張建華

【摘 要】RTK（Real Time Kinematics）是一種基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。自20世紀90年代初，RTK技術(shù)一經(jīng)問世，就以其高精度、高效率的優(yōu)點，極大地拓展了GPS的使用空間，被廣泛應(yīng)用于控制測量、地形地籍測量、工程測量等領(lǐng)域。本文主要對目前生產(chǎn)中常用的RTK作業(yè)模式進行了歸納，介紹了其基本組成和原理，并分析了各種模式的優(yōu)缺點。

【關(guān)鍵詞】RTK；CORS；電臺；GPRS

在RTK作業(yè)模式下，基準站通過無線電數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅接收來自基準站的載波相位信息，還要接收來自于GPS衛(wèi)星的載波相位信息，并組成相位差分觀測值進行實時定位。目前生產(chǎn)中常用的RTK作業(yè)模式由電臺模式、GPRS模式和CORS模式，下面就這三種常用作業(yè)模式的原理和優(yōu)缺點加以淺析。

1.常規(guī)（電臺）模式

1.1系統(tǒng)組成及原理

常規(guī)RTK系統(tǒng)主要由一個參考站（基準站）、若干個流動站及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（電臺）組成。在常規(guī)RTK作業(yè)模式下，一個臨時建立的基準站對所有可見的GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)將其觀測值和測站坐標信息直接傳送給流動站，流動站采集GPS觀測數(shù)據(jù)的同時，通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)接收來自基準站的信息，并組成差分觀測值進行實時處理，得到厘米級定位結(jié)果。

1.2工作流程

（1）基準站獲得用戶輸入的測站坐標信息，采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并將二者通過數(shù)據(jù)鏈直接向流動站發(fā)送。

（2）流動站采集GPS觀測數(shù)據(jù)，同時接收基準站發(fā)送的信息。

（3）流動站組成差分觀測值進行實時處理，得到厘米級定位結(jié)果。

1.3作業(yè)方式

常規(guī)RTK作業(yè)時利用2臺以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在視野開闊、已知坐標且點位精度較高的控制點上作為基準站，另外的GPS接收機用來測定未知點的坐標（流動站）?；鶞收緦PS觀測值和設(shè)站點的坐標信息通過數(shù)據(jù)通訊鏈傳送給流動站，流動站根據(jù)所接收的信息和本身所采集的觀測數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)處理得到未知點的坐標。

1.4作業(yè)優(yōu)缺點

相比傳統(tǒng)測量技術(shù)，常規(guī)RTK技術(shù)存在以下優(yōu)點：

（1）觀測時間短，有效地提高了工作效率，縮短野外作業(yè)時間，大大減少了勞動強度。

（2）定位精度高。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8km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級，這是普通測量方法很難達到的精度。

（3）全天候作業(yè)。RTK測量不要求基準站、移動站間光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波”通視，因此和傳統(tǒng)測量相比，RTK測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小，在傳統(tǒng)測量看來難于開展作業(yè)的地區(qū)，只要能滿足RTK的基本工作條件，它也能進行快速高精度定位，有利于按時、高效地完成外業(yè)測量工作。

（4）RTK測量自動化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強。RTK可進行多種內(nèi)、外業(yè)測量工作。移動站利用自帶軟件，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，減少了輔助測量工作和人為誤差，保證了作業(yè)精度。但常規(guī)RTK技術(shù)本身也存在一定的局限性，使得其在應(yīng)用中受到限制，主要表現(xiàn)為：

1）用戶需要架設(shè)本地的參考站。

2）誤差隨距離增長，可靠性和可行性隨距離加大而降低。

3）誤差增長使流動站和參考站距離受到限制。

4）常規(guī)RTK數(shù)據(jù)通訊通常采用無線電技術(shù)（常規(guī)電臺），流動站和參考站距離受到基準站電臺天線高低及障礙物影響限制較大。

2.GPRS模式

2.1工作原理及方式

GPRS模式的系統(tǒng)組成、原理及工作方式和常規(guī)RTK類似，只是數(shù)據(jù)通訊方式的不同，這種作業(yè)方式使用GSM、GPRS/CDMA模塊或帶串口線的手機（具備藍牙功能的GPS主機可直接使用藍牙手機），參考站信號以GSM或GPRS/CDMA的方式通過移動通訊的發(fā)射基站實時播發(fā)，流動站以相應(yīng)方式接收差分數(shù)據(jù)。

作業(yè)時通過GPS生產(chǎn)廠商或服務(wù)商提供用戶的服務(wù)器IP地址及端口號登陸，基站啟動后數(shù)據(jù)會自動通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，移動站與其綁定即可獲得基站數(shù)據(jù)。

2.2作業(yè)優(yōu)缺點

相比常規(guī)電臺通訊，由于減少了常規(guī)電臺及相關(guān)設(shè)備，故儀器配置簡單，攜帶方便，減輕了野外作業(yè)的勞動強度，且作業(yè)距離有較大改觀，特別是在城區(qū)，建筑物嚴重影響常規(guī)電臺作業(yè)距離，而GSM或GPRS/CDMA是借助于移動通訊的發(fā)射基站，能保證有手機信號的地方均能接收到來自基站的差分信息，測量范圍更加廣泛。此外，基準站位置的選擇更加不受限制，無需架設(shè)在高點。但采用GSM或GPRS/CDMA通訊的穩(wěn)定性較差，容易受一些外部電磁信號干擾，作業(yè)范圍取決于移動通訊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋度。一般來說，因地理區(qū)域不同穩(wěn)定性差異很大，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)信號穩(wěn)定較好，行政區(qū)域交界處移動通訊網(wǎng)際切換頻繁而導(dǎo)致穩(wěn)定性較差。對于需持續(xù)采集點位、穩(wěn)定性要求較高的作業(yè)如水下地形測量定位，受影響較大。采用GSM或GPRS/CDMA通訊還會產(chǎn)生費用，尤其是以GSM通訊，按照移動通話的標準收費，跨區(qū)域作業(yè)時還存在漫游費。

3.CORS（網(wǎng)絡(luò)RTK）模式

3.1 CORS系統(tǒng)組成及原理

為了解決常規(guī)RTK技術(shù)存在的缺陷，實現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)厘米級、精度均勻的實時動態(tài)定位，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)應(yīng)運而生。網(wǎng)絡(luò)RTK也稱多基準站RTK，是近年來在常規(guī)RTK、計算機技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種實時動態(tài)定位新技術(shù)。它由基準站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)通訊鏈路和用戶部分組成。

3.2作業(yè)方式

采用CORS模式的作業(yè)方式非常簡單，只需一臺有GPRS模塊（或具有WAP上網(wǎng)功能的藍牙手機）的流動站主機、一個控制手簿、一根對中桿，登陸當?shù)氐腃ORS系統(tǒng)就可以作業(yè)了。為此要做以下準備：

（1）從當?shù)谻ORS系統(tǒng)管理部門獲取IP地址、端口號、源列表、用戶名和密碼等信息。

（2）辦理一張手機卡，并開通GPRS net 流量，可以采用包月的方式，一般兩小時的GPRS 流量為一兆，可以根據(jù)每月的作業(yè)時間計算總流量，包月套餐。

3.3 CORS系統(tǒng)優(yōu)缺點

CORS系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)RTK測量作業(yè)方式，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：

（1）改進了初始化時間、擴大了有效工作的范圍。

（2）采用連續(xù)基站，用戶隨時可以觀測，使用方便，提高了工作效率。

（3）采用了多個參考站的聯(lián)合數(shù)據(jù)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差和周跳，大大提高了可靠性。

（4）用戶不需架設(shè)參考站，真正實現(xiàn)單機作業(yè)，提高了儀器使用效率。

（5）使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通訊方式，減少了噪聲干擾。

（6）提供遠程INTERNET服務(wù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。

（7）擴大了GPS在動態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，更有利于車輛、飛機和船舶的精密導(dǎo)航。

CORS模式除了具有GPRS模式的缺點外，還有（下轉(zhuǎn)第84頁）（上接第28頁）以下不利之處：

（1）由于目前各種方法都不是十分成熟，技術(shù)上還沒有統(tǒng)一的國際標準或行業(yè)標準。

（2）系統(tǒng)的首期投入較大，需要較多的啟動資金，而且日常維護費用大。

4.結(jié)束語

以上簡單了介紹三種常用RTK作業(yè)模式的工作原理及優(yōu)缺點，希望大家能根據(jù)自己項目的特點和技術(shù)要求，靈活選用不同的作業(yè)方式來提高工作效率。