RTK定位技術(shù)原理及RTK定位的優(yōu)缺點

一、RTK定位技術(shù)簡介

實時動態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀測值為根據(jù)的實時差分GPS技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，在測繪、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，無論靜態(tài)定位，還是準(zhǔn)動態(tài)定位等定位模式，由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無法實時解算出定位結(jié)果，也無法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，這就難以保證觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在實際工作中經(jīng)常由于粗差造成的不合格觀測成果需要返工來重測。目前，解決這一問題的主要方法就是延長觀測時間、選擇作業(yè)窗口來保證測量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣一來就降低了GPS測量的工作效率。

哈爾濱RTK公司為您介紹實時動態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、流動站和數(shù)據(jù)鏈組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準(zhǔn)點，安置一臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，流動站上的計算機(手簿)根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的3維坐標(biāo)和測量精度。這樣用戶就可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點的精度指標(biāo)，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

RTK定位有快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式，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、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

1.作業(yè)效率高

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

2.定位精度高，沒有誤差積累

只要滿足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，且不存在誤差積累。

3.全天候作業(yè)

RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只需要滿足“電磁波通視和對空通視的要求”，因此和傳統(tǒng)測量相比，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)自動化、集成化程度高

RTK可勝任各種測繪外業(yè)。流動站配備高效手持操作手簿，內(nèi)置專業(yè)軟件可自動實現(xiàn)多種測繪功能，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

三、RTK技術(shù)的缺點

雖然GPS技術(shù)有著常規(guī)儀器所不能比擬的優(yōu)點，但經(jīng)過多年的工程實踐證明，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)計方案是在1973年完成的，受當(dāng)時的技術(shù)限制，總體設(shè)計方案自身存在很多不足。隨著時間的推移和用戶要求的日益提高，GPS衛(wèi)星的空間組成和衛(wèi)星信號強度都不能滿足當(dāng)前的需要，當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是比較佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時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)時衛(wèi)星幾何圖形結(jié)構(gòu)強度低，RTK測量很難得到固定解。同時由于信號強度較弱，在對空遮擋比較嚴(yán)重的地方GPS無法正常應(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，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進(jìn)行測量。每天中午12~13點，RTK測量很難得到固定解。

3.受數(shù)據(jù)鏈電臺傳輸距離影響

數(shù)據(jù)鏈電臺信號在傳輸過程中易受外界環(huán)境影響，如高大山體、建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(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)半徑超過一定距離時，測量結(jié)果誤差超限，所以RTK的實際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小，工程實踐和專門研究都證明了這一點。

4.受對空通視環(huán)境影響

在山區(qū)、林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時，GPS衛(wèi)星信號被阻擋機會較多，信號強度低，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法完成初始化，影響正常作業(yè)。

5.受高程異常問題影響

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。