術在實際應用過程中有很多好的方面，同時又存在著一些技術限制。我們只要了解到它的劣勢所在，采用適宜的解決辦法就能夠把有益于實際生產的技術帶到工程應用中來。同時通過良好的質量控制方法和優化作業方法，使RTK技術的應用效果更加良好。

[1]謝世杰，奚有根.RTK的特點與誤差分析[J].測繪工程，2002：34-37.

[2]嚴立剛.談RTK在城市測量中的應用[J].中國新技術新產品，2009.

[3]GB/T18314-2009全球定位系統(GPS)測量規范[S].

P228.4

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1004-5716(2015)10-0137-02

2014-10-29

陳頔（1991-），男（漢族），安徽宿州人，助理工程師，現從事測量專業技術工作。