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摘要：本文主要结合在工程测量中的工作实践，对RTK GPS技术在测量工作中的实际应用进行浅析。
关键词：RTK GPS；测量；应用
0 引言
RTK（RedlTimeKinematic）技术是GPS实时载波相似差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算进行数据处理，并在1-2秒的时间里得到较高精度的空间位置的技术。自20世纪90年代初问世后，极大地扩展了GPS的应用范畴，它使GPS摆脱只能做控制测量的局限，从而开始广泛应用于工程测量。
1 RTK的工作原理
RTK的工作原理是将一台接收机安置在基准站上，其它一台或几台流动站，定位测量时基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号，基准站将所接收的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后通过无线电数据链电台实时地将改正值传递给共视卫星的接收机，即流动站以精化其GPS的观测值，得到经差分改正后流动站较准确的空间位置。
精密GPS定位都采用相对技术。无论是在几点间进行同步观测的后处理，还是从基准站将改正值实时地传递给流动站都成为相对定位技术。以采用值的类型为依据可分为：
（1）实时差分GPS，精度1-3米；
（2）广义实时差分GPS，精度1-2米；
（3）精密差分GPS，精度1-5米；
（4）实时精密差分GPS，精度1-3米；
差分的数据类型有伪距差分、坐标差分和相位差分三类。前两位定位误差的相关性随基站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅速降低。故RTK采用相应差分的方法。
RTK的观测模型为
φ=ρ+C（dT-dt）+λN+dtrop-dion+dpral+ε（φ）
式中：
φ—相位测量值；
ρ—星站间的几何距离；
dT—接收机钟差；
dt—卫星钟差；
λ—载波相位波长；
N—整周未知数；
dtrop—对流层折射影响；
dion—电离层折射影响；
dpral—相对论效应；
ε（φ）—观测噪声。
因轨道误差、钟差、电离层折射及对流层折射影响难以精确的模型化，所以实际的数据处理中常用双观测值方程进行解算，在定位前须先确定整周未知数，这一过程称为动态定位的“初始化”。实现“初始化”的方法有很多，一般是先用伪距求出整周未知数的搜索范围，再用L1和L2的相位组合以及后续观测历元解算和精化，利用伪距估计初始位置和搜索空间，快速定出精确的初始位置。
2 RTK技术的测量速度
RTK技术的测量速度主要由初始化所需时间决定，初始化所需时间又由RTK技术差别（各种机型有不同的快速解算技术）、接收卫星的数量和质量、RTK数据链传输质量等因素决定，快速解算技术越先进，在一定的高度角下接收到的卫星数量越多、质量越好，RTK数据链传输质量越高，初始化所需时间就越短。在良好的环境条件下，RTK初始化所需时间一般为十几秒；在不良环境条件下（尚满足RTK基本工作条件），技术先进的RTK也需要几分钟到十几分钟，其它机型RTK需要几十分钟甚至不能“初始化”过程，因此也就无法进行RTK的定位测量。
3 RTK测量成果的质量控制
RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95﹪，RTK比静态GPS定位测量还要多出一些误差因素，如数据链传输误差以及定位环境的多路径影响等。因此，和GPS静态测量相比，RTK定位测量更容易出现粗差或产生错误。为保证测量成果的质量，在进行RTK定位测量时，必须采取措施进行质量控制。
进行质量控制的主要方法有：（1）与已知点比较法：在进行RTK测量时，检测几个已知控制点进行比较，发现问题采取措施加以改正。（2）重测比较法：重新进行初始化，然后对已测过的RTK点进行一定比例的重复测量。（3）电台变频实时检测法：在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据，从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。
以上方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果，电台变频实时检测法的实时性好，但它需具备一定的仪器条件。
4 RTK定位测量技术的优点
4.1作业效率高。在一般的地形测量中，高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，流动站仅需一人操作，在无干扰环境下几秒钟即得一点空间坐标。作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了工作效率。
4.2无误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4kin），RTK的平面精度能达到厘米级，高程精度也能满足大比例尺的测图要求。
4.3降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
4.4 RTK自动化程度高。RTK可胜任各种测绘内、外业，流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
4.5 操作简便，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，便可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
5 RTK定位测量技术的不足与其解决办法 5.1 受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处、密集森林处及城市高楼密布处，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。
5.2 大气环境影响。中午受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，故无法进行测量。
5.3 数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输易受障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响作业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同环境又各不相同）时，测量成果容易出现误差超限的问题，解决这类问题有效的办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。
5.4 初始化能力和所需时间问题。在山区、一般林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，容易造成失锁，采用RTK作业时有时需要经常重新初始化，这样测量的精度和效率都受影响。解决此类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型。
5.5 高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，而我国现有的高程异常在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在部分地区还是空白。这就使得GPS大地高程转换至正常高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。
5.6 精度和稳定性问题。RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面，这是由于RTK较容易受卫星状况、数据链传输状况影响的缘故。不同质量的RTK系统，其精度和稳定性差别较大。要解决此类问题，首先要选用精度和稳定性都较好的高质量机型，然后，要在布设控制点时多布设一些“多余”控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。
6 RTK定位测量的一般布测要求
要选择地势较高或周围比较开阔的控制点设置基准站，以利于接收卫星信号和发射数据链信号，控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。为更便于对RTK测量成果进行质量控制和避免出现作业盲点，应在测区卫星信号不良区域增设一些控制点。选用控制点要避免无线电干扰和多路径效应。
通过在各种条件下反复试验，摸清仪器各种特性，在作业半径内测量误差能否达到标称精度，掌握仪器的稳定性、初始化能力及所需时间等，以便开展工作。
综上所述，RTK定位技术的应用，改变了传统的测量方式。在实际测量过程中，只有了解GPS的定位原理，掌握RTK GPS定位技术的方法和质量控制措施，才能使之在提高工作效率中发挥作用，否则会给工作带来很大影响。因为RTK GPS定位技术具有一定的局限性。
参考文献：
[1]周建郑.GPS定位技术.化学工业出版社，2004年8月.
关键词：RTK GPS；测量；应用
0 引言
RTK（RedlTimeKinematic）技术是GPS实时载波相似差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算进行数据处理，并在1-2秒的时间里得到较高精度的空间位置的技术。自20世纪90年代初问世后，极大地扩展了GPS的应用范畴，它使GPS摆脱只能做控制测量的局限，从而开始广泛应用于工程测量。
1 RTK的工作原理
RTK的工作原理是将一台接收机安置在基准站上，其它一台或几台流动站，定位测量时基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号，基准站将所接收的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后通过无线电数据链电台实时地将改正值传递给共视卫星的接收机，即流动站以精化其GPS的观测值，得到经差分改正后流动站较准确的空间位置。
精密GPS定位都采用相对技术。无论是在几点间进行同步观测的后处理，还是从基准站将改正值实时地传递给流动站都成为相对定位技术。以采用值的类型为依据可分为：
（1）实时差分GPS，精度1-3米；
（2）广义实时差分GPS，精度1-2米；
（3）精密差分GPS，精度1-5米；
（4）实时精密差分GPS，精度1-3米；
差分的数据类型有伪距差分、坐标差分和相位差分三类。前两位定位误差的相关性随基站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅速降低。故RTK采用相应差分的方法。
RTK的观测模型为
φ=ρ+C（dT-dt）+λN+dtrop-dion+dpral+ε（φ）
式中：
φ—相位测量值；
ρ—星站间的几何距离；
dT—接收机钟差；
dt—卫星钟差；
λ—载波相位波长；
N—整周未知数；
dtrop—对流层折射影响；
dion—电离层折射影响；
dpral—相对论效应；
ε（φ）—观测噪声。
因轨道误差、钟差、电离层折射及对流层折射影响难以精确的模型化，所以实际的数据处理中常用双观测值方程进行解算，在定位前须先确定整周未知数，这一过程称为动态定位的“初始化”。实现“初始化”的方法有很多，一般是先用伪距求出整周未知数的搜索范围，再用L1和L2的相位组合以及后续观测历元解算和精化，利用伪距估计初始位置和搜索空间，快速定出精确的初始位置。
2 RTK技术的测量速度
RTK技术的测量速度主要由初始化所需时间决定，初始化所需时间又由RTK技术差别（各种机型有不同的快速解算技术）、接收卫星的数量和质量、RTK数据链传输质量等因素决定，快速解算技术越先进，在一定的高度角下接收到的卫星数量越多、质量越好，RTK数据链传输质量越高，初始化所需时间就越短。在良好的环境条件下，RTK初始化所需时间一般为十几秒；在不良环境条件下（尚满足RTK基本工作条件），技术先进的RTK也需要几分钟到十几分钟，其它机型RTK需要几十分钟甚至不能“初始化”过程，因此也就无法进行RTK的定位测量。
3 RTK测量成果的质量控制
RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95﹪，RTK比静态GPS定位测量还要多出一些误差因素，如数据链传输误差以及定位环境的多路径影响等。因此，和GPS静态测量相比，RTK定位测量更容易出现粗差或产生错误。为保证测量成果的质量，在进行RTK定位测量时，必须采取措施进行质量控制。
进行质量控制的主要方法有：（1）与已知点比较法：在进行RTK测量时，检测几个已知控制点进行比较，发现问题采取措施加以改正。（2）重测比较法：重新进行初始化，然后对已测过的RTK点进行一定比例的重复测量。（3）电台变频实时检测法：在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站用变频开关选择性地分别接收每个基准站的改正数据，从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。
以上方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果，电台变频实时检测法的实时性好，但它需具备一定的仪器条件。
4 RTK定位测量技术的优点
4.1作业效率高。在一般的地形测量中，高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，流动站仅需一人操作，在无干扰环境下几秒钟即得一点空间坐标。作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了工作效率。
4.2无误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4kin），RTK的平面精度能达到厘米级，高程精度也能满足大比例尺的测图要求。
4.3降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。
4.4 RTK自动化程度高。RTK可胜任各种测绘内、外业，流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
4.5 操作简便，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，便可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。
5 RTK定位测量技术的不足与其解决办法 5.1 受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处、密集森林处及城市高楼密布处，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。
5.2 大气环境影响。中午受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，故无法进行测量。
5.3 数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输易受障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响作业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同环境又各不相同）时，测量成果容易出现误差超限的问题，解决这类问题有效的办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。
5.4 初始化能力和所需时间问题。在山区、一般林区、城镇密楼区等地作业时，GPS卫星信号被阻挡机会较多，容易造成失锁，采用RTK作业时有时需要经常重新初始化，这样测量的精度和效率都受影响。解决此类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型。
5.5 高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，而我国现有的高程异常在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在部分地区还是空白。这就使得GPS大地高程转换至正常高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。
5.6 精度和稳定性问题。RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面，这是由于RTK较容易受卫星状况、数据链传输状况影响的缘故。不同质量的RTK系统，其精度和稳定性差别较大。要解决此类问题，首先要选用精度和稳定性都较好的高质量机型，然后，要在布设控制点时多布设一些“多余”控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。
6 RTK定位测量的一般布测要求
要选择地势较高或周围比较开阔的控制点设置基准站，以利于接收卫星信号和发射数据链信号，控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。为更便于对RTK测量成果进行质量控制和避免出现作业盲点，应在测区卫星信号不良区域增设一些控制点。选用控制点要避免无线电干扰和多路径效应。
通过在各种条件下反复试验，摸清仪器各种特性，在作业半径内测量误差能否达到标称精度，掌握仪器的稳定性、初始化能力及所需时间等，以便开展工作。
综上所述，RTK定位技术的应用，改变了传统的测量方式。在实际测量过程中，只有了解GPS的定位原理，掌握RTK GPS定位技术的方法和质量控制措施，才能使之在提高工作效率中发挥作用，否则会给工作带来很大影响。因为RTK GPS定位技术具有一定的局限性。
参考文献：
[1]周建郑.GPS定位技术.化学工业出版社，2004年8月.